SE433115B - Spjellventil - Google Patents

Description

ïsouuss-3 2 Vid invändigt belagda spjällventiler har man även stött på ett annat problem. Till exempel kommer med anledning av det höga tryck, som används vid monteringen av ventilen och som i huvudsak verkar på dess flänsar, det elastomera materialet hos ventilsätes- ringens mellanliggande stödskikt, särskilt det elastomera materia- let alldeles invid flänsarna, att bukta ut radiellt inåt. I extrema fall kommer dessa utbuktningar att omvandlas till inåt konvexa kammar, vilka stör den täta passningen mellan å ena sidan ventilsätesringen, särskilt dess elastomera skikt, och å andra sidan ventilhuset. Kammarna ger dessutom upphov till en lokalt koncentrerad, kraftig förslitning av den invändiga yta av ventil- huset som samverkar med ventilorganet, varigenom ventilens tryck- tålighet minskar. _ I Det har vidare visat sig, att denna deformation och/eller lägesförskjutning av det elastomera skiktet emellanåt inverkar på tätningseffektiviteten vid ventilspindelns bägge ändar, varigenom ett mediumläckage genom dessa ofullkomligt avtätade delar som är ogynnsamt,uppkommer. I praktiken har det visat sig, att tätnings- förluster av detta slag icke helt kan förhindras, även om konven- tionella skålformiga tätningsringar eller V-formade tätningar an- vänds. Man har vidare gjort den erfarenheten, att spindelns funk- tion, vid användning av dessa konventionella skålformiga tätnings- ringar vid ventilspindelns ändar, ganska snabbt försämras med an- ledning av den allvarliga förslitning, som uppträder vid ventilens inbördes roterande delar, omfattande ventilspindeln, Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är där- för att åstadkomma en förbättrad spjällventil, som i huvudsak undanröjer ovannämnda konventionella nackdelar och ger ett gott korrosionsskydd såväl som trycktålighet även vid långtidsanvänd- _ ning av ventilen.

Detta uppnås enligt uppfinningen med en spjällventil som 'innefattar ett stationärt ventilhus med en axiell öppning för pas- sage av strömmande medier, en vridbar ventilskiva med en därvid fäst ventilspindel för helt öppnande, partiellt öppnande och helt tillslutande av öppningen, samt en ventilsätesring med ett inre skyddande kantskikt innefattande ett första skikt av polyvinyliden- difluorid och ett andra skikt av polytetrafluoreten som täcker det 7 första skiktet, ett andra yttre stödskikt av elast och hål för ven- tilspindeln, varvid det för uppfinningen utmärkande är att stöd- 7800083-3 3 skiktet har kanalformigt tvärsnitt med väggar som ansluter tätt intill ventilhuset och minst två parallella ringspår i sin radiellt utåt riktade yta som börjar och slutar i närheten av hålen för ven- tilspindeln för upptagande av stödskiktets elastiska deformation.

Stödskiktets båda väggar är lämpligen vid sina ändar in- vändigt försedda med motriktade utsprång och motsvarande delar av ventilkroppsväggarna med urtag, varigenom en tät och intim kam- spår-förbindning erhålls mellan desamma.

Det kanalformade stödskiktets invändiga hörn är lämpligen utförda med vinkelutsprâng, medan motsvarande hörndelar av ventil- huset är utförda med urtag med ett sådant djup att utsprången icke bottnar i urtagen, varigenom en kam-spår-förbindning med en mellan- liggande liten deformationsspalt erhålles mellan det elastomera skiktet och ventilhuset. Det elastomera kanalformiga skiktet an- sluter sålunda både till ventilhusets insida och bägge sidor.

Det kanalformiga skiktets yttre yta är helt täckt av det skyddande skiktet. Ventilorganet är tillverkat av eller belagt med PTFE, medan ventilhuset är belagt med PVDF. På detta sätt tillförsäk- ras en överlägset låg friktion mellan desamma. I Eftersom PVDF uppvisar ganska hög friktion skyddas ventil- huset endast med detta material, och naturligtvis av det mellan- liggande elastomera stödskiktet, varigenom ett tillfredsställande skydd mot gaskorrosion tillförsäkras. Det rörliga ventilorganet är å andra sidan uteslutande tillverkat av eller belagt med PTFE för tillförsäkrande av en tillfredsställande låg friktion.

