SE510129C2 - Aktivt styrd kulventil - Google Patents

Description

25 30 35 510129 genom att kraftpåverkningsorganet innefattar en snett bakåt mot strömningsmediets rörelse riktad kolvstång anordnad att vid aktiv påverkan pressa ventilkulan i riktning snett bakåt bort från ventilsätet och in i loppet för kulan.

För att tillförsäkra en god funktion och medge en automatisk stängning av ventilen när hydraulkolven dras tillbaka är det lopp i vilket ventilkulan är förskjutbar riktat åtminstone något snett bakåt, dvs uppströms mot vatten- strömningen från ventilsätet, varvid öppningen av ventilen alltså sker med en kraftkomponent som år riktad vinkelrätt mot strömningsriktningen och en kraftkomponent som är motriktad strömningsriktningen. Genom denna utformning kan ventilen öppnas lugnt och säkert med relativt liten kraft, och kan ventilen stängas lika lugnt och säkert.

Vid en speciellt föredragen utföringsform är den hydrauliska ventil- kolven monterad och anordnad i sådant läge i förhållande till ventilkulan att denna vid den inledande påverkningen i öppningsriktningen angriper kulan med en kraftlinje som i strömningsriktningen ligger uppströms om kulans centrum, varigenom kulan i öppnas genom att åtminstone delvis rullas ut ur ventilsätet. l slutskedet av öppningsrörelsen sker påverkan av hydraulkolven mot centrum på ventilkulan.

För att åstadkomma en god tätning mot ventilkulan är ventilsätet utformat med en tätningsring av elastomermaterial som är inlagd i ett spår i ventilsätet. Ett specifikt problem vid ventiler av detta slag är att tätnings- ringen, på grund av den höga vätskehastigheten och det höga vätsketrycket kan komma att tryckas ut ur sitt spår och blåsas bort från ventilsätet. För att lösa detta problem är ventilsätet utformat med en stödring av metall, speciellt av rostfritt stål, som anligger mot nedströmsänden och mot insidan av elastomerringen och håller denna på plats och förhindrar en uttryckning av elastomerringen ur ventilsätet.

Närmare kännetecken på och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen av ett utföringsexempel av uppfinningen, i vilken beskrivning hänvisas till bifogade ritningar. På ritningarna visar figur 1 ett axiellt snitt genom en hydrauliskt styrd ventil enligt uppfin- ningen i stängt läge. Figur 2 visar på samma sätt som i figur 1 ventilen i fullt öppet läge. Figur 3 är en förstorad bild av den i figur 1 med punktstreckade linjer inringade detaljen. Figur 4 visar schematiskt och i fem steg ventilkulans rörelse och påverkan av hydraulkolven under öppningsrörelsen. 10 15 20 25 30 35 U" i ..._J- C) ._x l\3 \0 Den i figurerna visade ventilen består allmänt av ett ventilhus 1 med ett ventilorgan 2 anordnat i en genomströmningskanal 3 samt ett hydrauliskt styrorgan 4 för öppning och för bromsad stängning av ventilen.

Ventilhuset 1 har en genomströmningskanal 3 gående rakt genom ventilen från ett inlopp 5, förbi ventilorganet 2 och till ett utlopp 6. Vid inloppet finns en anslutning 7 för vätska under högt tryck, och utloppet är anslutet till ett vätskeförbrukningsställe 8, som i fallet med snökanoner kan vara en ring av spridarmunstycken för att skapa konstgjord snö. Ventilhuset är utformat med ett i genomströmningskanalen 3 anordnat ventilsäte 9, mot vilket en slät, klotformad ventilkula 10 är anordnad att kunna täta. l ventilhuset finns ett lopp 1 1 i vilket ventilkulan 10 kan förskjutas när ventilen öppnas och ventilkulan 10 trycks ut ur ventilsätet 9, vilket sker med hjälp av hydraulstyrorganet 4. Av tíllverkningstekniska skäl är loppet 1 1 öppet utåt ur ventilhuset, och öppningen i toppen är tillslute med en skruvplugg 12. Enligt uppfinningen är loppet '11 för kulan 10 anordnat i en vinkel v uppströms mot vätskeströmmen av 10-30°, företrädesvis en vinkel v av 15-25°. Ändamålet härmed är att ventilkulan skall vara självstängande genom att den i stängningsriktningen påverkas av vätskeströmmen med en kraftkomponent riktad radiellt inåt mot kanalens 3 centrum och en annan kraftkomponent riktad parallellt med strömningsriktningen mot ventilsätet 4. Ventilkulsloppet 1 1 är så långt att ventilkulan 10 i fullt öppnat läge frilägger i huvudsak hela genomströmningskanalen 3. För att förhindra att ventilkulan rullar ut ur loppet 1 1 finns en låspinne 13 i genomströmningskanalen 3 nära inloppet 5.

