SE434298B - Tvastegs pilotventil - Google Patents

Description

aooaeva-a l'\'.^ Enligt uppfinningen är pilotventilen utformad med organ för kontroll av tryckområdet genom tillföring av ett testfluidum av känt tryck till piloventilen, och av att anordningen innehåller medel för selektiv föbindelse av testfluidumorganen med huvudventilen och piloventilstegen under i förväg fastställda huvudventiltryck och testtryck, varvid testfluidumorganen är utformade på sådant sätt att tillföringen av testfluidum vid ett tryck över trycket i trycbehâllaren medger en påverkan av pilotventilen utan avseende på trycket i tryckbehâllaren.

Den pilotpåverkade säkerhetsventilen är avsedd att arbeta vid mellan medelhögt och högt tryck, varvid den dynamiska förhållandet mellan det kalibrerade första steget och det flödesförstärkande andra steget kan regle- Yêß inom vissa gränser, så att man får en övergångsfri påverkan av den mslutna huvudventilen över ett större rörledningsomrâde och ett större omrâde av utformningar av tryckbehållare.

Sammanfattning av uppfinningen Den här beskrivna tryckpåverkade säkerhetsventi len utnyttjar ett första och ett andra tryckpåverkat steg, vilka är oberoende av varandra.

Vid en föredragen utföringsform påverkar den i tvâ steg arbetande pilotven- tilen en väsentligt större huvudventil genom att ventilera huvudventilens huvudvolym. Utformningen av huvudventilen är sådan att huvudventilens stängningsorgan befinner sig i ett tillstånd av tryckjämvikt med tanken eller tryckbehâllaren innan säkerhetsventilen ventileras. När emellertid luvudvolymen ventileras till atmosfären utnyttjas tanktrycket för att öppna huvudventilen, så att man får den önskade tryckavlastningen. Pilotventilen får en ytterligare trycksignal från ett nedströms verkande venturirör eller ram-rör,.vilken ger en.indikering om att det finns ett verkligt tanktryck, som tillåter en återställning av pilotventilen och huvudventilen vid korrekt tanktryck oberoende avstorleken på huvudventilflödet.

En fördel.med.den beskrivna tvåstegs pilotventilen är att den utnytt» _ jar.en specifik lagringsvolym för att reglera hastigheten på ändringen av produktflödets påverkning, vilket flöde är avsett att ventileras med hjälp av huvudventilen, varvid denna reglering sker mellan det första och det andra steget. Dessa.reglerade påverkningshastigheter åstadkommer mera exakta frigörings- och nedblåsningsoperationer för både pilotventilen och huvudventilen.

En ytterligare fördel med den beskrivna uppfinningen ligger i att 8003678-3 man använder en unik väljare med en kula, vilken möjliggör en testning av pilotventilstegen från en oberoende och/eller kalibrerad tryckkälla, som automatiskt tillåter testtrycksom är högre än trycken i lagringstanken, varvid testtrycket ansluts uteslutande till pilotventilen. Vid en efter- följande sänkning av testtrycket är pilotverkan sådan, att testförbindelsen automatiskt stängs av , så att testutrustningen kan kopplas ifrån utan att man förlorar tank- eller produkttryck.

Kort beskrivning av ritningarna Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå nd studium av följande detaljerade beskrivning i anslutning till bifogade ritningar.

Figur l är ett »tvärsnitt genom en pilotventil, vilket visar kul- väljaren för det första och det andra steget och tillhörande portar.

Figur 2 är ett tvärsnitt genom huvudventildelen i uppfinningen med tank~, lednings- eller tryckbehâllarinlopp, och figuren visar pitot-röret, port och pilotventilanslutningsröret.

Figur 3 är en halvperspektivbild av hela den pilotpåverkade säkerhets- ventilen vid en föredragen utföringsform, vilken dock inte utesluter andra utföringsformer av uppfinningen. Figuren visar tvastegs-pilotventilen monterad omedelbart intill huvudventilen. Figuren visar även pitot-anslut- ningen, anslutningsröret och dess tillhörande tryckanslutning omedelbart ovanför huvudventilens inloppsport. Även om uppfinningen kommer att beskrivas i anslutning till en före- dragen placering av pilotventilen och huvudsäkerhetsventilen är det under- förstått att detta inte är avsett att begränsa uppfinningen till den beskriv- na utföringsformen. Tvärtom är uppfinningen avsedd att täcka alla alter- nativ, modifikationer och ekvivalenta uföringsformer, som kan inrymmas inom uppfinningens tanke och skyddsomfâng sådan den definieras av de avslutande patentkraven.