PVDF:s gasgenomtränglighet är något mindre än PTFE:s, och uppgår till ca 1/250 för syre och till ca 1/200 för kväve, beräk- nat på den senares_gasgenomtränglighet. Därför kan till och med med ett tunnare skikt av den förra förstörelse av det elastomera materialet genom tillfälligt inträngande av korrosiv gas eller gaser effektivt undvikas. Å andra sidan är PVDF:s kemikalie- och värmebeständighet jämförbara med PTFE:s, varför gränsen för dess praktiska använd- ning är liten.

PVDF:s hårdhet är högre än PTFE:s men den förra kan använ- das i tunnare skikt beroende på att den har lägre gasgenomsläpp- lighet, och faktiskt genom förmedling av elastomera skiktet, som kan utnyttjas fullt och effektivt genom specifikt utväljande av dess struktur och konfiguration.

PVDF-skiktet kan åstadkommas lätt och ekonomiskt genom an- litande av pulversintrings- och pulverformningsförfarandet. vaooosz-z, i _ i 4 Eftersom, såsom påpekats ovan, PVDF-skiktet har ganska då- lig elasticitet och skikttjockleken sålunda måste.vara liten, stöttas den likväl medelst det elastomera skiktet med en speciellt utvald konfiguration i syfte att uppnå en tillfredsställande æflät- ningseffiáülvid samverkan med det rörliga ventilorganet. Det elas- tomera stödskiktet kan bestå av naturgummi eller syntetgummi. Som det senare kan kloroprengummi eller silikongummi företrädesvis användas efter vulkanisering till lämplig hårdhet. f PVDF-skiktet tillverkas i förväg i en separat form och dess hopfogningsyta belägges med en härdbar plast. Därpå förenas den i en andra form genom tillförsel av ett flytande gummimaterial och vulkanisering av detta.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade_ritning, på vilken fig. 1 visar delvis en vy framifrån och delvis ett axiellt snitt genom en första utföringsform av spjällventilen enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 visar ett snitt genom spjällventilen i fig. 1 längs linjen II-II, fig. 3 visar ett partiellt snitt av ventilens hus och ventilsätesring, vars skyddande skikt här består av två skikt av olika material, fig. 4 visar en sidovy av en andra utföringsform av spjällventilen enligt uppfinningen, fig. 5 visar ett snitt genom ventilen i fig. 4 taget vinkelrätt mot figurplanet i fig. 4, och fig. 6 visar en förstorad perspektivvy av ventilsätesringen vid den första utfö- ringsformen av ventilen enligt uppfinningen. I Såsom framgår av fig. 1 och 2 innefattar spjäll- eller trot- telventilen vid den första utföringsformen enligt föreliggande upp- finning ett ventilhus A. Ventilhuset innefattar i sin tur två ventilhushalvor 1 och 2 med mot varandra passande flänsar 1a och 2a respektive 1a' och 2a'. Ventilhushalvorna 1 och 2 är löstagbart förbundna med varandra medelst ett flertal skruvar och muttrar, 'av vilka endast en visas i fig. 1 vid 10.

Monterad uppvisar ventilen en stor ihålig cylindrisk borr- _ning 12, som tjänar som passage för företrädesvis gasformiga medi- er som skall regleras medelst ventilen.

Borrningens 12 yta är belagd med ett skyddande infodrings- skikt 3 av PVDF som stöttas av ett utanförliggande stödskikt 4 av elastiskt material. Dessa skikt 3 och 4 är fast fästa vid varand- ra för åstadkommande av ett enhetligt ventilsätesorgan 21, som är prefabricerat medelst känd pulversintrings- och pulverformnings- 7800083-3 5 teknik. Ventilsätesorganet 21 är anordnat tätt invid, men löstag- bart monterat på ventilhusets A invändiga yta.

Den övre ventilhushalvan 1 är utförd med ett övre utsprång 13 och den undre halvan med ett åt motsatt håll utskjutande undre utsprång 14. Dessa utsprång 13 och 14 tjänar gemensamt för vrid- bart mottagande av de övre och undre änddelarna av en ventilspindel 6, som sträcker sig längs ventilens centrala och vertikala axel och vinkelrätt mot borrningens 12 axel.

