NO842672L - Ventilstammepakning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører ventiler, mer særskilt en ventilspindelpakning for ventiler hvor betjeningen skjer med en kvart omdreining, eksempelvis ved en kuleventil, en kikventil eller en spjeldventil.

En spindelpakning for ventiler med kvart betjeningsdreining,

halv betjeningsdreining og liknende ventiler har to oppgaver.

For det første skal den dreibare spindel avtettes mot ventilhuset og for det andre skal pakningen danne en opplagring for opptakelse av det indre trykk som virker på spindelen.

Disse to oppgaver gjelder for alle typer ventiler med kvart omdreining, halv omdreining og liknende ventiler, herunder kuleventiler, kikventiler og spjeldventiler. Det som skiller disse ventiler fra andre er at spindelbevegelsen er en ren dreiebevegelse over bare en del av en omdreining, at det således ikke forefinnes noen aksial bevegelse.

En grunnleggende spindelpakning innbefatter en O-ring.

En slik pakningsutførelse er enkel å fremstille, den er

liten og kompakt og billig og virker effektivt i mange mindre krevende omgivelser.

En mer avansert type benytter en bøssing av Teflon (varemerke). Dette er kanskje den mest vanlige type, og det er sørget for midler for komprimering av bøssingen. Utførelsen blir litt mer voluminøs, og er også dyrere og mer komplisert enn en O-ring-utførelse. Imidlertid kan en slik bøssing-utførelse benyttes i forbindelse med mange kjemikalier og vanligvis også for et større temperaturområde enn te-

ringer.

En tredje utførelse hvor det benyttes et høytemperatur-materiale, såsom asbest eller Grafoil (varemerke). Grafoil er et ekspandert fleksibel karbonholdig materiale uten harpiks eller organiske bindemidler. Denne tredje utførelse er vanligvis altfor dyr og er ikke tilstrekkelig pålitelig for generell anvendelse, og ventilpakninger av denne type

reserveres derfor vanligvis for høytemperatur-miljøer.

Samtlige av de forannevnte tetningstyper oppnår tetningsvirkningen ved at det utøves en aksialkraft på tetningen, hvorved pakningsmaterialet komprimeres og således presses radielt innover og utover. Denne deformeringen gir en tetningsvirkning mot spindelen og spindelløpet. Effektiviteten av tetningen bestemmes i stor utstrekning av hvor effektivt den utøvede aksiale kraft kan overføres til en radiell ekspansjon av pakningsmaterialet, og denne sistnevnte effek-tivitet er også bestemmende for levetiden for pakningen (antall betjeninger). Tetningsarrangementer hvor aksialkreftene kan opptas uten radiell deformering vil være lite effektive og krever hyppige justeringer for opprettholdelse av tetningsvirkningen.

Samtlige av de forannevnte tetningsarrangementer er beheftet med visse begrensninger og uønskede egenskaper, alt ettersom hvor de anvendes. For O-ringer gjelder at trykk og temperaturer er begrenset til moderate nivåer og anvendelsesområder,

og de egnede materialer for O-ringer er inkompatible med mange kjemikalier og solventer.

Selv om materialet Teflon (polytetrafluoretylen) er kompati-belt med de fleste kjemikalier, er det allikevel temperatur-begrenset. Asbest eller Grafoil kan tåle høye temperaturer,

men er ikke så lekkasjesikre og pålitelige under normale forhold. Teflon, asbest og Grafoil slites ved bruk av ventilen, slik at pakningen blir løs og begynner å lekke,

og pakningen krever derfor ettersyn og tilstramminger.

Termiske variasjoner kan også medføre at pakningen blir

løs, fordi pakningsmaterialet ekspanderer annerledes enn metallet.Teflon byr særlig på problemer, fordi det ekspanderer ca. ti ganger så meget som metall.

De ovenfor nevnte begrensninger gjelder samtlige vanlige pakningssystemer ved vanlig bruk av disse. Når det i tillegg kommer brannsikkerhetskrav, vil begrensningene bli meget mer alvorlige, fordi pakningen forutsettes å skulle tette også under og etter en brann, og ventilen må kunne betjenes i det minste en eller noen få ganger uten lekkasje. I materialer som vanligvis benyttes i O-ringer, Teflon og andre ikke-metalliske materialer, ødelegges under en brann,

og blir således enten borte eller det blir bare igjen forbrente rester. Selv brannmotstandsdyktige materialer kan svikte dersom varmen bevirker at materialet krymper litt, slik at pakningen blir løs.

Trykkopplagringen av spindelen skjer innvendig eller utvendig. Den innvendige trykkopplagring er sannsynligvis den mest vanlige. Ved innvendig opplagring er spindelen utformet med et hode med en skulder for opplagring. Spindelen føres inn i spindelgjennomføringen fra innsiden, og et lagermate-riale plasseres mellom spindelskulderen og en flens i huset. Derved opptas trykkbelastningen, samtidig som spindelen

kan dreies fritt. Opplagringen er liten, kompakt, billig og spindelhodet medfører at spindelen i seg selv blir utblås-ningssikker. Spindelen kan således ikke presses ut av ventilhuset under trykkbelastning innenfra, selv om samtlige utvendige pakningskomponenter er borte. Imidlertid vil en innvendig opplagring være utsatt for påkjenninger og eventuelle skader av prosessfluidet.