Detaljerad beskrivning över uppfinningen I figurerna l och 2 visas den tryckpåverkade säkerhetsventilen, vilken här visas bestå av en pilotventil 5 (se figur l) med ett första ventilsteg _10 och ett andra ventilsteg, vilket visas allmänt med hänvisningssiffran 41 i ventilkroppen 4. Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är wløšs-»s -s-»n-ntaza-.f- . . -xvrøw a: 80Û3678-r3 ' pilotventilen monterad omedelbart intill den övre änden pâ huvudventilen 7, vilken kommunicerar med pilotventilen genom en huvudventilport 61 och en port ll i pilotventilen. Vid den visade utföringsformen löper ett rör eller en ledning mellan anslutningarna 61 och ll (se figur 3). Dessutom finns det ett inner-anslutande yttre tryckrör 6, som är förbundet med en tryck- nippel 63.i den undre delen av huvudventilen 7 omedelbart ovanför huvud- ventilens inloppsfläns 66 och inloppsport 65. Trycknippeln 63 kommunice- rar med ett totaltrycks ram-rör 64 av pitot-typ, vilket ger en tanktrycks- signal under strömning i huvudventilen. Den undre flänsen 66 till huvud- ventilen är monterad på en öppning till eller kommunicerar med en tryck- behållare eller ett tryckrör. En påverkan av den tryckpåverkade säkerhets- ventilen åstadkommer därför en ventilering av den produkt som finns i det ovan nämnda.tryckkärlet eller -röret. 6 g Om man förutsätter att tanktrycket ligger under frigöringsinställ- ningen eller -värdet så kommer vid funktion hos den i figurerna l och 2 visade anordningen det statiska trycket från den anslutna behållaren eller ledningen att påläggas huvudventilkolven genom porten 65 och att påläggas 3 pilotventilen genom porten l2 jämte röret 6 som förklarats ovan. Tryck 3 leds därför invändigt i pilotventilen till det första och det andra steget 7 i densamma genom portar 57 och 24. Det första stegets ventiltallrik l8 kommer därför att utsättas för.tryck över den yta som begränsas av det första ste- gets inloppssäte eller -port l7. - Formen på det andra stegets ventiltallriksorgan 43 och de differen- tierade ytorna pâ det andra stegets tillslutningsorgan eller -kolv 48 håller det andra stegets ventiltallriksorgan 43 i sitt icke-ventilerande läge såsom visas i figuren, alltså mot sätet 45. Eftersom tanktrycket verkar på de övre och undre ytorna till huvudventilkolven 59 via portarna ll och l2 och huvudventilens yta 74 är större än huvudventilens effektiva yta 75 så kommer under dessa omständigheter huvudventilens tillslutningsorgan även att bibehålla sitt mot sätet anliggande eller stängda läge, och det sker ärigenom ingen ventilering av ranken.

Tanktrycket avkänns vid huvudventilens inlopp 65, och tryckinställ- ningen i pilotsventilens första steg bestäms av förspänningskraften till en kompressionsfjäder 30 i pilotventilens första steg. När tanktrycket ökar den kalibrerade.inställningen utövas en kraft på det första steget genom det första stegets inloppsport l7, vilken kraft lyfter ventiltallriken 18, .-.- v.. A-<....,« ..-i-ai-u... .. lJm-'n lir-Hd ..._ 8003678-3 så att därigenom det första stegets inlopp l7 öppnas och en strömning kan komma till stånd genom det första och andra steget via en förbindelseport 50. Utseendet på det andra stegets ventiltallriksorgan 43 is sådant, att det andra stegets ventiltallrik 48 eller tillslutningsorgan pressas till ett läge, där det andra steget tätar genom tätningar 44 som under vertikal rörelse i loppet 40 kommer till anliggning mot hâlsätet vid 46.

