SE507806C2 - Hylsenhet för slussventilanordning - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 507 806 Hos kända ventiler har de öppna områdena anordnats i ventil- huset genom att hylsorna har medgetts att röra sig radiellt utàt, så att hylsans yttre diameter vidgas. Därtill har vissa ventiler anordnats för radiellt inåt riktad rörelse av hylsan in i hylsans inre öppning i vilken uppslamningen strömmar.

Genom föreliggande uppfinning är öppna områden för att motta- ga elastomerens rörelse anordnade inom själva hylsan. Denna anordning uppvisar flera fördelar: l.

Den medger en finpassning av hylsorna i huset, vilket ger hylsorna maximalt stöd.

Den medger ett bredare sortiment av ventilstorlekar inkluderande ventiler med större diameter.

Inre rörelsen hos hylsan ger mindre motstånd mot elasto- merens flytrörelse, varigenom kraften som är nödvändig för att påverka ventilen nedbringas. Detta har ekonomisk betydelse genom att storleken och kostnaden för ventilens manövreringsorgan minskas.

Detta koncept förbättrar också ekonomin för tillverk- ningen eller formningen av elastomerhylsorna. Tappar som stöder hylsans metalliska förstyvningsring i formen läm- nar inre öppningar i hylsan när den tages ur formen.

Dessa kvarvarande öppningar mottager rörelsen hos elasto- meren när ventilen påverkas. På grund av att den metal- liska förstyvningsringen är inkapslad i hylsan, varvid ingen del därav är exponerad, behövs ej korrosionsresi- stent material, såsom rostfritt stål, varigenom kostnaden för hylsan nedbringas.

En med port försedd sluss kan ersätta den standardmässiga knivslussen på det enkla sättet att knivslussen avlägsnas och den portförsedda slussen skjutes in i rätt läge och fästes med bult till manöverorganets gaffel. Sedan ersät- tes knivslussens hylsor med avkortade hylsor för den portförsedda slussen. Modifiering av ventilhuset eller manöverorganet behövs ej. 10 15 20 25 507 806 Föreliggande uppfinning har således som uppgift att anvisa en ny hylsenhet för en slussventil, där de inre ändarna hos de axiellt komprimerade hylsenheterna kan samverka med motsatta sidor av slussen i ventilens stängda läge och kan samverka tätande i ventilens öppna läge samt är av en speciell struk- tur som medför förbättrad samverkan mellan hylsenheterna och slussen.

Föreliggande uppfinning har som en annan uppgift att anvisa en ny hylsenhet vari hylsans ände har speciell utformning och är försedd med ett förstyvningsorgan av ny konstruktion och position för att hålla hylsan i sitt läge då slussen öppnas eller stänges.

Föreliggande uppfinning har som ytterligare uppgift att an- visa en ny slussventilanordning, vari fjädrande hylsenheter på motsatta sidor om slussen är monterade på ett speciellt sätt i ventilhuset och står i speciell samverkan med den i förhållande till dem förskjutbart rörliga slussen.

Föreliggande uppfinning har som en annan ytterligare uppgift att anvisa en ny slussventilanordning hos vilken varandra motsatta hylsenheter under axiell komprimering' monteras på ett nytt sätt koaxiellt i ett ventilhus.

Ytterligare uppgifter beträffande uppfinningen framgår ur den följande beskrivningen tillsammans med patentkraven och de medföljande ritningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Det visas i Fig, 1 en ändvy av en slussventilanordning enligt föreliggande uppfinning, 10 15 20 25 30 35 507 806 Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig. 2 3 4 och 5 ll 12 en sidovy av slussventilanordningen enligt föreliggande uppfinning, en förstorad delvy, i huvudsak i sektion, varvid sektionen går genom öppningarna i hylsan, visande ventilkomponenterna i_ helt öppet läge och insatta i en rörledning med de mitt emot varandra anordnade ventilhylsorna med sina ändar liggande an mot varandra, två vyer i sektion liknande den i Fig. 3, visande ventilen i olika tillstånd vid det delvis stängda och helt stängda läget, en planvy av slussventilen längs linjen 6-6 i Fig. 2, en ändvy, visande en del av slussventilen enligt uppfinningen, ett tvärsnitt längs linjen 8-8 i Fig. 7, ett tvärsnitt genon en av öppningarna i hyl- san, i förstoring, visande hylsan och för- styvningsringen av slussventilen i Fig. 1, ett tvärsnitt liknande det i Fig. 9, visande en hylsöppning fylld med ett skum av slutna celler, ett tvärsnitt liknande det i Fig. 9, visande en mekanisk fjäder anordnad i hylsöppningen, en ändvy av en alternativ utföringsform av uppfinningen med en portalförsedd sluss, 10 15 20 25 30 Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig. 13 17 18 19 20 21 22 24 - 15 och 23 507 806 vyer i sektion visande ventilen i Fig. 12 i öppet, delvis stängt och helt stängt läge, ett tvärsnitt visande hylsan och förstyv- ningsringen av' slussventilen i. Fig. 12, i förstoring, en sidovy i tvärsnitt, visande spärrorganet enligt föreliggande uppfinning med ventilen i öppet läge, en sidovy i tvärsnitt, visande spärrorganet i Fig. 17 i ventilens stängda läge, en ändvy visande en del av slussventilens hylsa i en annan utföringsfornl av uppfin- ningen, ett tvärsnitt längs linjen 20-20 i Fig. 19, en förstorad delvy, i huvudsak. i sektion, visande ventilkomponenterna av utföringsfor- men i Fig. 19 i helt öppet läge och insatta i en rörledning, med de varandra motstáende ändarna av tätningshylsorna i ändanliggning, en vy i sektion liknande den i Fig. 21, vi- olika tillstånd vid det delvis stängda och det helt stängda läget, sande ventilen i en perspektivvy av en del av slussventilen i 19, ställning i linje, och Fig. visande ett passningsorgan för in- lO 15 20 25 30 35 507 806 Fig. 25 ett förstorat tvärsnitt genom en av öppning- arna i hylsan, visande hylsan och förstyv- ningsringen av slussventilen i Pig. 19.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I den i Fig. 1 - 11 avbildade utföringsformen av uppfinningen anvisas en ventilanordning 10 innefattande ett hus 11 som är anpassat för att koaxiellt inskjutas i en rörledning, och ett på huset monterat ventilmanövreringsorgan 12.