En mindre vanlig utførelse er en utvendig trykkopplagring, vanligvis på en eller annen måte kombinert med spindelpakningen. Dette krever en eller annen form av et utvendig åk, og utførelsen blir derfor større, dyrere og, dersom åket fjernes eller skades under bruk av ventilen, kan spindelen presses ut under innvendig trykkpåvirkning. Hovedfordelen med denne utførelse er imidlertid at lageret ligger utenfor ventilhuset, og altså ikke har kontakt med prosess- eller systemfluidet. I og med at lageret ligger på utsiden,

er det også lett tilgjengelig for smøring og det kan bygges for maksimal levetid. Utvendige lagre er imidlertid utsatt

for tilsmussinger og korrosjon. Når det gjelder ventiler hvor spindelbevegelsen bare er en kvart omdreining, represen-terer slitasjen i trykklageret ingen vesentlig faktor med hensyn til ventilens yteevne.

Lagerbelastningen påvirkes også av en pakningsjustering. Pakningsbelastningen utøves vanligvis ved en klempåvirkning

i retning mot lageret, og ønsker man å unngå slik belastning,

så er det nødvendig med spesielle åk-utførelser både for innvendige og utvendige opplagringer. En overstramming av pakningen, hva enten dette skjer ved for kraftig manuell justering eller som følge av termisk ekspansjon, kan gi overbelastning av lageret. Dette vil gi raskere paknings-

og lagerslitasje, avkorte ventilens levetid og lett føre

til løs pakning.

Det foreligger derfor et behov for å eliminere eller redusere

de foregående begrensninger og uønskede egenskaper ved hjelp av enkle, pålitelige og billige midler.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveie-bringe en ny og forbedret ventilspindelpakning som gjør dette mulig.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en ventilspindelpakning som innbefatter et ventilhus med en spindelgjennom-føring hvor en ventilspindel er opptatt, pakningsmidler rundt ventilspindelen i spindelgjennomføringen, for avtetting av gjennomføringen mot lekkasje, og en anordning for utøvelse av en aksialkraft mot pakningsmidlene for derved å ekspandere disse radielt til tetningssamvirke med henholdsvis spindel og gjennomføring, hvilken ventil er kjennetegnet ved at pakningsmidlene innbefatter et første pakningselement og et andre pakningselement, idet det første pakningselement har teleskopisk slippsamvirke med det andre pakningselement,

og ved at det er sørget for en anordning som omdanner den på pakningsmidlene utøvede aksialkraft til radielle krefter

som presser de første og andre pakningselementer innover henholdsvis utover.

Ventilspindelen utformes fordelaktig med et hode på innerenden. Spindelen føres således inn i spindelgjennomføringen fra innsiden av huset, idet hodets omløpende underside vil danne en skulder eller trykklagerflate som samvirker med en innoverrettet flens nær bunnen av spindelgjennom-føringen.

Mellom spindelskulderen og gjennomføringsflensen kan det

legges en trykkskive. Denne kan være av metall slik at den har meget stor stivhet og også vil kunne tåle meget høye temperaturer, eksempelvis i tilfelle av en brann. Trykkskiven kan belegges med Teflon på begge sider for

derved å gi en smørevirkning ved vanlig bruk. Et slikt belegg vil brennes vekk under en brann, men belegget vil være så tynt (0,025-0,05 mm) at det aksiale dimensjonstap ikke vil bevirke at pakningen blir løs. Selv om det foretrekkes å benytte et belegg, så kan man også anvende en meget tynn film. Trykkskiven kan eksempelvis være av Nitronic 60 (varemerke; rustfritt stål). Denne type rustfritt stål vil ikke gnage når det glir.mot metallhuset etter en brann, eller når belegget er slitt ut under normal drift.

I en utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter selve pakningen fortrinnsvisTeflon, basert på en primær anvendelse for normale arbeidsforhold, i motsetning til brannforhold.

Mellom en støttehylse og Teflon-fremstilte pakningselementer

kan det legges inn en plan støttering. Støtteringen er fordelaktig av et polyimid-plastmateriale og kan være løs i forhold til spindelen eller rotere sammen med denne. Fortrinnsvis er det første pakningselement utformet som

et stumpkonisk pakningsringlegeme som avsmalner i retning mot det andre pakningselement, idet dette er utformet som et sylindrisk pakningsringlegeme hvis innvendige sidevegg

er utformet for sampassing med det første pakningselement.

De første og andre pakningselementer samvirker langs anleggs-flatene slik at de kan gli i forhold til hverandre i avhengig-het av den aksialkraft som utøves på pakningen. Et slikt arrangement gir en effektiv overføring av aksialkraften til radiell deformasjon, med bedret tetningsanlegg mot henholdsvis spindel og spindelgjennomføring.