Utsprângen 13 och 14 är utförda med centrala och vertikala borrningar 13a respektive 14a, vilka gemensamt mottager ventilspin- deln 6 med en odelad cirkulär ventilskiva 5, som är belagd med ett skyddande skikt av PTFE. De centrala borrningarnas 13a och 14a förlängningar sträcker sig genom skikten 4 och 3 och är emellertid belagda med ett skikt av PVDF. Borrningarnas 13a och 14a yttre änddelar är tillslutna medelst utvändigt gängade tappar med skalle 15 respektive 16. Den övre tappen 15 är uppborrad för möjliggö- rande av ventilspindelns 6 passage, medan däremot den undre tap- pen 16 är massiv.

Till ett visst i förväg bestämt djup i ventilskivan 5, mätt från dess omkrets, är koncentriskt med ventilspindeln 6 upptaget ett ringformigt urtag 18, vilket utgör en ytterligare förlängning till den övre borrningens förlängning. I detta urtag är anordna- de en serie V-formade tätningsringar 7, som omger ventilspindeln och i sidled hålles i tryckkontakt med borrningens vertikala för- längning, som är täckt av det skyddande skiktets 3 vertikala för- längning, och en elastisk stoppring 11 av gummi eller liknande.

Bunten av skålformiga tätningsringar 7 hâlles på plats under in- verkan av den axiella tryckkraft, som utövas nedåt på densamma via en tryckhylsa 8 genom och från den vid 9 skruvgängade tappen 15.

Tätningsringarna 7 är tillverkade av PTFE och har var och en ett sadelformat eller konvex-konkavt tvärsnitt.

Utsprånget 14 och borrningen 14a är försedda med organ 8', 11' och 18', som liknar delens 15 och borrningens 13a organ 8, 11 respektive 18 och har samma funktion och verkan som dessa.

Bägge de inre hörnen av ventilhuset A är utförda med vin- kelurtag, såsom klart framgår av fig. 2, för hoppassning med res- pektive vinkelutsprång 4b på stödskiktet 4. Detta för åstadkom- mande av en tätare förbindning mellan ventilhuset och stödskiktet, som har ett kanalformigt tvärsnitt och omger en avsevärd del av 7800083-3 6 ventilhuset, dock icke förbindningsflänsarna 1a, 1a' och 2a, 2a'.

I praktiken åstadkommes en liten spalt 4d vid varje hörnurtag för upptagande av tillfällig elastisk deformation av stödskiktets ma- terial. W _ De yttre ändarna av det kanalformiga stödskiktets väggar är, såsom klart framgår av fig. 2 vid 4c, utförda med mot ventilhuset riktade utsprâng, varvid ventilhuset naturligtvis är utfört med motsvarande urtag för ytterligare ökning av den täta förbindningen och upprättande av utsprång-spårförbindningar mellan dessa tvâ organ. I Dessa utsprång-spårförbindningar 4b; 4c är så att säga anord- nade för effektivt motverkande av den annars tillfälligtvis upp- trädande deformationen av stödskiktet av fjädrande material som kan framkallas av ventilskivans 5 upprepade rotation såväl som det huvudsakligen höga anliggningstrycket, som verkar mellan de bägge ventilhushalvorna 1 och 2. I Vid det kanalformiga stödskiktets 4 botten är utförda två parallella ringspår 4a, vilka är anordnade symmetriskt till var- andra i förhâllande till ventilskivans 5 centrala och axiella plan då ventilskivan, såsom visas i fig. 2, är anordnad i slutet läge.

Dessa ringspår 4a börjar och slutar i närheten av ventilspindel- borrningarna (se fig. 6) och är avsedda för upptagande av den de- formation av stödskiktet 4 som kan framkallas av ventilspindeln i dess flödesreglerande arbete samt för åstadkommande av en tätare d kontakt mellan stödskiktet och ventilhuset, särskilt vid den ring- formiga delen 4e av stödskiktet som är belägen mellan ringspâren 4a. Läget för var och en av dessa ringspår 4a, räknat från ventil- *skivans 5 centrumlinje, måste företrädesvis vara sådant, att de" är belägna utanför ventilskivans avtätande kontaktyta, då ventil- skivan, om 900 motsvarar helt slutet läge för ventilskivan, är be- lägen i en vinkel av 850 eller så. Å andra sidan uppgår djupet av var och en av ringspâren 4a företrädesvis till ca 1/3-1/4 av stödskiktets 4 tjocklek.

