SE435544B - Kulventil - Google Patents

Description

7'9_06359°0 de med korrosionsskydd och registrering. För det tredje erfordrar effekterna av ventilmanöverratt på plaströr speciella överväganden.

Dessa komplikationer påverkar livslängden hos ventilinstallationer och minskar en del av de kostnadsbesparingar som erhålles vid an- vändning av polyetylenrör istället för stålrör.

Möjligheten att stänga av ett polyetylenrör med klämanordningar har bedömts som en partiell kompensation för den ökade kostnaden för installering av ventiler, men denna åtgärd ansågs av.många som endast en övergående kompromiss. Fördelen med att använda polyetylen- rör visade på ett verkligt behov av icke metalliska ventiler, som var användbara med de olika sorter av rör som var i användning.

Föreliggande uppfinning är riktad på en ny ventil, som är ogenom- tränglig för de flesta material, är tät mot inträngning av främman- de material och är särskilt konstruerad att användas tillsammans med plaströr, som numera användes i distributionsledningar för naturgas.

Det nya hopsättningssättet och det resulterande föremålet är ett ekonomiskt och effektivt svar för behovet av denna typ av service- ledningar för naturgas, vari föremålet är anpassat för installation under mark.

Ventilen enligt uppfinningen kännetecknas av en huv som är verksamt förbunden med ventilskaftet för utvändig manövrering av detta, mot- ståaxkzytor på huven och ventilhuset konvergerande inåt mot manöver anordningen och i fluidumförbindelse med den potentiella läckageba- nan samt elastiskt eftergivande tätningar som normalt komprimerande och tätande ligger an mot de motstående ytorna för att täta läckage- banan och vid anbringandet av utvändigt tryck kommer i ökande kompres- siv anliggning mot de motstående ytorna för att hindra hopträngning av utvändiga fluidum eller föroreningar till ventilens inre samt vid läckning från flödesbanan längs den potentiella läckagebanan lösgö- res från de motsatta ytorna över ett visst invändigt tryck för bort- försel av det läckande fluidet.

Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en ventil som har lång, säker,underhâllsfri livslängd i nedgrävda gasdistributionsledningar.

Ett ytterligare syfte är att åstadkomma en icke-metallisk ventil med tillförlitligt säte, hus och skafttäthet under en lång användnings- tid. Ytterligare ett syfte är att åstadkomma en robust ventil som 72906359-'0 är i stånd att motstå krafter från alltför stor manövervridkraft, från fall av föremål, såsom manöververktyg på ventilen och från inverkan av återfyllning och åtföljande markbelastning. Ytterliga- re ett syfte är att åstadkomma en ventil med-låg manövervridkraft för att minska pâkänningen på det därmed förbundna polyetylenröret, då ventilen manövreras. Ett mycket viktigt syfte är att åstadkomma en ekonomisk, icke-metallisk ventil lämplig att förbindas med poly- etylenrör medelst numera accepterade förbindelsemetoder. Ytterliga- re ett viktigt syfte att åstadkomma en icke-metallisk ventil som har tryckkapacitet och förmåga att under lång tid uthärda tryck, som överensstämmer med existerande standard för polyetylenrör och arma- tur.

En föredragen utföringsform av ventilen enligt uppfinningen beskri- ves närmare i det följande i samband med åtföljande ritningar, på vilka fig. 1 i perspektiv visar ventilen enligt uppfinningen med en del av ventilhuset visat i genomskärning och kulan utelämnad för att visa den inre konstruktionen, fig. 2 visar ventilen i genomskär- ning huvudsakligen längs linjen 2-2 i fig. 1 med en del av kulan även visad i genomskärning och med ventilen i öppet läge samt ett balan- seringshål visat ovanpå den vänstra säteshållaren vridet 900 för att visa konstruktionen, fig. 3 visar ventilen pâ samma sätt som i fig. 2 men med ventilen i stängt läge och med balanseringshålet även visat på den övre vänstra säteshållaren, fig. 4 visar en vertikal genomskärning utmed linjen 4-4 i fig. 2, fig. 5 visar en genomskär- ning utmed linjen 5-5 i fig. 2 med kulan avlägsnad för att visa sä- tet och säteshâllaren samt balanseringshålen på säteshållaren, fig. 6 visar i större skala en genomskärning av hopmonteringen och O-ring- tätningen för att medge ventilering av skaftområdet samt fig. 7 vi- sar i genomskärning en detalj av tätningsringmonteringen.

