SE506438C2 - Kulsegmentventil samt anordning vid kulsegmentventil - Google Patents

Description

506 438 2 '25 ställd genom mekanisk bearbetning av ett enda utstycke och består av en vridspindel 2, en axeltapp 3 och däremellan en ventilkropp 4, som är förenad med vridspindeln 2 och med axeltappen 3 genom ett par skänklar 5, 6. Ventilkroppen 4 har en tätningsyta 7 med formen av ett sfäriskt segment. Vridspindelns 2 och axeltappens 3 vridningsaxel 8 skär centrum Q i den sfár, av vilken den sfáriska tätningsytan 7 utgör ett segment. Iden integrerade ventilen, Fig. 3, består ett ventilhus av två halvor 10, ll, förenade med varandra medelst flänsfórband i ett diagonalt delningsplan 12. Vid monteringen lagras vridspindeln 2 i det ena ventilhusstycket 10 och axeltappen 3 i det andra ventilhusstycket 11, varefter de båda ventilhusstyckena 10, ll iörbinds med varandra genom skruv- förband. Ett ställdon 13 ansluts till vridspindeln 2 för vridning av anordningen 1 och därmed av ventilkroppen 4, med den sfåriska tätningsytan 7 glidande mot ett icke ring- format ventilsäte i ventilhushalvan 10. Detta kända system har vissa nackdelar. Fram- ställningen av den sfäriska tämingsytan 7 genom mekanisk bearbetning av igjutstycket innebär vissa praktiska problem, efiersom hela arbetsstycket med tillhörande vridspindcl 2, axeltapp 3 och skänklar 5 måste hanteras i bearbetningsmaskinen. En annan nackdel ar att varje anordning 1 är unik fór varje ventildimension, vilket innebär små eller inga nröjiigherer nu srenrinrriisering. videre innebar rinveriniingen av venrmrneer rneri wii ventilhushalvor såväl gjuttelmiska som bearbetningstekniska komplikationer och dänned ökade kostnader. Även när det gäller ventilhusets tillverkning finns få eller inga möjlig- heter till standardisering.

US-3, 722,545 beskriver en kulsegmentventil, där ventilhuset är format i ett stycke, varvid ventilkroppen med tillhörande vridspindel och axellagring är anordnad att införas i ventilhuset fiån vridspindelns och ställdonets sida. Härför är en mycket stor lucka anord- nad på nämnda sida av ventilhuset, vilket är en nackdel. Bland annat förhindrar en sådan stor lucka så kallat inspänningsutiörande av ventilhuset. Ett sådant utförande kräver nämligen att bultar skall kunna sträcka sig mellan anslutande rörledningar, förbi ventil- huset. En lucka av ifrågavarande dimension förhindrar detta. Av patentskriften framgår inte helt klart huruvida ventilkroppen, vridspindeln, en ringformad lagertapp på vrid- spindelns motsatta sida och iörbindelseskänklar till ventilkroppen är utförda i ett eller flera stycken eller såsom två eller flera delar. I båda fallen, och i synnerhet om samtliga delar är formade i ett stycke, har man samma svårigheter vid den skärande bearbetningen Z som vid ovan beskrivna anordning. I det senare fallet måste man åstadkomma en fór- bindelse mellan vridspindeln och övriga delar i konstruktionen, eventuellt även mellan nämnda ringformade axeltapp och anordningen i övrigt. I sådana axiella fórbindningar, vanligen skruvförbindningar, vilka utsätts för betydande torsionskraíter, uppstår så småningom lätt glapp. Förekomsten av sådana avdella, genom skruvförband eller med '23 3 506 438 hjälp av andra fástelement åstadkomna förbindningar mellan vridspindel ochlövriga delar i anordningen utgör därför en nackdel. i få i US-4,989,833 visar en kulsegrnentventil, där ventilkroppen med tillhörande vid monteringen införs i ventilhuset genom utloppsöppningen, varefter vridspindel-och axel- tapp införs från respektive håll och förenas med skänklarna inne i ventilhuseå. 'lionstmk- tionen utgör ett typiskt exempel på axiella förbindningar i form av eller liknande fiistelement mellan vridspindeln och axeltappen å ena sidan och vegtilkroppens . 1 vridmomentöverförande skänklar å andra sidan.