Det rörliga ventilelementet har formen av en plan, slät, icke perforerad slussplatta 14 med enhetlig tjocklek, som är mon- terad för fram- och återgående rörelse in i och ut ur flui- dens strömningsväg genom huset. Slussen 14 visas i stängt läge i Fig. 1 och 2. Manöverorganet 12 visas som pneumatisk eller hydraulisk cylinder 16 innehållande en kolvstång 18, som vid sin nedre ände är försedd med en gaffelformig anord- ning, som är svängbart förbunden med en tapp 22 vid slussens 14 övre ände. Genom selektiv tillförsel av fluid till cylin- derns 16 cylinderkamrar på ömse sidor om kolven kan slussen 14 förskjutas mellan det, med avseende på rörledningen, öppna läget i Fig. 3 och det stängda läget i Fig. 5, som senare kommer att beskrivas mera detaljerat. Manövreringsorganet 12 kan även vara en ratt eller ett drivorgan med elektrisk motor, som roterar en med gângor försedd, kring en skruvstång anordnad mutter, som åstadkommer den nödvändiga linjära rörelsen då den är anbringad på slussen 14. Dubbla hydrau- liska cylindrar monterade parallellt med varandra på venti- lens sidor kan hos större ventiler minimera utrymmesbehovet ovanför ventilen.

Ytterligare beskrivning av manövreringsorganet och dess funktion behövs ej för att förstå uppfinningen, som väsent- ligen hänför sig till ventilens uppbyggnad och samverkan med slussen 14. Manövreringsorganet kan.monteras på huset.medelst l0 15 20 25 30 35 507 806 en styv, av två delar bestående ram 24, som är monterad på utsidan av husets plattor genom bultar 26, såsom visas i Fig. l och 2.

Huset ll innefattar varandra motsatta, med husplattor 34 resp. 36 försedda, liknande halvor 30 och 32. Husets halvor är styvt förenade med varandra genom en rad bultar 26, som utsträcker sig genom de angränsande husplattorna. I detta avseende liknar huset det i det ovannämnda U.S. patentet nr. 4,688,597 angivna, vilken patentskrift genom denna hänvisning innefattas i föreliggande beskrivning och till vilken hän- visas för ytterligare detaljuppgifter. Såsom visas i Fig. 6 innefattar husets plattor 34 och 36 var och en ett axiellt inre avsnitt 34a och 36a, som tillsammans fungerar som av- ståndsorgan av tillräcklig bredd för att medge passage av slussen 14 vid dess förskjutning. Dessa avsnitt 34a och 36a av husets plattor är tillverkade för att lämna dimensions- mässig styrning för slussens passage, vilket påverkar kom- primeringen av hylsan när ventilen är i öppet läge. Denna slusspassage- eller kammarutrymmesdimension indikeras vid 50 i Fig. 3 till 5 och är av en fast bredd, som är något, men inte mycket, större än bredden av slussen 14 när bultsat- serna 26 är tätt àtdragna, med undantag för bredden vid den lägre änden, där den böjer av utåt för rengöringsändamàl.

Husets halvor är företrädesvis utförda i nodulärt gjutjärn eller legerat gjutgods för att förbättra bearbetbarheten.

Täthylsenheter 51 och 52 är monterade i respektiva halva av huset. Hylsenheten 51 innefattar en ringformig fjädrande kropp 54 av ett elastomert material, såsom naturgummi, eller annan lämplig elastomer, såsom polyuretan, och är av reducerat radiellt tvärsnitt vid sin inre ände 56. På insidan av hyl- sans mittdel 60 är hylsan förstärkt med en ringformigt ut- bildad förstyvningsring 62, som kan tillverkas av ett håll- bart material, såsom stål, hård polyuretan eller jämförbara plastmaterial. 507 806 10 15 20 25 30 35 Hylsan 51 kan med fördel till att börja med formas i en gjut- form med ett flertal tappar anordnade i ett avstånd från var- andra längs periferin av hylsformen, varvid dessa tappar har vid sina inre ändar kontakt med förstyvningsringen 62. Vid urtagning ur formen och tillbakadragande av tapparna, såsom visas i Fig. 7 och 8, söppningar eller -hàl 40 och ett sidoväggsavsnitt hos för- lämnas ett flertal inre kompression- styvningsringen 62 skjuter ut in i var och en av öppningarna 40.

Pà grund av att hylsorna 51 och 52 är tillverkade i ett fjäd- rande elastomertnmterial, som är ett icke-komprimerbart fast material, màste hylsorna 51 och 52 flyta ut bort från slus- sens 14 väg, då denna skjutes in mellan dem, varvid hylsorna skiljes åt till ett avstånd, som är lika med tjockleken hos slussen 14.

Komprimeringshálen 40, som har gjutits in i hylsan 51, lämnar utrymme för den förskjutna volymen av hylsans elastomermate- rial, i vilket det kan flyta in då slussen 14 öppnas eller stänges. En del av elastomeren kommer också att flyta radi- ellt inàt till den inre diametern av hylsan 51. Detta beror pà det faktum att tre sidor av elastomerhylsan 51 har stöd, vilket lämnar endast den inre radiella ytan av hylsan 51 och komprimeringshàlen 40 utan stöd för rörelse eller flöde av elastomeren. Pà grund av elastomerens icke-komprimerbara natur ändras ej hylsans volym när slussen 14 rör sig till det stängda läget.

Denna konstruktion av hylsan ger den ytterligare icke-stödda ytarean för rörelse eller flöde av elastomeren, som bättre motsvarar den icke-stödda ytarean hos de längre hylsorna, som användes i Clarkson-ventilerna, sàsom de som beskrivas i U.S. patent nr. 4,257,447 och 4,895,18l. 10 15 20 25 30 35 507 806 Sàsom visas i Fig. 9 är det axiellt inre ändavsnittet 56 av hylsan 51 utbildat med ett mittavsnitt 64, som har en plan, Både de radiellt inre 66 och yttre 68 delarna av hylsans axiella inre sig i radiell riktning utsträckande inre yta 65. ändavsnitt bildar en vinkel, såsom en vinkel av omkring 20 till 30° relativt diametern av hylskroppen 51. Såsom visas i Fig. 3 och 4 kommer hylsavsnitten 64, 66 och 68 att tryckas mot motsvarande avsnitt 82, 84 och 86 av hylsenheten 52 eller mot slussen.