Den hopmonterade ventilen 10 har som bäst framgår av fig. 1 och 2 ett ventilhus 12 innefattande tre yttre husdelar, en huvudhusdel 13 och två änddelar 18 och 20. Dessa delar är framställda av polyety- len för att få överensstämmande egenskaper med rörledningen och dess opåverkbara egenskaper med hänsyn till omgivningarna, i vilka de användes. Huvudhuset 13 omger en kula 14 av polypropylen och upptar en skaftenhet 16 med(f;t skaft 54. Skaftet 54 är framställt av plast, exempelvis en Delrin R från DuPont's som är utsatt för mycket liten g 7906359-0 svällning under förhållanden med hög fukt och har inga porositets- problem, såsom ibland existerar vid glasarmerat material. Ändde- larna 18 och 20 är identiskt lika (med undantag kanske för att oli- ka ändar erfordras för anslutning till plaströrledningar) och är förenade med huvuddelen 13 i fogar 22 resp. 24. Fogarna 22 och 24 är svetsade stumfogar och åstadkommes med en nedan beskriven teknik.

De yttre ändarna av änddelarna 18 och 20 är utförda så att de pas- sar i vilken som helst av många förbränningsmetoder och varje ände kan separat anpassas till olika förbindelsebehov.

Inuti ventilen är säten 26 och 28 placerade i fördjupningar i änd- delarna 18 och 20. Sätena 26 och 28 hâlles i läge medelst säteshål- lare 30 resp. 32 av polypropylen. Fördjupningarna i änddelarna, sä- tena och säteshållarna är lika på vardera änden och en tvärgenom- skärning visad i fig." 7 åskådliggör deras konstruktion. Följaktli- gen erfordras endast beskrivning av ett säte. En fördjupning 34 är inskuren i husändens 18 insida och upptar det L-formade sätet 26, som företrädesvis är framställt av gummimaterial, exempelvis Buna-N.

Buna-N har valts emedan det har gett utmärkt tjänst i tidigare ven- tiler och mätare i serviceledningar för naturgas, har utmärkt mot- stånd mot svällande inverkan från luktämnen och avisningsämnen som användes i distributionsledningar. Säteshållaren 30 är utformad med en fördjupning 36 bakom ytan 38 för upptagning av ett ben 40 på sä- tet 26 för att hålla detta i läge och motstå de krafter som åstad- kommes genom differentialtryck under ventilens användning. Sätets 26 ben 42 skjuter ut ett bestämt stycke utanför hållarens 30 yta 38 och husändens 18 yta 44 i kontakt med kulan 14. Säteshållaren 30 har en del 46, som ligger an mot en yta 48 på huvudhusdelen 13 och ett ben 50, som ligger an mot en yta 52 på husänddelen 18, då de- larna är placerade i hopsatt läge. Hållardelen 46 har hål 47, se fig. 5, som företrädesvis är belägna 1800 isär. Dessa hål 47 är av- sedda för balansering av trycken bakom säteshållarna 30 och 32 med trycket i ventilhuvudhusdelen 12 och även bakom ventilsätena 26 och 28. Detta minskar de obalanserade krafterna på sätena 26 och 28 under ventilens användning. Dessa delar och deras mot varandra an- liggande ytor är dimensionerade så, att de ovan nämnda anliggning- arna åstadkommer den önskade förbelastningen på ventilsätet 26 i dess kontakt med kulan 14. Säteshållaren verkar både för att hålla 7906359-0 a gummisäteÉ'26 i läge och att direkt sätta änddelen 18 i läge i förhållande till husdelen 13. Hållardelens 46 anliggning mot ytan 48 på husdelen 13 häller änddelen 18 axiellt längs flödesbanan i förhållande till huvudhusdelen 13 under hopfogningsproceduren, medan en cylindrisk vta 49 på hållaren 30 upptas tätt men förskjutbart av efl çylguhfiskjwa Slpå hushuvuddelen 13 för att hålla hållaren 30 radi- ellt i läge. Änddelen 18 är i sin tur hållen axiellt i läge medelst ytans 52 anliggning mot säteshâllarens ben 50 och hålles i radiellt läge genom passning av ytan 53 som ligger an mot benets 50 insida.