I detta ögonblick ventileras huvudventilens huvudvolym 68 till atmos- fären genom en kanal 54 och ett gallerförsett ventilationsutlopp l3. Även håligheten 56 stängs genom verkan av tätningarna 44 till, så att en kommu- nicering mellan tanken och huvudventilens huvudvolym 68 genom kanalen 57 firhindras. Eftersom i detta ögonblick trycket ovanför huvudventilens till- slutningsorgan 69 och dess yta 74 är väsentligt mindre än det tryck som utövas mot den undre ytan 75 höjer sig tillslutningsorganet eller avstängnings~ kolven 69, så att den i tanken befintliga produkten kan ventileras via ström- mngskanaler 65 och 7l och strömma ut i atmosfären genom anslutningen 67 (se figur 2).

Det kan observeras att.det första stegets ventiltallrik l8 utnyttjar en reaktionsläpp Zloch avkänningselement l9 på det första stegets ventil- tallrik l8 för avkänning av nedblåsningstrycket. Reaktionsläppen 21 har till ändamål att konservera impulsen om att ventilera produkten genom inloppsporten.l7 genom att omdirigera ventileringen mot basen på det första stegets ventilsäte. Denna konstruktion åstadkommer en regenerativ verkan, där den exponerade ventiltallriksarean ökar allteftersom ventil- ' tallriken lyfts upp , vilket ger en ventiltallrik för det första steget, vilken har en mer fast lyftning eller rörelse.

Efter påverkan av den första och den andra ventiltallriken överförs det totala trycket i tanken eller ledningen till ram-röret eller pitotröret 64, som är anordnat i säkerhetsventilens inlopp vid 63, och trycket leds vidare genom röret 6 och porten l2, varigenom det andra stegets ventil- tallriksorgan 42.hâlls kvar i sitt nedpressade läge eller frigöringsläge.

Det kan observeras att det andra stegets tillslutningsorgan 48 under ventileringen av ventilhuvudet 68 "stänger till" efter ett mycket litet flöde av produkt med utjämnat tryck. Det enda flödet av produkt genom det första tryckavkänningssteget l0 är därför den mängd som behövs för att påverka det andra steget 4l och att trycksätta volymen ovanför det andra -steget jämte volymen 52 och andra volymer, som är direkt förknippade med den konstruktiva kombinationen av det första och det andra steget. Den 8003678-3 lilla strömningsvolymen medger en användning av ett mycket fint filter l5 som i hög grad reducerar mängden förorenade partiklar eller material som kommer in i pilotventilen. Denna karakteristiska lilla strömning medför därför en väsentligfördel och åstadkommer en ökad total tillförlitlighet hos ventilen och får ventilen att bibehålla sina förutbestämda tryckin- ställningar.

När produkten strömmar.genom huvudventilen 7 och åstadkommer en reducering av det av pitotröret 64 avkända trycket till en sådan nivå, att inställnings- punktsfjädern 30 kommer att utöva tillräcklig kraft för att börja föskjuta det första ventilstegets ventiltallrik l8 nedåt rör sig tätningen 25, som är förbunden med det.första stegets ventiltallrik bort från denna ventil- g tallriks säte 20 och medger därmed en liten mängd läckagemedium att gå från æt första ventilstegets ventilkammare 23 genom en frigângspassage mellan ventiltallriken l8 och sätet 20, Denna verkan dämpar i hög grad ned hastig- heten på den nedåtgående rörelsen av det förstastegets ventiltallrik, eftersom läckaget i realiteten reducerar den tryckdifferential som uppkommer över ventiltallriken och sätet l7. Det bör observeras att den snabba ven- tilrörelsen utan denna väsentliga fördel skulle resultera i tillfällig stängning av sätet l7 och som en följd därav en tillfällig återstängning av det andra stegets.ventil, vilket i sin tur skulle leda till en ytterligare och skadlig verkan eller “klappring" av huvudventilorganet 69.

Den reglerade sänkningen av det första ventilstegets ventiltallrik ökas ytterligare genom förekomsten av en dämpkammare 52, vilken tillför arbetsmediet.eller -vätskan för att se till att ventilläckaget är av följdriktid och förutsägbar.natur.. _ Det bör observeras att den.ovan beskrivna och väntade och reglerade förelsen hos.det första stegets ventiltallrik även inträffar vid upplyft- ning när dämpkammaren 52, vilken huvudsakligen bara släpper igenom en ström av produkten genom inloppet l7 vid fyllning av kammaren 52, åter förhindrar en "klappring" eller mekaniska störningar med följande påverkan w det andra steget. och av huvudventilen.