Vid den axiellt yttre ändan av hylsan 51 utsträcker sig en låsande flänstätning 70 i. radiell riktning utåt för att användas för fastlåsning av hylsan 51 på plats, då den andra flänsen av rörledningen skruvas fast mot ventilens framsida.

Därigenom kan man på hylsan 51 undvara en annars nödvändig hel tätningsfläns. Den låsande flänstätningen 70 har en sig radiellt utsträckande sidovägg 72 på sin axiellt inre ände och ett sig axiellt utåt utsträckande tätníngsavsnitt 74, som fungerar som ett tätningsvulst.

Ett par lásvulster 76 och 78 är anordnade ungefär mitt emel- lan längs den radiellt yttre ytan av hylsan 51, i syfte att låsa hylsan i huset 34, när ventilen icke befinner sig insatt i rörledningen, varigenom hylsan förhindras att falla ur.

Lásvulsten 76 är belägen i anslutning till och axiellt innan- för den radiella mittlinjen genom tvärsektionen av förstyv- ningsringen 62, och den andra låsvulsten 78 är belägen unge- fär mitt emellan làsvulsten 76 och den låsande flänstätningen 70. Lásvulsterna 76 och 78 förhindrar också att slam ansamlas mellan hylsan 51 och husets platta 34 vid öppning och stäng- ning.

Tätningsvulsten 79 är tillsammans med tätningsdelen 74 av den låsande flänstätningen 70 anordnad längs hylsdelens 54 om- krets på de axiellt yttre ändytorna av hylskroppen 54 och flänsen 70 för att ge en bättre tätning mot den anliggande 10 15 20 25 30 35 507 806 10 rörledningsflänsen. Sásom visas i Pig. 9 är den inre tät- ningsvulsten 79 anordnad pá det sättet, att den utsträcker sig axiellt utanför ventilsätet 81 intill den inre änden av hylsan 51.

Förstyvningsringen 62 häller rundheten hos hylsan intakt och förhindrar att hylsan 51 följer med slussen 14 under öpp- nings- och stängningscyklerna.

Komprimeringsöppningarna eller hälen 40 kan lämnas tomma, såsom visas i Fig. 9, eller kan alternativt tätas med plast- pluggar 83, såsom visas i Fig. 3 till 5. Såsom visas i Fig. 10 och ll kan hålen 40 även fyllas med fjädrande skum med slutna celler 85 eller det kan i hälen 40 anordnas mekaniska fjädrar. En plastplugg kan också med fördel användas i sam- band med det fjädrande skummet med slutna celler eller en mekanisk fjäder. I en sådan utföringsform anbringas det fjäd- rande skummet med slutna celler eller den mekaniska fjädern innanför plastpluggen i hàlet 40. Tätning med plastpluggar 83 eller fyllning med skum med slutna celler kommer att täta hålen 40 och förhindra att luft lämnar hålen 40 när ventilen är under tryck genom det inre ledningstrycket eller genom att hylsan 51 förkortas när slussen 14 är i stängt läge. Förlust av luft kan skapa ett vakuum när slussen 14 öppnas, vilket förmår vätskan fràn rörledningen, sàsom vatten eller en upp- slamning, att sugas förbi den inre tätningsvulsten 79 och således fylla hålen 40.

Mekaniska fjädrar 87 kan användas för att, när slussen 14 öppnas, understödja hylsan 51 vid återgång till den nödvän- diga tätningslängden. Detta är av särskild hjälp när elasto- merer användes, som har en lángtidsprestanda, som är sämre än den för material såsom gummi, neopren- och butylgummi, det vill säga material, som normalt användes i samband med upp- finningen. 10 l5 20 25 30 35 507 806 ll Med avseende på antalet och storleken av komprimeringsöpp- ningarna eller hälen 40 inom hylsan 51 kan dessa variera i I allmänhet har det dock enlighet med föreliggande uppfinning, enlighet med ventilens storlek. funnits att det, i finns ett bestämt förhållande mellan den totala volymen av komprimeringshålen 40 och den totala volymen av hylsan 51, som man skall hålla sig till, utan avseende på ventilens storlek, så att de optimala kännetecknen för ventilens funk- tion kan uppnàs. Uttryckt i procenttal stannar totalvolymen för hålen 40 inom intervallet 6 till 18 procent av hylsans totalvolym. Håldíametern, djupet eller det sammanlagda an- talet hål förändras var för sig inte nödvändigtvis på samma sätt från en ventilstorlek till en annan, men när alla tre parametrar kombineras, så ligger den resulterande total- volymen för hålen 40 konsekvent inom intervallet 6 till 18 procent av hylsans totalvolym.

Med hänvisning till Fig. 9 är dimensionen T det radiella av- ståndet mellan de radiellt inre och yttre ytorna av hylsan 51. Tjockleken t av hylsmaterialet mellan hålet 40 och den radiellt yttre ytan av hylsan 51 har funnits uppgå till ett värde av 11,5 % av T för alla ventilstorlekar och typer av elastomerer. Därtill kommer att det axiella avståndet X mellan den axiellt yttre plana ytan 81 av hylsan 51 och den radiella mittlinjen av förstyvningsringens 62 tvärsnitt har funnits vara 56% av L,där L är detaxiella avstàndetmellan ytan 81 och den axiellt innersta ytan 65 av hylsan 51. Detta sistnämnda förhållande är användbart när hylsan 51 formas av naturgummi och kan för andra elastomerer skilja sig från detta värde med upp till plus eller minus 18 % av L, varvid dessa värden är tillämpbara pá alla ventilstorlekar.