KoRT REDoGöRELsE FÖR uPPHNNmGEN Ändamålet med uppfinningen är att erbjuda en kulsegmentventil och en anordning vid en sådan kulsegmentventil enligt ingressen ovan, men som inte uppvisar de nämnda nack- delarna hos känd teknik. Mer bestämt syftar uppfinningen till att erbjuda en irulsegrnent- ventil och en anordning som tillfredsställer följande villkor: i - huvudsakligen hela ventilhuset skall kunna tillverkas i ett stycke, - uppfinningen skall kunna utnyttjas för såväl flänsförsedda ventilhus, för ventähus som inspänns mellan flänsar på anslutande rörledningssektioner, som för ventilhus avsedda att förbindas med anslutande rörledningssektioner genom svetsförband eller på annat - vridspindeln på axeltappen skall kunna fi-amställas av ett sammanhängande arbets- stycke, i - uppfinningen skall erbjuda möjligheter till Standardisering av komponenter ingående i den integrerade ventilen inom åtminstone vissa dimensionsområden, j i - ventilkroppen, inklusive dess sfäriska yta, skall kunna tillverkas med god precision och på rationellt sätt i automatiskt arbetande verktygsmaskiner och _ i - ventilens olika delar skall enkelt och med god precision kunna sammaniöras till en integrerad enhet. = i Dessa och andra syflen samt fördelar med uppfinningen kan uppnås därigenom att denna kännetecknas av vad som anges i de efterföljande patentkraven. Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen framgår av följande detaljerade beskrivning av ett par tänkbara utföringsformer.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande detaljerade beskrivning kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka i 506 438 4 '20 Fig. 1-3 visar en anordning och en integrerad ventil, som i korthet beskrivits i det föregående i redogörelsen för teknikens ståndpunkt, Fig. 4 visar en ventil enligt uppfinningen med ett ventilhus i så kallat inspännings- utförande, inspänt i en rörledning mellan tvâ rörledningssektioner, Fig. 5 visar i en sprängvy de olika komponenter som ingår iventilen i Fig. 4, Fig. 6 visar en annan perspektivisk vy av några väsentliga komponenter ingående i ventilen, och Fig. 7 visari genomskäming en ventil enligt uppfinningen med ventilhuset i så kallat flänsutíörande, flänsförbundet med ett par anslutande rörledningssektioner.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Med hänvisning till Fig. 4-6 betecknas en kulsegmentventil allmänt med sifiian 20. Den har ett ventilhus 23 av så kallad inspänningstyp, vilket innebär att ventilen 20 är inspänd mellan flänsar 17, 18 på anslutande rörledningssektioner 21, 22 med hjälp av skruvar 19 med tätningar anordnade mellan rörsektionemas ändar och ventilhusets 23 gavlar.

Ventilens 20 huvuddelar utgörs av nämnda ventilhus 23 och ett ventilhuslock 24, en enhet 25 som i denna text benämns vridenhet och en ventilkropp 26 med sfärisk tätningsyta 27, samt en ventilsätesring 28, en ljäderbricka 29 och en täckbricka 30.

Ventilhuset 23 är utet i ett stycke med en inloppsöppning 33 ansluten till den ena rörsektionen 21 och en utloppsöppning 34 vänd mot den andra rörsektionen 22. Mellan öppningama sträcker sig en genomströmningskana132 genom ventilhuset. I en av ventilhusets 23 sidor finns en utskjutande nacke 35 med ett genomgående hål 40 för en vridspindel 41 på vridenheten 25. Nacken 35 avslutas med en skuldra 36 på vilken är monterad ett icke visat ställdon för vridning av vridenheten 25. Vidare finns på konventionellt sätt packningar 37, en gland 38 samt pinnskruvar 39 och muttrar för åtdragning av glanden 38 inacken 35.