Därför åstadkommer den ovan beskrivna pilotventilen en reglerad påver- kan under övergångsfasen genom reglering av övergångstrycken i de till de första och andra ventiltallrikarna anslutna volymerna. Dessa tryck är .signifikanta.genom.att åstadkomma en stabil ventilpåverkan. Om trycken sjunker för snabbt.vid nedblåsning eller stiger för snabbt_vid upplyftning skulle ventilpâverkan uppvisa oväntat och skadligt klapper eller oscillering. .w- TAL-uaamflxuzfl-avv-n-ws-.mufcæmfrrzun-n. -.-..:l:s.a-.ir.1.-u-- - - ma. ~. ..- . . «- -w-.w »-;>.i_._... y -teralzw-.W -w-flfi -_,_- soossvs-5 Såsom emellertid beskrivits får man med den riktiga kombinationen av olika æntiltallriksareor och tillhörande volymer en tryckminskning med reducerad hastighet, vilket ger en bestämd och reglerad rörelse nedåt av det första stegets ventiltallrik och en därmed förenlig återställning av det andra steget.

En ytterligare fördel med den beskrivna pilotventilen är att den inne- håller en kul-väljare l6, som är belägen mellan inloppsporten l2, tvärporten 24 och fält-testporten l4.a Kul-väljaren omsluts helt av det första stegets filter l5, vilket resulterar i en starkt minskad risk för förorening av hela pilot-organet såsom påpekts ovan. ä g Fältetestning utförs genom tillförsel av luft eller något annat lämpligt medium med känt tryck till testpunkten eller -porten 14. Vid en påverkan av kulan 16 i inloppsporten 76 stängs pilottestanslutningen till dess det pâp lagda testtrycket når ett värde som är högre än tanktrycket, som fås genom porten l2 och röret 6. Detta sker genom att kulan l6 förskjuts och stänger porten 24, så att därigenom produkten i tanken isloleras. Vid en minskning av testtrycket förskjuts kulan l6 tillbaka och stänger till inloppsporten 76 och hindrar därmed en icke önskad utsläppning av någon volym produkt i samband med att test-anordningen tas bort från porten 14.

Genom att man använder den nämnda "väljar-kulan" begränsas testtrycket till det första steget , så att liten volym av t ex testgas behövs, nämligen den mängd som behövs för att fylla volymen 52 och andra volymer som ingår i konstruktionen av det första och andra steget l0 resp. 4l.

Såsom nämnts ovan kan en påverkan av det andra steget åstadkommas genom användning av en solid skiva i stället för gallret 28 för avtätning gentemot det andra stegets ventilationsutlopp l3. Med skivan på plats åstadkommer en pâläggning av ett testtryck vid testporten l4, såsom disku- terats omedelbart ovan, en isolering av tanken från hela pilotventilen och det därmed förknippade flödet.av testvätska eller produkt, och en påläggning av tryckfluidum vid porten l4 åstadkommer.en påverkan av det första steget l0 och det andra steget 4l utan påverkan av huvudventilen 7. Det är uppen- bart att detta möjliggör en fullständig testning av pilotventilen utan förlust av produkt genom huvudventilen.

Det är alltså uppenbart att.uppfinningen avser en pilotpåverkad säkerhetsventil, vid.vilken man utnyttjar en tvastegs icke-genomströmmad pilotventil, som helt tillgodoser de ovan uppställda kraven och ändamalen och medför de ovan nämnda fördelarna. Oaktat att uppfinningen beskrivits . 'wU-”v 'ev ' "H -m-irm apzsauw-a-w: e~a---f\.-.-.-L~.-.-.==.-_-av~n>.=_ ...__ mn- ,..... __,,__ ___ _ .8003678-3 i ánsíütning till en specifik utformning och med specifika komponenter är det uppenbart att många oïika aiternativ, modifikationer och varianter kan framstå för fackmannen på området i ljuset av den föregående beskriv- ningen. Uppfinningen avser siåunda att omfatta aïia sådana aïternativ, modifikationer.och.varianter som fa11er inom uppfinningstanken och skydds- omfånget för föijande patentkrav.