Som nämns ovan är sätet 28 och hållaren 32 konstruerade på samma sätt som sätet 26 och hållaren 30 men är installerade spegelvända i för- hållande till dessa.

Polypropylenkulan 14 ligger fritt på sätena 26 och 28. Om alltför stort tryck mot kulan (medan den befinner sig i det stängda läget) förflyttar den axiellt, komprimeras sätet på den belastade sidan i sitt utrymme mellan tillhörande ände och åtföljande säteshâllare.

Som framgår av fig. 7 komprimeras om kulan 14 föres till vänster sätets 26 ben 42 in i utrymmet mellan änden 18 och säteshållaren 30 tills kulan kommer i kontakt med ändens 18 kontaktyta 44. Materialet i husänddelen 18 är hårdare än sätet och tjänar till att begränsa kulans 14 rörelse och belastningen på sätet 26. Dessutom upprättar ett i kulans 14 övre del nära skaftenheten 16 utformat balanserings- hål 15 förbindelse mellan strömningskanalen och utrymmet mellan ku- lan 14 och husdelen 13. Då kulan 14 befinner sig i det helt öppna eller helt stängda läget, blir således trycket på båda sidor om ku- lan 14 balanserat. Manöveranordningen för kulan, ventilskaftet 54, se fig. 2, 3 och 4, sättes in i huvudhusdelen 13, innan kulan 14 pla- ceras i huset. Då kulan 14 är placerad i huset, tjänar den till att hålla ventilskaftet 54 i läge. Skaftet 54 har en icke cirkulär del 56, som ligger an mot kulan 14 och en avsats 58, som ligger mot bott- nen i en urborrning 60 i huvudhusdelen. Skaftets 54 icke cirkulära del 56 skjuter in i en fördjupning 62 i kulan. Skaftets 54 uppåtgå- ende rörelse begränsas genom avsatsens 58 anliggning mot urborrnin- gen 60, så att skaftet 54 och kulan 14 alltid griper in i varandra för vridningsrörelse. Skaftet 54 är roterbart lagrat i huvudhusdelens urborrning 64 och är tätat medelst en lämplig packning 66, exempel- vis ringar med kvadratisk tvärsektion eller O-ringar insatta i rän- nor 68 i hålet 64. 7906359-0 Ventilskaftets 54 ände 70, som skjuter ut ovanför överdelen av ett utsprång 72 på huvudhusdelen 13, är utformad med icke cirkulära delar för överföring av vridkraft till kulan 14. över denna utskju- tande ände 70 är en kåpa 74 påsatt. Denna kåpa 74 har ett stort hål 76, som är delvis trätt nedåt över utsprånget 72. I hålet 76 finns ett invändigt ringformigt utsprång 78 och en fördjupning 80, som är 'dimensionerad för att snäppa ned över en läpp 82 på utsprångets 72 övre ände. Läppen 82 har större utvändig diameter än utsprånget 78, men är fritt upptagen i fördjupningen 80. Läppen 82 är företrädesvis icke kontinuerlig, utan har ett eller flera gap, exempelvis 83 i fig. 6, för att hindra bildandet av en trycktätning på grund av kon- takt mellan utsprånget 78 och läppen 82. Materialet i kåpan medger en liten deformering under hopsättningen och återgång sedan utsprån- get 78 har skjutits ned över läppen 82, varigenom kåpan 74 snäppes i läge på utsprånget 72 och effektivt omger ventilskaftöppningen 64.

För skydd mot inträngning av föroreningar utifrån är kåpans 74 öpp- na ände utformad med en ursvarvning för upptagning av en Ö-ring 84.

O-ringen 84 är monterad på en lutande utvändig yta på utsprånget 72..

Denna lutning är konstruerad så att O-ringen 84 pressas till anligg- ning mot bottnen på kåpans 74 utsprång 78 och tätar således normalt det lilla spelrummet mellan utsprånget 78 och utsprånget 72. För den händelse att läckage inträffar från ventilens inre runt skaftet, kan O-ringen 84 förflyttas bort från spelrummet för att avlasta eventuell tryckskillnad och därefter återföras till sitt tätande läge.

Ovanpå utsprånget 72 är stopporgan 86 utformade, som samverkar med stopporgan 88 på undersidan av kåpan 74 för att begränsa ventilskaf- tets vridning till det vanliga kvartsvarvet mellan helt öppet och helt stängt läge.