Vridenheten 25 är framställd av ett enda, dvs monolitiskt, gjutet materialstycke. Det består av nämnda vridspindel 41, en bygel 42 och en axeltapp 43, som är koaadell med vridspindeln 41. Bygeln 42 består av ett ok 45 och ett par skänklar 46, 47, som förenar oket 45 med vridspindeln 41 respektive med axeltappen 43. Oket 45 har en planfräst sida 48, som ligger på avstånd från och är parallell med centrumlinjen 49 genom vridspindeln 41 och axeltappen 43, tillika vridenhetens 25 rotationsaxel. Genom oket 45 sträcker sig dels ett centralt genomgående, cylindriskt hål 50, dels, på ömse sidor om det centrala hålet 50, ett par genomgående hål 51 för fástskruvar 52 för ventilkroppen 26. 'is S 506 438.

I den monterade ventilen skär vridenhetens centrumlinje/rotationsaxel 49 centrum 76 i den sfär, av vilken ventilkroppens 26 sfáriska tätningsyta 27 utgör en del. i Vridspindeln 41 har i sin yttre ände ett kilspår på konventionellt sätt för en 53 för överföring av vridmoment till vridspindeln 41 och därmed till hela vridenhetbrrß fiån det icke visade ställdonet. I övergången mellan vridspindeln 41 och skänkelrl finns ett första ringformat flänsparti 55 med större diameter än vridspindelns 41 rich i övergången mellan den andra skänkeln 47 och axeltappen 43 finns ett i ' i andra flänsparti 56. I ventilhusväggen, respektive i ventilhuslocket 24 ringformade urtag 57 respektive 58. Mellan de plana ytorna på flänsp de ringformade bottenytoma i urtagen 57 respektive 58 finns ett visst en eller flera shimsar, det vill säga mycket tunna brickor 59, 60, vilka väljs tjocklek att glappen fylls ut och så att det centrala hålet 50 med mycket centreras relativt ventilsätets 28 axiella centrumlinje 60, det vill säga så att centrumlinje med mycket stor noggrannhet kommer att sammanfalla med 60, då ventilenheten 25 vridits till tätningsposition, Ifig. 4. Detta skall nedan i beskrivningen av hur ventilen monteras. e , 56 och p liylls av sådan CI 'en Locket 24 består av en rektangulär platta 63, som täcker en rektangulär iden ventilhusvägg, som är motstående det genomgående hålet 40 för vridspindeln 4 l. Den rektangulära luckan 64 sträcker sig iventilhusets 23 axiella riktning och bredd som endast litet överstiger den största bredden på vridenheten 25, mer endast litet överstiger bredden på oket 45 och en längd som endast litet överstigermivridenhetens maximala utsträckning i ett plan vinkelrätt mot okets 45 plana sida 48, fallande med centrumlinjen 49. På plattan 63 finns ett lagerhus 65 som glidIager for axeltappen 43, som är hårdíörkromad. Locket 63 är medelst skruvar 66 som sträcker sig genom genomgående hål i den plana plattan 24, fástat vid ventilhuset 23, utsidan är planfräst omkring luckan 64. i ï Ventilkroppen 26 har en geometriskt mycket enkel, rotationssymmetrisk p, n är mycket lätt att framställa genom bearbetning i en automatiskt arbetande laskin.

Mer bestämt består ventilkroppen av ett sfiiriskt segment 70 med en syta 27 och plan baksida 71, som enligt utiöringsformen är parallell med ett avsklärningspvlan som definierar den sfiiriska ytan 27. Mellan den sfiiriska ytan 27 och baksidan 3:3 en runtomgående kant 72. Den sfäriska ytan 27 är polerad till hög ytfinhet. tförings- formen är den nmtomgående kanten 72 cirkulär och hela Ventilkroppen 7 i i l symmetrisk. Inget hindrar emellertid att ventilkroppen förses med urtag, spår i den 506 438 f, '15 is stäriska ytan 27, utskott och liknande för att enligt kända principer förbättra ventilens reglerkarakteristika.