I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen er de første og andre pakningselementer utført av Grafoil med trådarmering, eksempelvis et knyttet trådmateriale av den type som fremstil-les av Metex Corporation of Edison, New Jersey, USA. Grafoil gir god tetning ved vanlige driftstemperaturer og også

ved en brann. En oppbygging av pakningselementene av Grafoil er fordelaktig når ventilen primært skal anvendes som brannsikker ventil, i motsetning til vanlige arbeidsforhold,

hvor det foretrekkes pakningselementer av Teflon. Grafoil er dimensjonsbestandig og underkastes således ingen alvorlig krymping under en brann. Dets termiske ekspansjonskoeffi-sient ligger tett opptil den for metall, meget nærmere enn tilfellet er for plastmaterialer, slik at dimensjons-endringer under normale temperaturvariasjoner og under en brann er akseptable.

Trådarmeringen av Grafoil gir elementene styrke, god motstands-dyktighet mot slitasje og, hvilket er meget vesentlig,

gir også materialet fleksibilitet med hensyn til termiske variasjoner. Nedslitningstiden for Grafoil kan være høy under skikkelige betingelser, men Grafoil ødelegges lett. Ideelt sett bør motflaten være meget glatt, fordi en ru

flate vil rive opp Grafoil-materialet og ødelegge det. Kompresjonsbelastningen bør ikke være høyere enn nødvendig

for å gi en tetningsvirkning. For stor belastning vil bevirke at Grafoil-materialet kleber til spindelen, og det vil kunne rives løs små flak, med tilhørende rask ned-sliting. Små toleranser i hver ende er også nødvendig for å hindre en utpressing av Grafoil-materialet under trykk.

For at en Grafoil-utførelse skal virke skikkelig, er det vesentlig at man har øvre og nedre støtteringer for pakningsmaterialet. I ringlegeme-tverrsnitt trekantformede støtte-ringer kan med fordel benyttes for å presse de av Grafoil fremstilte pakningselementer radielt mot henholdsvis spindelen og huset for derved å øke tetningskraften i den ønskede radielle retning.

Støtteringene utføres fordelaktig av et polyimid-plastmateriale eksempelvis Vespel (varemerke; polyimid-plast med høy tempera-turmotstand). Ved at støtteringene utføres av Vespel i stedet for av metall kan de utføres med en meget trang pasning mot spindelen. Dersom Vespel gnir mot spindelen,

så vil slitasjen være liten og uskadelig. Metall-støtteringer vil kunne skade spindelen og i sin tur skade Grafoil-slite-flaten. Metallringer vil derfor kreve større toleranser mot spindelen og dette er uønsket, fordi en trang pasning er viktig for å hindre pakningsutpressing, slik at man oppnår så lang levetid som mulig for konstruksjonen..

Vespel vil også tåle en brann. Selv om Vespel er et synte-

tisk materiale og forkulles av varmen, vil materialet ikke dimensjonsreduseres. Vespel bibeholder også tilstrekkelig kompresjonsstyrke til at støtteringene virker både under og etter en brann. Det finnes også andre nye polymerer som ikke smelter, brenner eller fordamper, og disse kan benyttes i stedet for Vespel.

En meget vesentlig andre funksjon for den øvre støttering

i den alternative brannsikre utførelsen ifølge oppfinnelsen er en spesiell funksjon i grensesjiktet mellom de innbyrdes rotasjonsbevegede deler. Ventilrattet eller et annet tilsvarende organ, muttere og andre ytre komponenter må rotere sammen med spindelen, mens selve pakningen skal forbli stasjonær i huset. Et eller annet sted forefinnes det således et grensesjikt eller en overgang hvor man får en relativ rotasjons/glidebevegelse. Plasseringen av denne

overgang er av vesentlig betydning.

En roterende glidebevegelse direkte mot endeflaten til Grafoil-materialet kan ikke aksepteres. Grunnen til dette

er at Grafoil vil slites meget raskt. Til tross for den kilepressvirkning som de i ringlegeme-tverrsnittets trekantformede støtteringer utøver, vil denne aksiale påkjenning på Grafoil-materialet være større enn den radielle påkjenning som gir tetningen langs spindelen, og en rotasjonsbevegelse av spindelen i forhold til Grafoil kan derfor aksepteres ved den radielle grenseflate. For å hindre glidning mot Grafoil-endeflaten utformes den øvre støttering med radielle hakk som låser seg inn i Grafoil-materialet under komprimer-ingen, slik at man ved denne overgang unngår glidebevegelser.

For begge av de ovenfor beskrevne utførelseseksempler ligger en metall-hylse an mot den øvre støttering, og hylsen dreier seg med spindelen og glir på støtteringen. Vespel har god slitasjemotstandsdyktighet og lav friksjon, slik at den plane øvre flaten gir en god lagerflate for hylsen.