De i det föregående angivna förhållandena med avseende på förhållandet mellan volymen för komprimeringshålen och res- pektive hylsa, så väl som dimensionerna för hylsan, gäller 10 15 20 25 30 35 507 806 12 också för utförandet som portsluss, som kommer att beskrivas i det följande.

Hylsenheten 52 liknar hylsenheten 51 samt har en ringformig fjädrandekropp 55 och bär en ringformigt utbildad förstyv- ningsring 67 vid den axiellt inre ändan av komprimeringshàlen 80. Pluggar 96 finnes för hälen 80. I axiell riktning sett innanför ringen 67 är den fjädrande kroppen 55 utbildad med ett sig axiellt inàt utsträckande mittavsnitt 82 och angrän- sande ändavsnitt 84, 86, som liknar de i axiell riktning sett inre avsnitten 64, 66 och 68 hos hylsenheten 51. Hylskroppen 55 hos hylsenheten 52 har en tvärsnittstruktur liknande den för hylsenheten 51 och har en tätningsvulst 94, som motsvarar tätningsvulsten 79 hos hylsenheten 51. Hylskroppen 55 har också en läsande flänstätning 95 och läsande vulster 97 och 99, som motsvarar den läsande flänstätningen 70 och de läsan- de vulsterna 76 och 78 hos hylsan 51.

I praktiken kan hylsenheterna 51 och 52 och respektiva plat- tor av huset och förstyvningsringar vara identiska och ut- bytbara, så att lagerhàllningen kan hållas på minimal nivà.

När hylsenheterna 51 och 52 monteras i huset med husets hal- vor sammanskruvade, men ännu ej installerade, i en rörled- ning, intar delarna de lägen som visas i Fig. 3, så att hyl- sans ändavsnitt 64 och 82 ligger i linje koaxialt och stàr i lätt tryckkontakt. Ventilen är öppen. Vid denna tidpunkt är det i axiell riktning uppmätta avståndet mellan husets halvor 30 och 32 större än tjockleken av slussplattan 14.

Den nedre kanten av slussplattan 14 är avsmalnande pà báda sidor för att bilda en relativt skarp knivegg, såsom visas vid 88, och kan till en början utsträcka sig inom utrymmet 90, såsom visas i Fig. 3, dock inte långt nog för att märk- bart påverka hylsans ändavsnitt 66 och 84. Detta är det nor- mala förhållandet vid ventilanordningen i öppet läge, när den 10 15 20 25 30 35 01 ca sa oa c: ox l3 är klar för användning monterad i en rörledning, varvid slus- sen ännu ej har verkningsfullt trängt igenom hylstätningen.

Hos föreliggande slussventilanordning monteras hylsorna 51, 52 pá sina respektive husplattor 34, 36 efter att ventilen har sammansatts i färdigt skick. Fig. följd samverkan av slussen och hylstätningarna under ven- 3 till 5 visar i en tilens stängning.

I Pig. 3 visas efter kolvens förskjutning nedåt att den nedåtgående slussens 14 nedre kant tränger in mellan och tvingar isär det övre avsnittet av hylsorna 51, 52 när den förskjutes mellan ändytorna 68 och 86 av hylsorna, och tving- ar sedan isär ändavsnitten 64 och 82.

Ventilen rör sig från ett öppet till ett stängt läge när slussen 14 åtskiljer de tvâ hylsorna 51, 52, som tätar mot varandra när ventilen är öppen. När slussen àtskiljer hylsor- na 51, 52 blockerar den den strömmande uppslamningen i rör- ledningen och ger gasbubbeltät stängning av ventilen när slussen väl har nått slutet av sin väg genom ventilporten.

I det stängda läget tätar hylsorna 51, 52 mot frontytorna av slussen 14.

När slussen 14 rör sig nedåt fungerar var och en av förstyv- ningsringarna, pà grund av att de i sina olika lägen är om- givna av fjädrande hylsmaterial, liknande ett hävarmsstöd för att avlasta en del av det tätande trycket mellan hylsändav- snitten 64 och 82, så att plattans avsmalnande nedre knivegq har lättare att skilja át läpparna. När så sker rör sig hylsorna in i det slussen omgivande utrymmet och detta gör att hylsmaterial drages tillbaka från området för hylsornas ändavsnitt 64 och 82. Detta minskar i sin tur friktionen mellan den sig nedåt rörande slussen, som är förskjutbart styrd mellan hylsans ändytor 68 och 86, och ändytorna hos den motsatta hylsan. Överskjutande hylsmaterial kan förskjutas in 10 15 20 25 30 35 507 806 14 i komprimeringshálen 40 och 80 och även radiellt inát till den inre diametern av hylsorna 51 och 52. Genom förloppets sammanlagda karaktär sörjer förstyvningsringarna för god och problemfri förskjutningskontakt med reducerad friktion mellan hylsorna 51, 52 och slussen 14.

Man har funnit att den specifika konfigurationen och det specifika läget för förstyvningsringarna 62, 67 resulterar i tvà första ordningens fördelar: (1) ringarna hindrar det böjliga materialet att följa med slussen, dà den tränger in mellan hylsornas ändavsnitt 64 och 82. I frånvaro av ringar- na 62, 67 tenderar hylsorna att fästa vid slussen och följa med den till det stängda läget och (2) förstyvningsringarnas läge hjälper till att bringa hylsorna i linje med husplattor- na, således att göra varje hylsa och husplatta koncentrisk med varandra och att pà detta sätt sörja för en problemfri stängning och öppning av slussen.

Allteftersom slussen lêtränger inlängre:nedàt motdetstängda läget, delas tätningen mellan hylsans ändavsnitt 64 och 82, under det att det förhållandevis mjuka hylsmaterialet flyter med gott resultat förbi knivens egg. Kombination av knivegg och sluss och det mjuka deformerbara materialet av hylsans inre ändavsnitt minimerar läckage under ventilens stängning och öppning. I detta hänseende är det en mycket viktig fördel med slussventilkonstruktionen enligt föreliggande uppfinning, att det inte sker läckage till utsidan, när ventilen är helt öppen, och inget läckage inne i ventilen till andra sidan av slussen, när ventilen är helt stängd.