Ett av stopporganen 86 visas i fig. 3 och 4, medan stopporganet 88 på kåpan 74 synes i tvärsektionen i fig. 2.

Kâpans 74 yttre har en minskad cirkulär sektion 90 för att uppta en nyckelfattning 92, som passar tätt på kåpan och utvändigt är utformad för att passa en icke visad ventilnyckel. Mellan kåpan 74 och nyckel- fattningen 92 är en brytpinnkoppling 94 anordnad. Denna brytpinne är konstruerad att skäras av vid användning av alltför stor vridkraft på skaftet. Denna säkerhetsanordning hindrar att ventilens inre för- störes (skaftet, sätena, kulan, stopporgan eller dylikt). 7906359 - 0 Hopsättningen av delarna i denna ventil innefattar nâgra kända steg och några som är unika för uppfinningen. Skafttätningarna 66 place- ras först i sina fördjupningar 68 i huvudhusdelens 30 skaftdel, varefter skaftet 54 sättes in genom hålet 64 från insidan av huvud- husdelen 13. En vald första änddel med dess resp. ventilsäte och säteshållare på plats anbringas därefter i närheten av huvudhusde- len. En ringformad plattliknande värmare placeras mellan huvudhusde- len och ändhusdelen. Värmaren är dimensionerad så att den endast kom- mer i kontakt med de ytor som skall smältas ihop. Husänddelen och huvudhusdelen föres till lätt tryckkontakt mot värmaren. Denna kon- takt upprätthàlles under en tillräcklig tidsperiod för att värma upp smältfogarna tillräckligt. Denna tidsperiod varierar beroende på ma- terialet som skall svetsas, temperaturen på värmaren och fogens tjock- lek, men ligger normalt på omkring 30 sekunder till 2 minuter.

Sedan smältfogarna bringats till den önskade temperaturen förflyttas husänddelen och huvudhusdelen något isär för att medge avlägsnandet av värmaren och skjutes därefter snabbt tillsammans, tills hållaren kommer i kontakt med ytan 48 på huvudhusdelen 13. Denna anliggning bestämmer det relativa läget mellan de olika invändiga delarna i ventilen. Vid framställning av delarna i ventilens yttre, dvs huvud- husdelen 13 och ändhusdelarna 18 och 20, görs de anliggande ändarna med avsikt något långa för att garantera fullständig hopsmältning runt ventilen. Efter hopsättning av huvudhusdelen och den första änd- husdelen skjutes kulan 14 in över skaftets 54 icke cirkulära nedre ände 56. Den av skaftet och kulan bestående hopsatta enheten kan där- efter vridas 900 för att hålla kvar kulan i huvudhusdelen under föl- jande steg. Den andra huvudänddelen bringas därefter i närheten av den hopsatta första huvudänddelen och mittdelen, varefter uppvärm- nings- och smältningsprocedurerna beskrivna ovan upprepas för att åstadkomma en enda hopsatt enhet. Det underförstås att husänddelarna kan sättas fast på huvudhusdelen samtidigt, men hopsättning i följd föredrages. Det underförstäs även att endast en ändhusdel kan vara framställd separat och den andra ändhusdelen formas i ett stycke med huvudhusdelen 13.

Sedan fogarna har fått kallna, installeras huven 74 över ventilskaf- tets 54 yttre ände 70. Först placeras 0-ringen 84 över utsprånget 72, som lagrar skaftet 54. Denna O-ring förflyttas ned på utsprånget tillräckligt för att vara ur vägen för den invändiga ringen 78 i 7906359-0 kåpan 74. Kâpan placeras därefter på skaftet och skjutes ned, tills ringen 78 snäpper över läppen 82.på utsprânget 12. Härigenom kommer läppen 82 in i fördjupningen 80 i kåpan och håller kvar kåpan på ventilaxeln. O-ringen 84 bringas därefter till anliggning mot rin- _gen 78.