Bruk av en metallring vil utelukke en slik løsning for

den roterende grenseflate og vil nødvendiggjøre en annen kontrollert lagerflate. Hylsen gir også et stivt anlegg for Vespel-støtteringen. Toleransene for hylsen er litt større, slik at man utelukker gnidning mellom metallflåtene, men er allikevel små nok til å støtte Vespel-ringen og hindre den i å sprekke ved en uavstøttet kant.

Mellom den nedre pakningsmutter og hylsen anordnes det minst en stumpkonisk fjærring, som vil gi hele pakningen en elastisitet. Den nedre pakningsmutter stilles inn for sammentrykking av fjæren helt til det utøves en kontrollert klemkraft mot pakningen. Fjærskivens fleksibilitet gjør det mulig i ventilen å kunne absorbere mindre dimensjons-endringer som skyldes termisk ekspansjon eller slitasje,

uten at pakningen blir løs eller eventuelt overstrammes. Derved oppnås en lengre levetid for tetningen uten behov

for stadige etterstillinger av pakningsmutteren. Fortrinnsvis

benyttes det et par motsatt anordnede, seriekoplede fjærringer for oppnåelsen av den nevnte aksialkraft.

Fjærskivene er fordelaktig utformet slik at de låses til avflatede partier på ventilspindelen, slik at man er sikret at fjærskivene alltid dreier seg med spindelen. Ytterkanten til den nedre fjær ligger an mot hylsen. Fordi man her har så godt som linjekontakt, vil enhetspresset være meget stort, og det samme vil også friksjonen være, slik at man får en effektiv sammenlåsing av fjærskive og hylse. Også

hylsen vil således dreie seg, sammen med fjærskivene og spindelen, og glir mot den av Vespel oppbygde støttering. Pakningsmutteren ligger an mot ytterkanten til den øvre fjærskive, hvor det oppstår en sterk låsevirkning som hindrer at mutteren løsner.

En håndtaks- eller rattdel og en stopplate er tredd på

spindelen og hviler mot den nedre pakningsmutter. Åpninger i håndtaksdelen og i stopplaten er utformet slik at de samvirker med spindelen og hindrer relativ rotasjon mellom disse to komponenter og spindelen. Håndtaket festes til spindelen ved hjelp av en øvre mutter. En tredje fjærskive, fortrinnsvis lik de to tidligere nevnte, legges inn mellom håndtaket og håndtaksmutteren for derved å låse håndtakets-mutteren mot rotasjon.

Når håndtaket dreies frem og tilbake vil det uunngåelig

til slutt bli en viss slakk mellom håndtaket og spindel-flåtene. Dette skyldes klaringer, toleranser og en viss vridning under bruk. Dette gir en liten relativ bevegelses-mulighet for håndtaket, spindelen og håndtaksmutteren,

og håndtaksmutteren vil da eventuelt kunne skru seg løs.

Den øvre eller tredje fjærskive hindrer en slik løsgjøring.

Rette partier i den tredje fjærskives åpning begrenser

en rotasjonsbevegelse av fjærskiven, men vil på samme måte som for håndtaket ikke helt kunne hindre slike bevegelser. Fjærskiven plasseres derfor med hensikt med sin innerkant

mot håndtaket, mens ytterkanten samvirker med håndtaksmutteren. Aksialkreftene som virker på fjærskiven er like og motsatt rettet ved disse to kanter, og det samme gjelder for friksjonskraftene. Dreiemomentet vil imidlertid alltid være større ved ytterkanten, fordi man her har en større radius. Enhver relativ bevegelse vil derfor gi en glidning ved den indre radius, dvs. mellom fjærskiven og håndtaket, før man får en glidning mot mutteren. Dette hindrer på

en effektiv måte små bevegelser av håndtaket i å overføres til håndtaksmutteren og gradvis løsne denne.

En fordel med foreliggende oppfinnelse er at den gir en forbedret ventilspindelpakning som er liten, kompakt, enkel og økonomisk i fremstilling.

Nok en fordel med oppfinnelsen er at pakningen kan benyttes med Grafoil-materiale når man ønsker en brannsikker utførelse, eller med ordinære Teflon-pakningselementer ved vanlige påtenkte anvendelser for ventilen.

Nok en fordel med oppfinnelsen er at ventilspindelpakningen vil virke like godt med høytemperaturmaterialer, i en ventil beregnet for høye temperaturer.

Nok en fordel med oppfinnelsen er at det tilveiebringes

et pakningsarrangement hvorpå en effektiv måte aksialkrefter overføres til en radielt rettet tetningsdeformasjon, slik at det oppnås en lang levetid for ventilen, uten behov for stadig justering av pakningsmutteren.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et snitt gjennom en ventilspindelpakning ifølge

oppfinnelsen,

fig. 2 viser et snitt i litt større målestokk, etter linjen

2-2 i fig. 1,

fig. 3 viser et halvsnitt, i hovedsaken etter linjen 3-3

i fig. 2,

fig. 4 viser enkeltkomponenter som inngår den nye pakning

i fig. 1,

fig. 5 viser snitt gjennom de delene som er vist i fig.