Fig. 5 visar slussen i ventilens stängda ändläge. Vid denna tidpunkt har knivens egg passerat den lägre sektorn av hyl- 52 och slussen finns mellan dem, medan knivens egg Vid denna tidpunkt befinner sorna 51, sticker ut i området nedanför. sig de motsatta plana, jämna sidoytorna av slussplattan 14 under tryck i enhetlig kontakt med hylsans komprimerade änd- l0 15 20 25 30 35 507 806 15 avsnitt 64, 82, vilka, såsom visas, även kan vara väsentligen tillplattade, så att det finns en fullständig ringformig tätning av god radiell utbredning i ventilen. Vid denna tid- punkt är hylsans inre ändavsnitt enhetlig maximalt komprime- rade och fluidens eller uppslamningens inre tryck kommer att ytterligare tvinga den inre änden av hylsan, som ligger upp- ströms om ventilen, till kontakt med slussen 14, så att det inte finns något läckage i ventilens stängda läge, varvid detta funktionssätt stödes av den inre ytdelen av hylsan. som saknar stöd, minimerad genom föreliggande uppfinning, så att ett maximalt tillåtet tryckgränsvärde för ventilen kan uppnås.

I slussens stängda läge är ytan av slussen 14, I detta avseende är diametrarna av förstyvningsringarna en kritisk storhet, varvid denna diameter är uppmätt vid den radiellt yttersta punkten av ringarna.

Under slussens 14 rörelse från det stängda läget i Pig. 5 till det öppna läget i Fig. 3 sker väsentligen det omvända av den ovan beskrivna proceduren, varvid fjädringsförmàgan hos upprätthåller en kontakt vid inre ändavsnitt 64, 82 och tillbaka från tätningsmaterialet tätande förskjutning mellan hylsans tills slussen 14 har dragits området mellan hylsorna. slussen 14, Ventilen enligt uppfinningen är en tvåvägsventil, det vill säga att den kan styra flödet i rörledningen i vardera rikt- ning och vars ändar kan byta plats. Hylsenheterna 51 och 52 är väsentligen identiska, så att var och en av dem kan byta plats och fungera i anordningen såsom ovan beskrivits. De enskilda hylsenheterna kan enkelt avlägsnas och ersättas när de är skadade eller utslitna, utan att husanordningen behöver tagas isär.

Såsom visas i Pig. 1 och 2 är en spärrpinne 23 i ett korro- sionsresistent stål eller liknande beständigt material perma- 10 15 20 25 30 35 507 806 nent förbunden med ramen 24 genom medel såsom en stålwire 25. 17 och 18 för ventilens öppna och stängda läge. Den primära funktionen av Detaljerna av spärranordningen visas i Fig. spärrpinnen 23, när den skjutes in genom de i linje anordnade hålen 35, 37 i båda husen 30, 32 och hålet 39 i knivslussen 14 är att aktivt förhindra att ventilen öppnas, såsom visas i Fig. 18. När den skjutes in i samma hål 39 i knivslussen 14 och i hålen 27 i de två borrade, på en ram upprätt påsvetsade fästena 29 förhindrar spärrpinnen 23 att ventilen stänges, såsom visas i Fig. 17. Förberedelser har företagits för att vid tappen 23 kunna anbringa en av Förenta Staternas myndig- het för arbetarskydd godkänd låsanordning.

Spârrpinnen 23 är tillverkad av en högdraghållfast, icke- korrosiv legering och av tillräcklig längd för att kunna gå genom båda spärrfästena 29 och knivslussen 14 i det öppna läget och båda husen 30, 32 och knivslussen 14 i det stängda läget. Dess diameter är sådan att den resulterande tvär- snittsarean kan motstå skärkrafter, som är 1,75 gånger större än de som genereras av ventilens manövreringsorgan 12.

Spärrpinnen 23 har ett hål 41 vid ena änden med tillräcklig diameter för att en böjlig korrosionsresistent stålwire 25 kan trädas genom det och bilda en ögla. Öglan permanentas genom en förzinkad kopparkrimp 43.

I den motsatta änden av pinnen 23 görs en slits 31 av till- räcklig bredd och längd, som kan uppta en klammer 33 liknande ett hänglås. När denna klammer 33 är anbringad och låst för- hindrar den borttagandet av spärrpinnen 23 från det valda låsta läget.

En avstrykare av elastomert material 61 användes för avstryk- ning av slussen 14 och även i samband med spärrpinnen 23.

Såsom visas i Fig. 18 innefattar avstrykaren 61 två laterala remsorgan 69, 71, som hálles på plats i husplattorna 30, 32 10 15 20 25 30 35 507 806 17 genom metalliska fästremsor 73, 75, som är fastsatta medelst lämpliga fästorgan 77. Såsom visas i Fig. 1 och 18 har av- strykaren 61 ett par öron 91, 93 på varje sida. Hål för in- ställning i rät linje är anordnade i husplattorna 30 och 32 för upptagande av pluggar 97 av rostfritt stål eller liknande material, som införes genom öronen 91, 93. Hålen för inställ- ning i rät linje har ett dubbelt syfte. För det första tjänar de för att bringa husplattorna 30, 32 i linje under samman- sättningen och för det andra utgör de de hål genom vilka spärrtappen införes, då ventilen befinner sig i stängt läge.

Pluggarna 97 hàlles i öronen 91, 93 av avstrykaren 61 eller i motsvarande öron på den motsatta sidan av slussen 14, så att de ej går lätt förlorade när de borttages vid låsning.

Trots att läsningen sker endast på ena sidan är samtliga fyra pluggar 97 identiska.

I utföringsformen av uppfinningen som visas i Fig. 12 till 16 anges en alternativ form av föreliggande uppfinning som har formen av en portsluss. Ventilen hos föreliggande uppfinning är konstruerad på så sätt att knivslusskonstruktionen enkelt kan omvandlas till en portsluss genom att ersätta de vanliga förslitningsdelarna, som i detta fall är hylsorna och slus- sen. Alla andra delar är gemensamma, inklusive deras funk- tion, så att inga delar hos den grundläggande ventilkonstruk- tionen behöver bytas. Fig. 12 illustrerar portslusskonfigura- tionen med ett luftcylindermanövreringsorgan 12. Alternativa manövreringsorgan är samma som för knivslussventilen. Således kräver manövreringsorganet användning av samma slaglängd och ändras icke vid omställning till portslusskonstruktionen. Pâ grund av att slussen och hylsorna är utbytbara delar är ut- byte eller byte mellan knivsluss och portsluss lättast att genomföra.