Från den plana baksidan 71 sträcker sig en central centreringstapp 73 bakåt, vinkelrätt mot baksidans 71 plan. Tappen 73 är cylindrisk och har en diameter som överensstämmer med diametern på det centrala hålet 50 i oket 45, så att tappen 73 med god passning kan iniöras i hålet 50. Tappens 73 längd är något mindre än eller lika med hålets 50 längd. I ventilkroppen 26 finns vidare ett par gängade hål 74, vilka sträcker sig in till visst djup fiån den plana baksidan 71 för att kunna ta emot fästskruvama 52.

De beskrivna delama sätts samman till en integrerad, operativ ventil 20 på följande sätt.

Först införs vridenheten 25 iventilhuset 23 genom luckan 64 med en eller flera shimsar 59 trädd/trädda över vridspindeln 41, som införs i det genomgående hålet 40. En eller flera shimsar 60 träs på motsvarande sätt över axeltappen 43, varefier locket 24 skruvas fast över luckan 64, med axeltappen 43 lagrad i lagerhuset 65. Packningarna 37 träs på motsatta sidan över vridspindeln 41 liksom glanden_38, som skruvas fast. Därefter förs ventilkroppen 26 in genom ventilens inloppsöppning 33 och centreringstappen 73 förs in i det centrala hålet 50 i oket 45 på vridenheten 41. Ventilkroppen 26 skruvas fast på oket 45 med hjälp av skruvarna 52 i riktning fiån ventilhusets utloppsöppning 34, så att ventilkroppens 26 plana baksida 71 pressas mot okets 45 plana framsida 48. Däreñer placeras sätesringen 28 i sitt ventilsätesringspår 75. Fjäderbrickan 29 läggs över ventilsätesringen 28 och den utvändigt gängade täckbrickan 30 skruvas fast, så att fiäderbrickan 29 spänns och pressar fast sätesringen i dess spår 75. Därefter kontrolleras om ventilkroppen 26 är centrerad relativt sätesringen 28. Om så inte skulle vara fallet, beroende på normala toleranser vid framställningen av de ringformade uttagen 57, 58 i ventilhuset 23, demonteras ventilen och läggs in nya shimsar 59, 60, så att dessa korrigerar för den uppmätta awikelsen. Därefter monteras ventilen på nytt, med ventilkroppen 27 centrerad relativt ventilsätesringen 28. Då vridenheten 25 och ventilkroppen 26 intar det läge som visas i Fig. 4 kommer den sfäriska tämingsytan 27 att tätande anligga mot sätesringen 28 runt dennas hela omkrets och vridenhetens 25 rotationsaxel 49 att skära centrum 76 i den sfär av vilken den sfäriska tämingsytan 27 utgör ett segment. Vid vridning av vridenheten 25 glider den sfäriska tämingsytan 27 mot sätesringen 28 och kan ventilkroppen 26 på i och för sig konventionellt sätt ställas in i olika reglerlägen, som förklarats i inledningen till denna beskrivning.