4,

fig. 6 viser et snitt gjennom en alternativ ventilspindelpak-ningsutførelse ifølge oppfinnelsen, og

fig. 7 viser et snitt gjennom komponenter som inngår i pakningsutførelsen i fig. 6, i noe større målestokk enn i fig. 6.

Fig. 1 viser et ventilhus B med en sylindrisk spindelgjennom-føring 12 for en dreibar ventilspindel C. Ventilspindelen C har et hode 14 som danner en omløpende plan skulder 16

på sin underside (utover). Hodet 14 er videre utformet med et fremspring 18 som går inn i et tilsvarende opptak i et ventillegeme 20.Ventillegemet 20 er utformet med et ventilløp 22.

I spindelgjennomføringen 12 er det utformet en omløpende flens 30 nær bunnen eller innerenden av gjennomføringen.

Øvre og nedre plane flensflanker 32,34 samvirker med komponenter i spindelpakningen, for fastholding av disse. Således er det en trykkskive eller lagerskive 36 lagt inn mellom spindelskulderen 16 og flensflanken 34.Trykkskiven 36

er avskrådd rundt ytteromkretsen ved 38, dvs. på den siden som vender mot flensflanken 34. Dette avskrådde partiet 38 strekker seg over i hovedsaken mindre enn halvparten av den radielle tykkelsen til skiven, regnet mellom indre og ytre skiveomkrets. En foretrukken utførelsesform er trykkskiven 36 av rustfritt stål av typen Nitronic 60,

mens det for smøring er lagt et meget tynt belegg eller en film, med en tykkelse på mellom 0,025 og 0,05 mm, på ringflåtene. Belegget eller filmen er av Teflon. Andre materialer kan også benyttes, alt avhengig av ventilanvendel-sen. En eller begge skiveflater kan fordelaktig ha V-formede hakk eller liknende for opptak av et smøremiddel.

Ventilspindelen C har et glatt sylindrisk nedre parti 40

og et med mindre diameter utført gjenget parti 42. Spindelen er også forsynt med diametralt motliggende avflatede partier 44 som bryter de diametralt motsatt liggende, med gjenger forsynte, krummede spindelflater 46.

En støttering 50 er plassert på den ene siden av en sylindrisk pakning 52. Støtteringen 50 og pakningen 52 omgir spindelpartiet 40 i spindelgjennomføringen 12. Ringens 50 ene flate endeflate 54 ligger an mot pakningen 52. Den andre ringflaten 56 ligger an mot den sylindriske metallhylse 58.

Pakningen 52 innbefatter et første eller øvre pakningselement

60 og et andre eller nedre pakningselement 62. Det første pakningselement har teleskopisk slippsamvirke med det andre pakningselement, for overføring av en aksial kraft til en radiell ekspandering av pakningen 52 til tetningssamvirke med henholdsvis gjennomføringen 12 og spindelpartiet 40. Som vist i fig. 1, 4 og 5 skjer slippsamvirket mellom pakningselementene 60,62 langs en første slippflate 64 på det første pakningselement og en andre slippflate 66 på det andre pakningselement. Disse slippflater 64,66 er sampasset og er i det minste delvis skråttskilt i forhold til spindel-gjennomføringen 12 og spindelen C, slik at de samvirkende slippflater 64,66 har en skråstilling som vist og altså ikke går parallelt med veggen i gjennomføringen eller over-flaten til spindelpartiet 40. Den aksialkraft som utøves på pakningen 52 overføres således til en radielt ekspanderende deformasjon, hvorved det første pakningselement 60 presses innover til tetningsanlegg mot spindelpartiet 40, mens det andre pakningselement 62 presses utover til tetningsanlegg mot spindelgjennomføringen 12. Pakningselementet 60 er fordelaktig i form av en stumpkonisk pakningsring med en endevegg 72, en første, radielt sett ytre sidevegg 74 og en andre, radielt sett indre sidevegg 76. Den første sidevegg 74 strekker seg i fra endeveggen 72 og mot enden av den andre sidevegg 76, slik at den skråstilte første sidevegg eller slippflate 64 fremkommer. Slippflaten 64 utgjøres således av en ytre, i hovedsaken konisk flate beregnet for sampassing med det andre pakningselement 62. Dette andre pakningselement består fortrinnsvis av en sylindrisk pakningsring med en endevegg 80, en første, radielt sett indre sidevegg 82, og en andre radielt sett ytre sidevegg 84. Den første sidevegg 82 går fra endeveggen 80 mot enden av den andre endevegg 84. Den andre slippflate 66 er således en i hovedsaken konisk flate beregnet for sampassing med det første pakningselement 60. Ved sammensettingen vil de to pakningselementer 60,62 sammen danne et pakningsringlegeme med aksialt forløpende, radielt sett indre og ytre sidevegger som i hovedsaken er beregnet for sampassende anlegg mot henholdsvis spindelgjennomføringen 12 og spindelpartiet 40 (fig. 1).