Under hänvisning till Fig. 12 framhálles att kolvstàngen 18 och ramdelarna 24 är samma som för knivslusskonstruktionen.

Liknande bultar 26 är anordnade för hålla samman husplattorna 10 15 20 25 30 35 507 806 18 34, 36. Portslussen 100 med en port 102 visas i Fig. 12 i det helt stängda läget. En slussvakt 104 kan anordnas i samband med portslussalternativet av säkerhetsskäl och för att fånga upp från ventilen vid öppnings- och stängningscyklerna ut- strömmande uppslamning. Såsom visas i Fig. 12 kan en port för rengöringsändamål eller avlopp 105 anordnas på slussvak- tens 104 båda sidor.

Fig. 13 till 15 visar i en följd samverkan av slussen och hylstätningarna när ventilen genomgår ett stängningsförlopp.

Hylsorna 106, 108 har en kortare axial längd än motsvarande hylsor 51, 52 av knivslusskonfiguratíonen. En av hylsorna 106 visas i detalj i Fig. 16.

Förstyvningsringarna 114, 116 hos de två hylsorna 106, 108 är av samma storlek och har samma läge i förhållande till de 120 och öppningarna 110, 112 av 67 hos den axiellt inre ändarna 118, hylsorna 106, 108 som förstyvningsringarna 62, första utföringsformen. Det plana mittavsnittet 118, 120 av de axiellt inre ändarna, såväl som de radiellt inåt 122, 124 och utåt 126, 128 visande avsnitten av hylsorna 106, 108 har samma konfiguration som motsvarande avsnitt 66, 68 hos den första utföringsformen. Den låsande flänstätningen 130 med tätande avsnitt 131, de läsande vulsterna 132 och 134 och den tätande vulsten 136 av hylsan 106 motsvarar liknande delar av hylsan 51 hos den första utföringsformen, och samma delar är anordnade vid hylsa 108.

Komprimeringshålen 110, 112 i utföringsformen enligt Fig. 12 till 16 kan förbli öppna, såsom visas i Fig. 16, eller kan tätas med plastpluggar 115, 13 till 15. 112 kan även fyllas med skum med såsom visas i Fig.

Komprimeringhålen 110, slutna celler eller har inbyggt mekaniska fjädrar, såsom hos föregående utföringsform. 10 15 20 25 30 35 507 896 19 Som framgår ur Fig. 13 är de sig runt periferin av portslus- sen utsträckande kniveggarna 103 i ett läge för att àtskilja de två hylsorna 106, 108, då portslussen 100 befinner sig ett tillstånd med ventilen i öppet läge, så att de tätar mot kniveggarna 103 av slussen 100. Såsom visas i Fíg. 14 kommer, då slussen 100 och slussporten 102 röra sig nedåt, slussen 100 att fortsätta att skilja hylsorna 106, 108 åt vid övre änden, 108 vid nedre änden kommer att vara åtskilda på grund av närvaron av slussen 100 mellan medan hylsorna 106, hylsorna 106, 108. Såsom visas i Pig. 15 kommer slutligen, då slussen 100 när sitt helt stängda läge, hylsorna 106, 108 att vara åtskilda genom slussen 100 och att tätas mot den fulla tjockleken av slussen 100.

Den i Fíg. 12 visade utföringsformen kan även använda sig av en spärrpinne 140 med wire, likande den som användes i sam- band med föregående utföringform. Då den användes i samband med ett inställbart ok kan spärrpinnen 140 användas för nog- grann inställning av portslussen 100 koncentriskt i förhål- lande till de båda husen 30, 32. Detta kännetecken kan vara en hjälp vid slussbyte på plats.

Såsom visas i Fíg. 12 kan utföringsformen enligt Fíg. 12 förses med en avstrykare 150 i elastomert material, som har laterala remsorgan med öron 152, 154 för mottagande av plug- gar 156, på samma sätt och för samma ändamål som beskrivits i samband med föregående utföringsform.

Vid den initiala formgivningen av hylsorna i en form placeras rå elastomer, såsom tidigare nämnd, i formutrymmet. De fria ändarna av tapparna är utformade som vagga för förstyvnings- ringen. När den hydrauliska pressen stänger formen, tryckes förstyvningsringen likformigt genom elastomeren och den råa elastomeren flyter runt ringen och fyller allt fritt utrymme.

Tapparna stöder och trycker ringen tills formen stänges 0Ch håller den sedan i det önskade läget under elastomerens 10 15 20 25 30 35 507 806 20 härdning. När formen öppnas borttages tapparna, och ringen och komprimeringshàlen lämnas kvar på plats. Ringen och komprimeringshálen är funktionella delar av hylsan, som tillsammans ger tapparna en dubbel funktion vid uppbyggnaden och formningen av hylsan.

Med avseende på kompressionshålens och förstyvningsringens skärning är det viktigt att tapparna formgives för sin vagg- funktion i förhållande till ringen så, att mittpunkten för dess tvärsnitt fixeras på kompressionshålens axiella mitt- linjer. Detta resulterar i en jämn kraftfördelning på elasto- merdelen mellan kompressionshålen då hylsan komprimeras.

Det elastiska skummet med slutna celler som användes vid föreliggande uppfinning kan vara silikongummi eller någon annan elastomer. Den viktigaste aspekten är att skummet skall vara av typ "slutna celler", så att förlust av luft ej upp- står, då hålen förkortas vid ventilens stängning.

De mekaniska fjädrar som användes vid uppfinningen medverkar till att tvinga hylsorna tillsammans tillbaka när slussen öppnas. Varje fjäder passar i ett komprimeringshål, varvid den lämnar plats för elastomerflödet, och ligger an mot för- styvningsringen. Den odeformerade längden för varje fjäder skulle vara upp till 25 % längre än häldjupet, vilket för- orsakar att fjädrarna komprimeras något när ventilen instal- leras i rörledningen. Stängning av slussen förorsakar ytter- ligare kompression av fjädrarna, varvid man närmar sig fjäd- rarnas belastade ändläge.