I en punkt under hopsättningen, antingen före eller efter installa- "tionen av huven 74, sättes nyckelfattningen 92 fast på huven 74 och ett genomgående hål borras, i vilket tappen 94 slås in. Detta begrän- sar den vridkraft som anbringas på huven 74 till pinnens 94 avskilj- ningshållfasthet. 1

Claims (7)

7906359-o

1. Patentkrav rd. Kulventil utsatt för invändigt och utvändigt tryck innefattande ett ventilnns. (12), ann utvändigt är utsatt för ett utvändigt tryck och har en strömningekanal för hantering av fluidum som deltar i ett invändigt tryck därigenom, ett ventilelement (14) i ventilhuset (15) som är verksamt mellan företa och andra lägen för att öppna och stänga strömningskanalen, en manöveranordning inne- fattande ett ventilskaft (16, 54, 70), som är lagrat i ventilhuset (15) för manövrering av ventilelementet (14) mellan nämnda lägen, vilket ventilskaft (54, 70) sträcker sig genom ventilhuset (15) från dettas inre till dess yttre och har en potentiell läokagebana längs detta, k ä n n e t e c k n a d av en huv (74) som är verksamt förbunden (90, 92, 94) med ventnekaftet (70) för utvän~ rdig manövrering av detta, motstâende ytor på huven och ventilhuset konvergerande inåt mot manöverenordningen och i fluidumförbindelse med den potentiella läckagebanan samt elastiskt eftergivande tätningar (84) som normalt komprimerande och tätande ligger an mot de motetâende ytorna (78, 72) för att täta läckagebanan och vid an- bringandet av utvändigt tryck kommer i ökande kompressiv anlíggning mot de motatàende ytorna för att hindra hop- trängning av utvändiga fluidum eller föroreningar till ventilens inre samt vid läckning från flödesbanan länge den potentiella läckagebanan lösgöres från de motsatta ytorna över ett visst invändigt tryck för bortförsel av det läckande fluidet.

2. n Kulventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ventilhusete yttre runt manöveranordningen (70) innehåller en läpp (82), varjämte huven (74) är utformad med en ringformnd fördjupning (80) inuti huven för upp- gsidled genom huset och är lagrad i detta, varvid skaft- ) :o tagning av läppen (82), varvid huven sättas ihop med huset medelst elastiskt eftergivande deformering och återgång av huven till opåverkat tillstånd vid anliggning mellan läp- pen och huven.

3. 5. eKulventil enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att en elastiskt eftergivan¿9 0-ring (84) omger skaft- enheten under läppen (82) och ligger an mot huven (74) och normalt tätar utrymmet mellan skaftet_(16) och huven (74) mot inträngning av föroreningar från ventilens yttre, men tillåter ventilering från huvens inre.

4. Kulventil enligt krav 3, k ä n n ett e s k n a d av att läppen (82) runt ventilhuset (15) är diskontinuer- lig periferiellt, varigenom tätande anliggning mellan läp- pen och huven hindras.

5. Kulventil enligt något av föregående krav innefat- tande ett hus (12) med inlopps- och utloppskanaler som i sina inre ändar mynnar i en ventilkroppshålighet, en ven- tilkr0PP (14) av kultyp med en genomgående strömningsöpp- ning och som är vridbar i håligheten.msllan lägen, där den blockerar och åstadkommer fluidumförbindelse mellan kana- lerna, k ä n n e t e c k n a d av att kulan (14) är verk- samt förbunden med en skaftenhet (16), som skjuter ut i enheten på sin yttre del (70) har en huv (74) som tätar skaftet (16) mot utvändiga föroreningar, varjämte en nyckelfattning (92) är förbunden med huven (74, 90), var- vid förbindelsen.mellan huven och nyckelfattningen utgöres av en brytpinne (94), varigenom till skaftenheten överförd vridkraft kan begränsas.

6. Kulventil lämplig för nedgrävda distributionsled- ningsanläggningar enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av att den är helt i plast med ett 7906359-'0 H flertal plasthusdelar bestående av en huvudhusdel (15) och mitt emot varandra belägna änddelar (18, 20) hopsmälta till en husenhet (12), ett ventilorgan (14) inneslutet i huset, en genom en öppning i huset utskjutande skaftanord- ning (16), som är verksamt förbunden med ventilorganet (14), en huv (74) som tillsluter husöppningen och är vridbart lagrad på huset, varvid huven (74) är förbunden med skaf- tets utskjutanäe del (70) samt en i ena riktningen tätande anordning (84) mellan huset och huven.

7. Kulventil enligt krav 6, k ä_n n e_t e o k n a d av att den i ena riktningen tätande anoràningen består av en O-ring (84), som pressas till anliggning mot yttre ytor (72, 78) på huset och huven.