Støtteringen 50 ligger an mot endeveggen 72 på pakningselementet 60 for derved å overføre en utøvet aksialkraft fra hylsen 58 til pakningselementene 60,62. Pakningselementene 60,62 er slik dimensjonstilpasset at de legger seg i hverandre som vist. Ved utøvelse av en aksialkraft gjennom støtteringen 52 vil det første pakningselement 60 trykkes inn i det andre pakningselement 62, med relative slipp- eller glidebevegelser langs slippflatene 64,66,

slik at den andre sidevegg 76 i det første pakningselement presses til tetningskontakt med spindelpartiet 40, mens den andre sidevegg 84 i det andre pakningselement 82 samtidig presses til tetningsanlegg med spindelgjennomføringen 12.

De på denne måte samvirkende pakningselementer 60,62 gir

således en radielt rettet tetningsvirkning som er i hovedsaken jevnt fordelt over tetningsområdets aksiale utstrekning.

En slik tetning gir lang levetid for ventilspindeltetningen uten behov for etterstilling med pakningsmutteren.

Støtteringen 50 har en plan endeflate 56 som ligger an

mot den sylindriske metallhylse 58. Et par innbyrdes omvendt plasserte tallerkenfjærskiver 90a,90b er tredd på spindelpartiet 42. Som best vist i fig. 2 og 3, er fjærskiven 90a utformet slik at dens øvre og nedre flater er i hovedsaken parallelle og ligger på kjegleflater. Den konkave underside av fjærskiven 90a krysser den ytre omkrets ved en sirkulær ytre omkretskant 92. Et sentralt hull eller en åpning gjennom fjærskiven 90a tilveiebringer indre, omløpende kantpartier der hvor hullflatene krysser fjærens konvekse flate. Motsatt krummede, indre omløpende kantpartier 94

i fjærskiven 90a ligger på omkretsen til en sirkel som har en diameter litt større enn diameteren til den sirkel som de gjengede spindelflater 46 ligger på. Fjærskiven har også motsatte, innover ragende fremspring 96 med motsatte plane eller rette kanter 98. Avstanden mellom de motsatte fjærskive-kanter 98 er litt større enn avstanden mellom de avflatede spindelpartier 44.

Ved hjelp av det viste og beskrevne arrangement vil det

med gjenger forsynte spindelparti 42 og åpningene i fjærskivene ha samvirkende utforminger, slik at en relativ rotasjonsbevegelse mellom spindelen og fjærskivene hindres. Som vist i fig. 3, vil de rette kanter 98 ha en i aksial retningen målt avstand fra den ytre omløpende kant 92 som er vesentlig større enn den aksiale avstand mellom den ytre omløpende kant 92 og de indre omløpende kantpartier 94. Forlengelsen 96 gir også en varierbar fjærkraft fordi de først vil deformeres aksialt helt til de rette kantene 98 ligger i samme plan som de indre kantpartier 94, hvoretter det oppnås en ny fjærkraft fordi deretter hele fjærskiven deformeres aksielt.

Fjærskivene 90a,90b er plassert slik at deres indre omkretskantpartier ligger an mot hverandre. Den ytre omkretskanten 92 på skiven 90a ligger an mot en plan endeflate på hylsen

58. Fjærskivens 90b ytre omkretskant 92 ligger an mot en plan flate på en pakningsmutter 100 som er skrudd på spindelpartiet 42. Med komponentene satt sammen som vist og beskrevet, kan nå pakningsmutteren 100 strammes, hvorved fjærskivene 90a,90b trykkes sammen og det derved utøves en kontrollert aksialkraft på hylsen 58, pakningen 52 og støtteringen 50.

Et todelt håndtak har en gripedel 102 og en stopplate 104. Gripedelen 102 og stopplaten 104 kan byttes om, eller håndtaket kan være utført som en enhetlig del. Stopplaten 104 samvirker med oppragende fremspring på ventilhuset B for derved å begrense rotasjonsbevegelsen til spindelen C til en vinkel på 90° mellom ventilens åpne og lukkede stilling. Håndtaksdelen 102 og stopplaten 104 har sentrale åpninger som med hensyn til dimensjon og form i hovedsaken svarer til tverrsnittsdimensjonen og -formen til spindelpartiet 42, se fig. 2. Håndtaksdelen 102 og stopplaten 104 hviler mot pakningsmutteren 100. En håndtaksmutter 106 er skrudd på spindelpartiet 42 og holder håndtakspartiet 102 og stopplaten 104 fast på spindelen C. Mellom håndtaksdelen 102 og håndtaksmutteren 106 er det lagt inn en fjærskive 90c. Fjærskiven 90c er plassert med sin ytre omkretskant 92 mot en plan flate på håndtaksmutteren 106, mens fjærskivens indre omkretskantpartier ligger an mot en plan flate på håndtaksdelen 102.

Pakningsmutter 100 og fjærskiver 90a,90b utgjør en aksialkraft-utøvende anordning for aksial sammenpressing av pakningen 52 og ekspandering av denne radielt til tetningssamvirke med spindelpartiet 40 og veggen i spindelgjennomføringen 12. Fjærskivene 90a,90b tilveiebringer en kontrollert aksialkraft som hindrer en overbelastning av delene, særlig pakningen, og de tjener også til utligning av termisk ekspansjon .