I alternativet med portsluss är det önskvärt att använda hylsor, som är kortare i sin axiella utsträckning, på grund av att hylsorna alltid tätar mot slussen och ej behöver täta mot varandra. Förkortning av hylsorna förorsakar mindre friktion och mindre belastning av hylsorna under öppnings- och stängningscyklerna. 10 15 20 25 30 35 507 806 21 I utföringsformen som visas i Fig. 19 till 25 anges en alter- nativ konstruktion för slussventilens hylsa enligt förelig- gande uppfinning. I denna utföringsform innefattas följande modifieringar: 1. Den perifera änden av tätningen hos varje elastomerhylsa förskjutes radiellt inåt. 2. Förstyvningsringen har ökad diameter och dess läge i hylsan har förskjutits utåt. 3. En skära har lagts till längs den inre ytan av varje hylsa, i en båge av ungefär 120 graders vinkel och med en utsträckning mellan lägena motsvarande omkring kl. 4 och kl. 8.

Såsom visas i Fig. 3 är förstyvningsringen hos en tidigare utföringsform axiellt anordnad i linje med den kringgående tätningen, så att tätningen och förstyvningsringen har radi- ellt samma avstånd från ventilportens axel. Däremot har kon- struktionen hos föreliggande utföringsform med förstyvnings- ringen och den kringgáende tätningen förskjutna i. axiell riktning i förhållande till varandra funnits vara optimal med utgångspunkt från en minimering av läckaget från ventilen utåt då ventilen manövreras, och även med avseende på den nödvändiga manövreringskraften. Hylsorna är profilerade på det sätt som visas i Fig. 24, så att de passar in i ventilen endast på ett sätt, vilket säkerställer att spåret alltid ligger mellan positionerna kl. 4 och kl. 8.

Såsom visas i Fig. 19 och 20 är hylsans 182 axiellt inre tätande ände 180 i en position, som är belägen radiellt inåt jämfört med läget för förstyvningsringen 184. Förstyvnings- ringen 184 har en större sammanlagd ringdiameter jämfört med utföringsformen enligt Fig. 3. Således lägesfixeras förstyv- ningsringen 184 längre ut i periferin i förhållande till hyl- sans tätande ände 180 och på så sätt, att den radiellt ytter- sta ytan l85 av förstyvningsringen 184 befinner sig i ett 10 15 20 25 30 507 806 22 radiellt avstånd från ventilens längdaxel som är samma som det radiella avståndet för den radiellt yttre ytan 187 av kompressionshålen 186.

Funktionstest har visat att, efter att slussen under en stängningscykel rört sig utanför positionerna kl. 4 och kl. 8, en signifikant större manöverkraft behövs. Detta kan hän- föras till vågen av hylsmaterial, som tryckes framför slus- sen. Skåran 188 hjälper till att förbättra funktionen under stängningscykeln. I Fig. 19 till 23 och Fig. 25 visas skâran 188, som utsträcker sig i en båge av omkring 120 grader mellan positionerna kl. 4 och kl. 8. för slussen i Fig. 21 till 23 visar hur skårans 188 väggar Stängningssekvensen stänger då slussen 189 rör sig nedåt. Såsom visas i Fig. 25 är centrum för skâran 188 belägen ungefär i mittpunkten av hylsans utsträckning i axiell riktning. Denna belägenhet kan variera något beroende på ventílstorlek.

Såsom visas i Fig. 19, 20 och 24 är ett passningsorgan 190 anordnat på endera sida av den övre delen hos varje hylsa 182, för att säkerställa att hylsorna lägesfixeras korrekt i ventilen, så att skâran 188 är belägen i position kl. 4 till kl. 8.

Uppfinningen kan utföras på annat specifikt sätt utan att man gör avsteg från uppfinningsidén eller uppfinningens väsent- ligaste kännetecken. Av den anledningen är föreliggande utföringsformer alla att anse som illustrerande exempel och bör ej uppfattas restriktivt, varvid uppfinningens omfång anges av patentkraven snarare än av föregående beskrivning, och alla ändringar, som faller inom innebörden och räckhåll för kravens ekvivalensomfång, är således avsedda att omfattas därav.

Claims (26)

10 15 20 25 30 35 507 806 P a t e n t k r a v

1. Hylsenhet för en slussventil innefattande en enhetlig ringformig tätande hylsa (51, 52; 106, 108; 182) och yttre axiella ändar, varvid hylsan har formen av en axiellt deformerbar ringformig kropp av elastomert material, vilket är likformigt fjädrande äver hela sin volym, och med en hylsan cirkelformigt omgivande förstyvningsring (62, 67; 114, 116; 184) som är inkapslad i hylsan, kännetecknad flertal komprimeringshàl (40, 80; med inre av hårdare material, ax/ att den även innefattar ett 110, 112; 186), sträcker sig axiellt inom hylsan (51, 52; 106, 108; är belägna pà avsatànd från varandra längs hylsans omkrets. som ut- 182) och

2. Hylsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v (40, 80; 110, 112; 186) och förstyvningsringen (62, 67; 114, 116; 184) är belägna så att förstyvningsringen (62, 67; 114, 116; 184) är belägen intill att komprimeringshàlen den axiellt inre änden av komprimeringshålen (40, 80; 110, 112; 186).

3. Hylsenhet enligt något av kraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att en läsande flänstätning (70; 130), som utstrâcker sig radiellt utåt, âr anordnad vid den axiellt yttre änden av hylsan (51, 52; 106, 108; 182) för att låsa hylsan pá plats. k ä n n e t e c k n a d (70,- 130) axiellt utåt utstrâckande tätningsavsnitt, som fungerar som (79; 136).

4. Hylsenhet enligt krav 3, a v att den läsande flânstätningen har ett sig en tätningsvulst

5. Hylsenhet enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v (76, 78; 132, 134) radiellt yttre ytan av hylsan (51, 52; att ett par låsningsvulster är belägna ungefär i mitten längs den 106, 108; 182). 10 15 20 25 30 507 806 i?