Ventilen 20 visas iFig. 4 inspänd mellan flänsama 17, 18 på de anslutande rörlednings- sektionema 21, 22. Figuren visar att inspänningsskruvama 19 sträcker sig mellan äs 1 soe 438 flänsama 17, 18, förbi ventilen 20, utan hinder av vare sig nacken 35 med 36 eller ventilhuslocket 24 med plattan 63 och lagerhuset 65. i Den vridenhet 25 med vissa angivna mått kan användas för ventilkroppar used olika storlekar, inklusive olika radier på den sfäriska tätningsytan 27, inom vissa dïirlpaensipns- intervall vilket innebär möjligheter till viss standardisering vid tillverkning hållning. Även locket 24 kan användas som Standardiserad komponent för utföranden av ventilhus och/eller inom ett visst dimensionsintervall. Detta genom det utföringsexempel som visas i Fig. 7, där ett lock 24 i samma utförande somi föregående utföringsform används för att tillsluta en lucka 64' i ett ventilhué 23' mfed helt annat utförande, nämligen så kallat flänsutförande. Luckan 64' och locket äri detta fall vänt l80° jämfört med utföringsformen enligt Fig. 4 och Fig. 5, varvid vridenheten införs genom luckan 64” vriden l80° omkring vxidningsaxeln 49°, för main- teringen av ventilkroppen 26 vridas framåt l80° till det i Fig. 7 visade läget. Genom- loppskanalen 32 är i detta fall väsentligt längre än vid inspänningsutförandeti För övrigt hänvisas beträffande de olika detaljema i ventilen samt till deras montering till beskriv- ningen av föregående utföringsform.

MODIFKATIONER Det är både fifån tillverknings- och användarsynpunkt fördelaktigt att kunna utforma ventilkroppen, inklusive centreringstappen 73 i ett stycke som en rotationssvmmetrrisk kropp och att göra ett matchande centralt hål 50 i oket 45. Dock är det firllt imöjligt att istället utforma en tapp på oket på den sida som är avsedd att vändas mot ventilkroppen och ett centreringshål på ventilkroppens baksida. i i Det finns även ett tredje alternativ; att göra företrädesvis cylindriska hål både iyentil- kroppen och i oket (det senare hålet genomgående) och att driva en centreraiutlfe tapp genom hålet i oket och vidare in i hålet i ventilkroppen i samband med monteringen inne i ventilhuset. Även ventilkroppens sfäriska tätningsyta kan modífieras och kompletteras med' anordningar för att förbättra ventilens regleringskarakteristik, vilket nämnts inledningen till denna beskrivning. Ventilsätets specifika utfornming utgör del iuppfinningen. Som exempel kan nämnas att det kan utgöras av en fast, runfomgående kant i ventilhuset eller, som i de illustrerade fallen, av en ring av metall elleriteram eller av ett elastomert material eller av en sammansatt material. Även olika utföranden av ventilhuset har visats och omnämnts i det föregående.

Claims (10)

506 438 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Kulsegmentventil innefattande ett ventilhus (23, 23') med en inloppsöppning (33) och en utloppsöppning (34), mellan inlopps- och utloppsöppningama en genomströmnings- kanal (32, 32°), samt ett cirkulärt ringfonnat ventilsäte (28); en ventilkropp (26) som har formen av ett sfäriskt segment, vridbart omkring en vridningsaxel (49, 49') som skär centrum (76) i den sfár av vilken ventilkroppen utgör ett segment; samt medel för att vrida ventilkroppen i ventilhuset omkring vridningsaxeln under glidning mellan ventil- kroppens sfäriska yta (27) och sätet mellan ett helt stängt läge, där ventilkroppens sfariska yta är i tätande kontakt med sätet utmed dettas hela omkrets och ett åtminstone väsentligen helt öppet läge, där ventilkroppen har åtminstone väsentligen lämnat sin kontakt med sätet, via mellanliggande reglerlägen, i vilken ventilen är partiellt öppen, varvid i varje sådant reglerläge ventilkroppens sfäriska yta är i kontakt med sättet utmed en enda, obruten sektor av sätets omkrets, och vice versa, vilka medel innefattar en vridspindel (41) som är koaxiell med nämnda vridningsaxel (49, 49') och som sträcker sig genom och är lagrad i ventilhusets ena sida, samt en axeltapp (43) som också är koaxiell med vridningsaxeln och är lagrad i ventilhusets motsatta sida, k ä n n e t e c k- n a d a v att vridspindeln och axeltappen är förenade med varandra genom en bygel (42) for att tillsammans med bygeln bilda en sammanhängande vridenhet (25), - att vridenhetens axeltapp är lagrad i ett lock (24) som utgör del av ventilhusets nämnda motsatta sida, vilket lock täcker en lucka (64) i nämnda motsatta sida, vilken lucka är så stor att vridenheten kan införas genom luckan till sitt avsedda fimktionsläge i ventilhuset och fixeras i detta läge genom en efierföljande montering av locket över nämnda lucka med axeltappen inskjutande i nämnda lock, - att bygeln innefattar ett par skänklar (46, 47) förenade med vridspindeln respektive med axeltappen samt ett ok som förenar nämnda skänklar (45) på avstånd från vridningsaxeln (49, 49'), och - att ventilkroppen är monterad på nämnda ok på den sida av oket som är vänd från vridningsaxeln (49, 49').