Når spindelen C dreies ved hjelp av håndtaket 102, vil

også pakningsmutteren 100 og fjærene 90a,90b dreie seg sammen med spindelen. Anlegget mellom kanten 92 på fjæren 90a og hylsen 58 bevirker at hylsen dreier seg i forhold

til spindelgjennomføringen 12. Dette skyldes at friksjonskraften som motvirker en relativ rotasjon mellom hylsen 58 og spindelgjennomføringen 12 og støtteringen 50 er vesentlig mindre enn friksjonskraften mellom fjærskiven 90a og hylsen 58.

Toleranser over slitasje kan gi en viss begrenset relativ rotasjon mellom håndtaksdelen 102 og spindelpartiet 42.

I så tilfelle vil håndtaksdelen 102 rotere relativt fjærskiven 90c og håndtaksmutteren 106 vil da ikke påtrykkes noen rotasjon. Dette skyldes at de indre omkretskantpartier på fjærskiven 90c går til anlegg mot håndtaksdelen 102,

fordi den ytre omkretskant 92 ligger an mot håndstaksmutteren 106. Som følge av forskjellen i radius mellom de indre omkretskantpartier på fjærskiven 90c og den ytre omkretskant 92, kreves det et mindre dreiemoment for å dreie håndtaksdelen 102 i forhold til fjærskiven enn for å dreie håndtaksmutteren 106 eller fjærskiven 90c i forhold til mutteren. Samtlige fjærskiver 90c,90b,90c har en og samme utførelse.

I den foretrukne utførelsesform er samtlige metalldeler

av et egnet rustfritt stål. I den utførelsesform av oppfinnelsen som er beregnet for vanlig ventilbruk, benyttes det Teflon i pakningen 52, mens støtteringen 50 utføres av

Vespel som er omtrent 15% grafittfylt. Oppfinnelsen kan imidlertid realiseres ved bruk av pakninger og støtteringer av andre materialer, og således kan noen eller samtlige metalldeler byttes ut med egnede ulike metaller eller plastmaterialer. Slike modifikasjoner og/eller substituenter kan være ønskelige for tilpassing til ulike ventilanvendelser.

En alternativ utførelsesform av oppfinnelsen er vist i

fig. 6 og 7. For komponenter som svarer til de tidligere omtalte er det benyttet de samme henvisningstall, med tillegg av en apostrof ('). Nye komponenter er identifisert med nye henvisningstall.

Ventillegemet B' og ventilspindelen C' er avtettet i ventil-spindelgjennomføringen 12' ved hjelp av en pakningsanordning som innbefatter et første pakningselement 60', et andre pakningselement 62<1>, en første støttering 116 for det første pakningselement og en andre støttering 118 for det andre pakningselement. Denne alternative utførelse er fordelaktig når ventilen skal være av brannsikker type. De første og andre pakningselementer 60',62' utføres av Grafoil,

og de første og andre støtteringer 116,118 utføres av Vespel. Begge støtteringer 116,118 utformes med i tverrsnitt trekantformede endeflater 120,122 som vender mot de motliggende pakningselementer. Flatene 120,122 letter i sterk grad den radielle ekspansjon av pakningselementene 60',62' uten aksial overbelastning av elementene. Hakk 124 i den første støttering 116 danner gripemidler for griping av en endeflate eller en endevegg 72<1>på det første pakningselement 60'

for derved å hindre en relativ rotasjonsglidebevegelse mellom støtteringen 116 og pakningselementene.

Det i fig. 6 og 7 viste og her beskrevne arrangement av

en alternativ utførelse innbefatter anordninger for kontroll av slippbevegelsen slik at det kan oppnås en relativ slipp mellom ulike komponenter uten noen direkte rotasjonsglidebevegelse i forhold til endeveggen 72 på det første pakningselement 60'. Denne anordning innbefatter den første støtte-ring 116, hylsen 58' og de samvirkende fjærskiver 90a',90b'. Når ventilen betjenes ved dreiing av ventilspindelen C',

vil fjærene 90a',90b' dreie seg med spindelen. Ved gode anlegg mellom den ytre omkretskant 92' på fjærskiven 90a' mot hylsen 58' bevirker at hylsen roterer relativt den første støttering 116. Dette skyldes at friksjonskraften som motvirker en relativ bevegelse mellom støtteringen 116 og hylsen 58 er vesentlig mindre enn friksjonskraften mellom fjærskiven 90a' og hylsen 58'. Når pakningselementene 60',62' er av Grafoil, er det vesentlig at støtteringen 116 ikke dreier seg i forhold til pakningselementene.

Skulle slik rotasjonsbevegelse forekomme, så vil det resul-terende slipp-friksjonssamvirke skade pakningselementene og i vesentlig grad kunne redusere tetningseffektiviteten og -levetiden. Selv om således fjærskivene 90a',90b' utgjør den aksialkraftutøvende anordning i samvirke med pakningsmutteren 100', vil pakningselementene 60',62' være fiksert i forhold til støtteringen 116, for oppnåelse av en kontrollert slipp mellom støtteringen 116 og hylsen 58'.