Claims (9)

8003678-3 P a t e n t k r a v

1. Tvâstegs pilotventil (5) för anslutning till en balanserad huvud- ventil, vilken i sin tur är monterad på en tryckbehâllare eller liknande, och där pilotventilen (5) är avsedd för frigöring av överskottstryck i tryck- behållaren, varvid pilotventilen innehåller ett första tryckkänsligt pilot- ventilsteg (10) och ett andra pilotventilsteg (41) för pâverkning av huvud- ventilen (7) och anslutet till det första pilotventilsteget (10) genom att de båda pilotventilstegen (10, 41) arbetar i kaskad, k ä n n e t e c k n a d av att pilotventilen är utformad med organ (14, 16, 76) för kontroll av tryck- området genom tillföring av ett testfluidum av känt tryck till pilotventilen, och av att anordningen innehåller medel för selektiv förbindelse av testflui- dumorganen med huvudventilen och pilotventilstegen under i förväg fastställda huvudventiltryck och testtryck, varvid testfluidumorganen är utformade på sådant sätt att tillföringen av testfluidum vid ett tryck över trycket i tryêkbehâllaren medger en påverkan av pilotventilen (5) utan avseende på trycket i tryckbehållaren.

2. Pilotventil enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att organen för tillföring av testfluidum består av en pilotventilkropp (4), vilken innehåller de tvâ pilotventilstegen (10, 41), och vilken vidare inne- håller en testventilport (14). ä

3. Pilotventil enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att medlen för selektiv anslutning av testfluidumorganen till pilotventilstegen består av ett första inlopp i pilotventilkroppen (4), vilket bildar ett första ventilsäte (24), medan ett andra ventilsäte (76) bildas av testfluidum porten (14) varvid det finns en kanal för fluidumkommunikation mellan det första ventilsätet (24) och det andra ventilsätet (76), vilken innehåller ett tillslutningsorgan (16), som samverkar med de båda sätena (24, 76), och varvid kanalen innehåller medel (15) för styrning av tillslutningsorganet (16), så att detta kan röra sig fram och tillbaka i kanalen mellan de bäda sätena (24, 76).

4. Pilotventil enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att testfluidumorganen är utformade med medel (17, 23) för tillföring av testfluidum från testfluidumkanalen (15) till det första pilotventilsteget (10), varvid tillslutningsorganet (16) vid ett testfluidumtryck som är högre än trycket i tryckbehållaren täpper till det första ventilsätet (24), medan tillslutningsorganet vid ett testfluidumtryck som är lägre än trycket i tryckbehällaren täpper till det andra ventilsätet (76) och därmed stänger test~ aoozsve-3 lÛ fluidumporten (l4).

5. Pilotventil enligt patentkravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a d av att kanalen mellan de båda testfluidumventilsätena (24, 76) bil- das av ett fluidumpermeabelt organ (l5), som förbinder kanalen med det första pilotventilsteget (l0).

6. Pilotventil enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att det fluidumpermeabla organet utgör ett cylindriskt filter (l5), och av att det strömningskänsliga tillslutningsorganet utgörs av en kula (lö), vil- ken är förskjutbar i kanalen mellan de båda ventilsätena (24, 76).

7. Pilotventil enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e- t e c k n a d av att ventilen (4) är utformad med en dämpkammare (52) med en förutbestämd volym, vilken kommunicerar dels med det första pilotventil- steget (10), dels med det andra pilotventilsteget (4l), dels även med huvud- ventilen (7), och vilken reglerar det inre pilotventiltrycket till åstadkom- mande_av en dämpat reglerad ventilpâverkning."

8.- Pilotventil enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d av_att det första pilotventilsteget (lO) innehåller en ventilkolv (l8-23), och av att det andra ventilsteget (41) likaledes innehåller en ventilkolv (48), vil- kas rörelser genom inverkan av tryckmedievolymen i dämpkammaren (52) blir _ dämpat reglerade vid påverkan av testfluidumtrycket respektive trycket frän É tryckbehållaren. “ I )

9. Piletventil enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att det första pilotventilstegets (l0) ventilslid (l8) är förskjutbar i en hålighet (23), av att det andra pilotventilstegets (41) ventilkolv (48) år förskjutbar i en hålighet (56), och av att det finns en kanal (50) som ström- ningsförbinder de båda håligheterna (23, 56) i de båda ventilstegen (10, 4l), och som står i strömningsförbindelse med dämpkammaren (52) med den förutbe- g stämda volymen, varvid denna förutbestämda volym reglerar Övergångarna i det ' inre pilottrycket och åstadkommer en verkningsfull och stabil säkerhetsven- tilfunktion.