På vanligt sätt är ventilhuset försett med fästorgan, t ex anslutningshål 1a för montering av ventilen på lämpligt ställe.

Såsom bäst visas i figur 4 är ventilsätet 9 utformat med en tätningsring 14, företrädesvis av elastomermaterial, vilken är inlagd i ett spår 15 i ventilhuset. För att eliminera risken att tätningsringen 14 trycks ut ur spåret 15 av vätskeströmmen 7 som passerar med hög hastighet och med högt tryck, ofta ända upp till 10 bars tryck, har tätningsringen en stödring 16 av metall, t ex av rostfritt stål, vilken är vinkelformad och anligger mot nedströmsänden och mot insidan på elastomerringen 14. Stödringen 16 anligger med sin radiellt utåtriktade vinkel i ventilhusspåret 15, och den har något mindre axiell längd än tätningsringen 14, så att ventilkulan 10 alltid endast anligger mot elastmerringen 14, nämligen vid dennas inre-bakre kant.

Hydraulstyrorganen 4 är anslutna i ett uttag i ventilhuset 1 anordnat 10 15 20 25 30 35 510129 väsentligen i linje med loppet 11 för ventilkulan 10. Styrorganen består av en cylinder 18, i vilken en kolv 19 med kolvstång 20 är förskjutbar. Cylindern 18 är fastskruvad mot ventilhuset med hjälp av schematiskt antydda skruvar. För centrering och Stabilisering av kolvstången 28 innehåller cylindern en kolv- stångsstyrning 21 vid änden intill genomströmningskanalen 3. l botten av cylindern 18 finns en anslutning 22 för införing av hydraulmedium under tryck i cylindern. Kolvstången är med hjälp av 0-ringar avtätad gentemot mot såväl styrningen 21 som mot ventilhuset vid införingen i genomströmnings- kanalen 3. För dränering av vatten som eventuellt kan tränga in mot kolven från genomströmningskanalen 3 finns en dräneringskanal med utlopp 23 på ovansidan av kolvstångsstyrningen 21, och för dränering av olja som kan tränga upp i styrningen 21 finns en motsvarande dräneringskanal med utlopp 24.

Såsom visas på ritningarna och framgår tydligast av den schematiska avbildningen i figur 4 är kolvstången 20 monterad i sådant läge i förhållande till kulan 10, att den, när kulan befinner sig i stängt läge, angriper kulan i ett läge uppströms om dennas centrumpunkt 25. Detta medför den fördelen att kulan 10 vid uttryckning av kolvstången ur ventilsätet kommer att åtminstone delvis rulla mot ovankanten på elastomerringen 14. Därigenom förhindras friktion och slitage av såväl kulan 10 som elastomerringen 14. Det visas i figur 4 att kulan 10 successivt förskjuts med sitt centrum närmare kolvstångens 20 angreppslinje allteftersom den förskjuts uppåt i loppet 1 1, och att den slutliga Uppskjutning av kulan sker med kolvstången 20 verkande direkt mot kulans 10 centrum 25. Öppningen sker därigenom säkert och med relativt liten kraft. Vid stängning av ventilen kommer vätsketrycket att pressa kulan 10 nedåt och i nedströms riktning i genomströmningskanalen 3, varvid ventilen blir självstängande. För att undvika en alltför snabb och häftig stängning kan trycket på hydrauloljan i cylindern 18 minskas successivt, varvid stängningen sker mjukt och kontrollerat.

Genom påverkan av hydraulstyrningen 4 så att ventilkulan intar olika "öppnat" läge i genomströmningskanalen 3 genom kolvstången 20 spärrar kulan 10 i visst läge är det mycket väl möjligt att reglera vätskeströmningen genom kanalen 3, varvid vätskeströmningen kan regleras från mycket liten strömning till maximal strömning.

För att förhindra att strömningsmedium, speciellt vatten, stannar kvar i ledningar mm på utloppssidan av ventilen är ventilhuset nära ventilsätet 10 15 20 25 30 utformat med en dräneringsventil 26 vilken öppnas så snart ventilen stängts, så att kvarvarande vatten dräneras bort.