Ulike modifikasjoner kan tenkes. Eksempelvis kan pakningen 52 snus, slik at endeveggen 72 på det første pakningselement ligger an mot flensen 30, mens endeveggen 80 på

det andre pakningselement 62 samvirker med støtteringen 50.

Claims (12)

1. Ventilspindelpakning i et ventilhus (B) med en spindelgjennom-føring (12) hvor en ventilspindel (C) er dreibart opptatt, innbefattende pakningsmidler (52) rundt ventilspindelen (C) i spindelgjennomføringen (12) for tetning av gjennom-føringen mot fluidumlekkasje derigjennom, og midler (90a,90b) for utøvelse av en aksialkraft på pakningsmidlene (52) for radiell ekspansjon av pakningsmidlene til tetningssamvirke med ventilspindelen (C) og med gjennomføringen (12), karakterisert ved at pakningsmidlene (52) innbefatter et første pakningselement (60) og et andre pakningselement (62), idet det første element (60) har teleskopisk slippsamvirke med det andre pakningselement (62), og ved at det er anordnet midler (64,66) for omdannelse av den aksiale kraft som utøves på pakningsmidlene (52) til radielle krefter som presser de første og andre pakningselementer (60,62) radielt innover henholdsvis utover.

2. Ventilspindelpakning ifølge krav 1, karakterisert ved en støttering (50) for pakningsmidlene, og ved en hylse (58) som er lagt inn mellom de kraftutøvende midler (90a,90b) og støtteringen (50), idet hylsen (58) er dreibar med spindelen (C) og de nevnte kraftutøvende midler (90a,90b) i forhold til ventilhuset (B).

3 . Ventilspindelpakning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det første pakningselement (60) innbefatter en første slippflate (64) og det andre pakningselement innbefatter en andre slippflate (66), idet disse første og andre slippflater er skråttstilt i forhold til aksen for de kraftutøvende midler (90a,90b).

4 . Ventilspindelpakning ifølge krav 3, karakterisert ved at det første pakningselement (60) innbefatter en stumpkonisk pakningsring med en endevegg (72), en første, radielt sett ytre sidevegg (74) og en andre, radielt sett indre sidevegg (76), idet den første sidevegg strekker seg fra den nevnte endevegg og mot en ende av den andre sidevegg, slik at den første sidevegg skrår i forhold til den nevnte andre sidevegg og det andre pakningselement (62) er sampasset med den nevnte første skrå sidevegg (74) for slippsamvirke med denne, og for overføring av aksialkraften til radielle krefter.

5. Ventilspindelpakning ifølge krav 4, karakterisert ved at det andre pakningselement (62) innbefatter en sylindrisk pakningsring med en endevegg (80), en første, radielt sett indre sidevegg (82) og en andre, radielt sett ytre sidevegg (84), idet den nevnte første sidevegg strekker seg i fra den nevnte endevegg og mot en ende av den andre endevegg for sampassende slippsamvirke med den nevnte første sidevegg (74) på det første pakningselement (60).

6 . Ventilspindel ifølge krav 2 og 5, karakterisert ved at endeveggen (72) på det første pakningselement (60) ligger an mot støtteringen (50).

7. Ventilspindelpakning ifølge krav 2 og 5, karakterisert ved at endeveggen (80) på det andre pakningselement (62) ligger an mot støtteringen (50).

8. Ventilspindelpakning ifølge krav 5, 6 eller 7, karakterisert ved at det første pakningselement (60) og det andre pakningselement (62) er i hovedsaken koaksiale.

9. Ventilspindelpakning ifølge ett av kravene 5-8, karakterisert ved at den andre, radielt sett indre sidevegg (76) på det første pakningselement (60) har tetningssamvirke mot spindelen (C), og ved at den andre, radielt sett ytre sidevegg (84) på det andre pakningselement (62) har tetningssamvirke mot spindelgjennomføringen (12).

10. Ventilspindelpakning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at pakningsmidlene (52) videre innbefatter første og andre støtteringer (116,118) plassert mot de motliggende aksiale ender av pakningselementene (60',62'), idet den første støttering (116) er hosliggende de kraftutøvende midler (90a',90b') og har gripemidler (124) for hindring av en relativ glide-rotasjonsbevegelse mellom pakningselementene (60',62') og den første støttering (116).

11. Ventilspindelpakning ifølge krav 10, karakterisert ved at første og andre pakningselement (60', 62 <1> ) innbefatter et fleksibelt karbonholdig materiale og at støtteringen (116,118) innbefatter et polyimid-plastmateriale, idet støtteringene innbefatter i ringlegemets tverrsnitt takformede flater (120,122) for samvirke med pakningselementene (60',62').

12. Ventilspindelpakning ifølge krav 11, karakterisert ved at den første støttering (116) innbefatter hakk (124) i takflaten (120) for hindring av en relativ glide-rotas j onsbevegelse mellom det første pakningselement (60') og den første støttering (116).