6. Hylsenhet enligt krav S, k ä n n e t e c k n a d a v att en första làsningsvulst (76; 132) är belägen intill och axiellt innanför den radiella mittlinjen dragen genom förstyvningsringens (62, 67; 114, 116; 184) tvärsnitt.

7. Hylsenhet enligt krav 6, k ä n n e t e C k n a d ax/ att en andra làsningsvulst (78; 134) är belägen ungefär mitt emellan den första làsningsvulsten (76; 132) och 130), axiellt yttre änden hos varje hylsa (51, S2; 114, 116; 184). en låsande flänstätning (70; som är belägen vid den

8. Hylsenhet enligt något av kraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att hylsenheten (51, 52; 106, 108; 182) är försedd med åtminstone en tätningsvulst (79; 136), som utsträcker sig längs omkretsen av den axiellt yttre änden hos hylsan (51, 52; 106, 108; 182).

9. Hylsenhet enligt krav 8, k ä n nie t e c k n a d a v att ett par tätningsvulster (74, 79; 131, 136) användes, varvid en första tätningsvulst (74; 131) är belägen axiellt utanför den radiellt yttre änden av hylsan (51, 52; 106, 108; 182) och med en andra tätningsvulst (79; 136), som är belägen axiellt utanför och intill den radiellt inre änden av hylsan (51, 52; 106, 108; 182).

10. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att förstyvningsringen (62, 67; 114, 116; 184) är formad i stål.

11. Hylsenhet enligt något av kraven 1 - 9, k ä n n e - t e c k n a d a v att förstyvningsringen (62, 67; 114, 116; 184) är formad i hård polyuretan eller annan plast.

12. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e- 10 15 20 25 30 35 507 806 1s- att åtminstone ett partiav komprimerings- (85) med slutna t e c k n a d a v hålen (40, 80) innehåller fjädrande skum celler.

13. Hylsenhet enligt något av kraven 1 - 12, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone ett parti av komprimeringshålen (40, 80) innehåller mekaniska fjädrar (87).

14. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone ett parti av komprimeringshålen (40, 80; 110, 112) är tätat med plast- pluggar (83, 96; 115).

15. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att den totala volymen av komprimeringshålen (40, 80; 110, 112; 186) är 6 till 18 procent av hylsans totala volym.

16. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k à n n e t e c k n a d a v att tjockleken t av hyls- materialet mellan åtminstone ett komprimeringshål (40, 80; 110, 112; 186) och den radiellt yttre ytan hos hylsan (51, 52; 106; 108; 182) är 11,5% av T, där T är det radiella avståndet mellan de radiellt inre och yttre ytorna hos hylsan (51, 52; 106, 108; 182).

17. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att det axiella avståndet x mellan den axiellt yttre ändytan hos hylsan (51, 52; 106, 108; 182) och den radiella mittlinjen hos respektive förstyv- ningsrings tvärsnitt är 56% av L, varvid L är det axiella avståndet mellan den axiellt yttre àndytan och den axiellt innersta ytan hos hylsan (S1, 52; 106, 108; 182). plus eller minus 18% av L, lO 15 20 25 30 35 50 26; 7 806

18. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k å n n e t e c k n a d a v att den inre axiella änden hos hylsan (51, 52; 106, 108; 182) är belägen radiellt innanför i förhållande till läget för förstyvningsringen (62, 67; 114, 116; 184).

19. Hylsenhet enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d a v att den radiellt yttersta ytan (185) hos förstyvnings- (184) ventilens (10) ringen befinner sig pà ett radiellt avstånd från längdaxel, vilket är lika med det radiella avståndet för den radiellt yttre ytan (187) hos komprime- ringshålen (186).

20. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d a v att den innefattar ett spår (188), som är beläget längs den radiellt inre ytan hos hylsan (182) och som sträcker sig i en båge på omkring 120 grader.

21. Hylsenhet enligt krav 20, k ä n n e t e c k n a d a v att spåret (188) sträcker sig i en båge av omkring 120 grader från positionen kl. 4 till positionen kl. 8.

22. Hylsenhet enligt något av kraven 20 eller 21, k ä n n e t e c k n a d a v att spåret (188) är beläget ungefär vid mittpunkten av hylsans (182) axiella långdut- sträckning.

23. Hylsenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att hylsan (182) har åtminstone ett organ (190) för rätlinjig inställning av hylsan för att säkerställa rätt lägesplacering av hylsan (182) i slussventi- len (10).

24. Slussventilanordning innefattande två husdelar (30, 32) försedda med koaxiella genomgångar och fastsatta vid varandra ände mot ände, varvid varje genomgång avgränsas av 10 l5 20 25 507 806 2? en husplatta (34, 36), med medel (34a, 36a) som avgränsar en relativt smal, sig i tvärriktning utsträckande slusskammare (50), lOO; 189) glidande förskjutbart mellan ett öppet ventilläge, i vilket i vilken ett slusselement (14; är anordnat slussen icke blockerar strömningen av fluid genom genom- gångarna, och ett stängt läge, i vilket slussen är inskjuten mellan genomgångarna, och innefattande en enhetlig ringformig tätande hylsenhet, son1 beklädnad i. var och en av dessa genomgångar och som utsträcker sig över varje genomgàngs hela inre ände, som längd, varigenom varje hylsenhet har en sträcker sig in i kammaren (50) och ett yttre ände vid en genomgàngsände, som är avlägsen från kammaren, och varvid var och en av hylsenheterna har ett axiellt inre ändavsnitt, som sträcker sig in i kammaren, varvid ändavsnitten är anordnade att, i ventilens öppna läge, under sammantryckning tätande ligga an mot varandra eller mot slussen, och varvid, i venti- lens stängda läge, slussen (14; 100; 189) är belägen mellan hylsenheternas inre ändavsnitt, k ä n n e t e c k n a d a v att var och en av hylsenheterna är utformad i enlighet med något av kraven 1 - 23.

25. Slussventilanordning enligt krav 24, k ä n n e - t e c 1: n a d. a v' att slussen (14) har formen av en knivsluss.

26. Slussventilanordning enligt krav 24, k ä n n e - t e c k n a. portsluss.