Ventilens övre och undre utsprång 13 och 14 är utförda med bulthål 19 respektive 20, Vilka är avsedda för hoppassningsbultar för anordnande av ventilen i en rörledning och fixering av venti- len i läge genom åtdragning av respektive bultar och muttrar.

I fig. 2 visas ventilen i helt slutet läge. För inställning av ventilen i helt öppet läge, vrides ventilspindeln 6 900 från 7800083-3 7 det helt slutna läget. Genom inställning av ventilskivan 5 i ett mellanläge genom vridning i endera riktningen, kan mediumflödets flödeshastighet regleras på motsvarande sätt. Ventildrevet för verkställande av denna reglering kan vara av konventionellt slag och har sålunda utelämnats i fig. 1-3.

Vid den modifikation som visas i fig. 3 betecknar siffrorna 1, 1a, 2 och 2a detsamma som i fig. 1.

Vid denna modifikation är det föregående skyddande skiktet 3 delat i två inbördes tätpassande skikt 3a och 3b. Även om det icke är visat, är ventilskivan belagd med PVDF. Det första skik- tet 3a, vilket är i kontakt med stödskiktet 4, består av PVDF, medan däremot det andra skiktet 3b, vilket skall exponeras för mediet, t.ex. klorgas, består av PTFE. Av det ovanstående framgår klart, att ventilskivan och ventilhuset är effektivt skyddade mot kemisk korrosion och erosion genom respektive skikt av PVDF.

Dessutom tillförsäkrar skiktet 3b av PTFE låg friktion mellan ventilskivan och ventilhuset.

Fig. 4 och 5 visar en andra utföringsform av spjällventilen enligt föreliggande uppfinning. Vid denna andra utföringsform är de för denna och den första utföringsformen gemensamma organen betecknade med samma hänvisningssiffror samt dessutom med ett primtecken.

I detta fall är ett manövreringshandtag 22 fast fäst vid ventilspindelns 6' övre del, varvid handtaget är försett med en förskjutbar lägesinställningspinne 23, som visas vid helt slutet läge av ventilskivan, Ventilskivan 5' är därför visad i sitt helt slutna läge.

Det övre utsprångets 13' förstorade övre ände är utförd med ett antal åtskilda öppningar 26 för samverkan med pinnen 23 för lägesinställning, varvid dessa öppningar är anordnade för att företrädesvis täcka ett vridinställningsområde för handtaget 22 och ventilspindeln 6' av 450.

En liten vinkelhävstång 24 är vridbart fäst vid sitt mitt- parti vid handtaget 22 medelst en liten gångjärnsbult 25. Pinnen 23 sträcker sig genom en från handtaget nedåt utskjutande massiv del 22a och hålles normalt i tryckingrepp med sin änddel med någon av öppningarna 26 för lägesinställning av ventilspindeln 6'. För detta ändamål är en icke visad spiralfjäder anordnad runt tappen 23 inuti det i handtagets nedhängande del 22a icke visade ihåliga yveooosz-3 8 rummet för att fjädrande trycka tappen 23 åt höger i fig. 4. Häv- stångens 24 nedhängande ände är formad som en gaffel, som grenslar tappen 23, och bakom sin huvuddel försedd med särskilt för detta fall utvalda skruvmuttrar 27. u Då ventilskivan 5' öppnas eller stänges, sammanförs handtaget 22 och hävstången 24, varigenom hävstângen 24 vrids medurs runt ,gångjärnsbulten 25 för utdragning av tappen 23 (se pil B i fig. 4).

Därpå vrids handtaget 22 i endera riktningen för öppning eller stäng- ning av ventilen eller inställning av ventilskivan i ett mer eller mindre öppet mittläge. Genom lösgörande av hävstången, kan tappen därefter bringas i ingrepp med vilken som helst av öppningarna 26.

Såsom framgår av fig. 4 är handtagets 22 inre ände mekaniskt för- bunden med ventilspindelns 6' övre ände för påläggande av ett vrid- moment på spindeln.