2. Kulsegmentventil enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att luckan (64) i ventilhusets nämnda motsatta sida inte är tillräckligt stor för att vridenheten med ventilkroppen monterad på oket skall kunna införas till fiinktionsläge i ventilhuset genom nämnda lucka, men att ventilkroppen är införbar i ventilhuset genom åtminstone någon av nämnda in- och utloppsöppningar, samt att den är monterad på oket i ventilhuset. 10 15 20 25 30 35 so6 Åsa

3. Kulsegmentventil enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ventilkroppšnöch ioket är försedda med samverkande centreringsorgan (50, 73) som bestämmer ventil placering centralt på oket. kroppens

4. Kulsegmentventil enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda sanzkerkande centreringsorgan innefattar en tapp (73) som i plan vinkelräta mot centrerirígsorganens axiella centrumlínje har cirkulär form, företrädesvis att tappen åtminstone är cylindrisk, samt att tappen sträcker sig ut från centrum av ventilkroppens det vill säga den sida av ventilkroppen som är motsatt den sfäriska sidan, och att oket uppvisar ett hål (50) med matchande fonn.

5. Kulsegmentventil enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda sa centreringsorgan innefattar ett hål, företrädesvis åtminstone delvis centraltïii: Niska yfindriskt hål i ventilkroppen på dennas baksida, och att oket uppvisar en central tapp med 'iiiaticihande form.

6. Kulsegmentventil enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att (ventil- kroppens baksida (73) är åtminstone delvis plan, och att den sida (48) av olçet som ar vänd mot ventilkroppen också är åtminstone delvis plan, och att nämnda p ventilkroppen och på oket är anpressade mot varandra. a sidiorpå

7. Kulsegmentventil enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d av at; _ ventilkroppen och vridenheten är förenade med varandra genom fästelemenit (52), företrädesvis skruvar, som sträcker sig genom hål (51) i oket (45).

8. Anordning vid kulsegmentventil bestående av en ventilkropp, som har formen av ett sfariskt segment avsett att anligga med den sfäriska ytan mot ett ringformat; säte (28) i ett ventilhus (23), samt av medel for att vrida ventilkroppen omkring en vridnipfrigšaxei (49, 49') som skär centmm (76) i den sfär av vilken den sfäriska ytan (27) utgör k ä n n et e c k n a d av att nämnda medel består av en vridspindel (41), en ett segment, med i vridspindeln koaxiell axeltapp (43) och en bygel (42) som förenar vridspindelriwmeil p axeltappen till att bilda en integrerad vridenhet (25), framställd av ett endgiédvs monolitiskt, gjutet materialstycke, och att den kulsegmentfonnade ventilkritippen utgörs av eller utgör del av ett separat element fästat på bygeln medelst fástelemeiàitfïfäinied ventílkroppens baksida (71), det vill säga den sida av ventilkroppen som är inetsatït den sfariska sidan, vänd mot bygeln. 506 438 - - /o

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n et e c k n a d av att bygeln består av ett par skânklar (46, 47) förenade med vñdspindeln (41) respektive med axeltappen (43) och ett ok (45), som sträcker sig mellan skänklama på ett avstånd från vridningsaxeln (49, 49'). 5

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n et e c k n a d av att ventilkroppen och oket är försedda med samverkande centreringsorgan (73, 50) som bestämmer ventilkroppens placering centralt på oket.