Det ovan nämnda ventildrevet kan utbytas mot ett konventio- nellt fluidmanövrerat påverkningsorgan, en elektrisk momentmotor, en drevförsett handratt, eller liknande anordningar, vilka är meka-Q niskt förbundna med ventilspindeln för avsiktlig vridning av den- samma.

Det ovan visade och beskrivna ventildrevet kan även användas vid den första utföringsformen. De övriga_organen vid den andra ut- föringsformen är i huvudsak likadana som de vid den första utfö- ringsformen såväl till sin konstruktion som funktion, varför ingen ytterligare detaljerad beskrivning här synes nödvändig för förståel- se av denna andra utföringsform. _ I I fig. 6 är ventilsätesorganet 21 särskilt visat. Såsom synes uppvisar de parallella ringspåren 4a avbrott. Detta för und- vikande av ofördelaktig förbindning med de i ventilsätesorganet aformade ventilspindelöppningarna.

För åstadkommande av tätt ingrepp mellan det skyddande skik- tet 3 och stödskiktet 4 av gummi används härdplast. På detta sätt kan härdningen av härdplasten göras samtidigt med vulkaniseringen av det för stödskiktet 4 använda gummimaterialet. Ett för detta ändamål föredraget sätt är angivet nedan.

Pulveriserad PVDF beskickas först i en första delbar form_ och bringas därefter till härdat tillstånd i form av ett prefab- ricerat skyddsskikt 3.

Detta prefabricerade skyddsskikt 3 neddoppas sedan i en ren- göringsvätska i 2-3 minuter för avfettning. Avfettningsvätskan kan

Claims (3)

7800083-3 9 t.ex. utgöras av en blandning av 20%-ig NaOH, C2H5OH och H20 i viktförhållandet 20:24:56 och upphettad till 60-7O0C. Den pre- fabricerade produkten tvättas därefter med vatten och torkas, var- efter dess hopfogningsyta belägges med ett härdbart material, t.ex. "Metalock-PA", "Metalock-FB" eller "Metalock-NT". Å andra sidan framställs stödskiktet av gummi prefabricerat i en andra form och tas därefter ut ur densamma, varpå det avfet- tas med metanol. Gummimaterialet är ett icke-vulkaniserat sådant. De båda halvfabrikaten placeras därpå sammanförda i en tred- je form och upphettas vid en temperatur av 150-155oC under ett tryck av ca 500-5000 kPa, företrädesvis 1000 kPa, i 20 minuter. På detta sätt kan ett intimt hopfogat och enhetligt ventilsätesorgan 21 åstadkommas och värmehärdningen och vulkaniseringen utföras samtidigt. Patentkrav

1. Spjällventil innefattande ett stationärt ventilhus med en axiell öppning för passage av strömmande medier, en vridbar ventil- skiva med en därvid fäst ventilspindel för helt öppnande, partiellt öppnande och helt tillslutande av öppningen, samt en ventilsätesring med ett inre skyddande kantskíkt innefattande ett första skikt av polyvinylidendifluorid och ett andra skikt av polytetrafluoreten som täcker det första skiktet, ett andra yttre stödskikt av elast och hål för ventilspindeln, k ä n n e t e c k n a d a v att stöd- skiktet (H;H') har kanalformigt tvärsnitt med väggar som ansluter tätt till ventilhuset (A) och minst två parallella ringspår (Ha) i sin radiellt utåt riktade yta som börjar och slutar i närheten av hålen för ventilspindeln (6) för upptagande av stödskiktets (H;H') elastiska deformation.

2. Ventil enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att var och en av stödskiktets (4; ü') bägge väggar vid sina ändar invändigt uppvisar utsprång (Hc), vilka sträcker sig in i motsvarande urtag i ventilhuset (A).

3. Ventil enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att stödskiktet 4; ü') vid sina inre hörn är utfört med vinkel- utsprång (Db), vilka tillsammans med motsvarande vinkelurtag vid ven- tilhusets (A) inre hörn avgränsar deformationsupptagande spalter (Hd). U. Ventil enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att det skyddande skiktets (3; 3*) första skikt (Ba) och andra skikt (Bb) är förenade med härdplast§ vilken härdats i värme under tryck samtidigt med vulkaniseringen av stödskiktet (ü; ü') av elast.