HÄNVISNINGSSIFFROR 1 ventilhus 2 ventilorgan 3 genomströmningskanal 4 hydraulstyrning 5 inlopp 6 uflopp 7 vätskeanslutning 8 vätskeförbrukning 9 ventilsäte 10 ventilkula 1 1 lopp 1 2 skruvplugg 1 3 Iåspinne 14 tätningsring 1 5 spår 1 6 stödring 1 7 uttag 18 cylinder 1 9 kolv 20 kolvstång 21 kolvstångsstyrning 22 hydraulanslutning 23 evakueringsutlopp 24 evakueringsutlopp 25 centrum på kulan 26 dräneringsventil

Claims (10)

510129 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Aktivt styrd kulventil för strömmande medier under tryck, bestående av ett ventilhus (1) med en genomströmningskanal (3) för det strömmande tryckmediet, ett i genomströmningskanalen (3) anordnat ventilsäte (9) och en mot och från ventilsätet (9) rörlig ventilkula (10), jämte ett kraftpåverkningsorgan (4) för aktiv påverkan av ventilkulan (10), kännetecknad av - att ventilkulan (10) är rörlig i ett lopp (11) i ventilhuset (1), - vilket lopp sträcker sig från ventilsätet (9) snett bakåt, i motström mot det genomströmmande mediet (7), - och av att kraftpåverkningsorganet (4) innefattar en snett bakåt mot strömningsmediets rörelse riktad kolvstång (20) anordnad att vid aktiv påverkan pressa ventilkulan (10) i riktning snett bakåt bort från ventilsätet (4) och in i loppet (11) för kulan.

2. Kulventil enligt krav 1, kännetecknad av att loppet (1 1) i ventilhuset för ventilkulan (10) sträcker sig i en vinkel (v) uppströms mot vätske- strömmen av 10-30° eller företrädesvis 15-25°.

3. Kulventil enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att kraftpåverk- ningsorganets (4) kolvstång (20) är anordnad att arbeta i samma riktning som axelriktningen för loppet (1 1) för ventilkulan (10) i ventilhuset (1).

4. Kulventil enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av att ventilkulan (10) är fritt rörlig mellan ventilsätet (9) och änden på loppet (11) för ventilkulan, och av att ventilkulsloppet (1 1) är så långt att ventilkulan (10) vid fullt öppnad ventil frilägger i huvudsak hela genomströmningskanalen (3).

5. Kulventil enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kraftpåverkningsorganet utgörs av en hydraulcylinder (18) med kolv (19) och kolvstången (20), vilken direkt anligger mot ventilkulan (1 O), och där kolvstången (20) i återdraget läge medger en fullständig stängning av ventilen och i fullt utskjutet läge ger en i huvudsak full öppning av genomströmnings- kanalen (3).

6. Kulventil enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kolvstången (20) är anordnad och placerad på sådant sätt i förhållande till ventilkulan (10) att den i kulans (10) stängda läge angriper kulan längs en tänkt linje som passerar något bakom centrum (25) för kulan (10), varvid denna kan bringas att från stängt läge rulla ut ur ventilsätet (9). 10 15 510 129

7. Kulventil enligt krav 6, kännetecknad av att ventilsätet (9) och loppet (1 1) för ventilkulan (10) är utformade på sådant sätt att ko|vstångens (20) aktionslinje, efter det att kulan (10) pressats ut ur ventilsätet (9) successivt närmar sig centrum (25) för kulan.

8. Kulventil enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ventilsätet (9) består av en ventiltätning (14) av elastomermaterial och en mot insidan och mot nedströmsänden av ventiltätningen (14) anliggande vinkelformad stödring (16) av metall, och där ventiltätningen (14) tillsammans med strödringen (16) anligger i ett spår (15) i genomströmningskanalen (3).

9. Kulventil enligt något av kraven 5 - 8, kännetecknad av att hydraulcylindern (18) inrymmer en kolvstångsstyrning (21), och av att det mellan kolvstångsstyrningen (21) och strömningskanalen (3) i ventilhuset (1) finns en dräneringskanal (23) för eventuellt inläckande strömningsmedium, och av att det i kolvstångsstyrningen (21) finns en ytterligare dräneringskanal (24) för eventuellt inläckande hydraulolja.

10. Kulventil enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ventilhuset (1) på nedströmssidan om ventilorganet (4) är försett med en dräneringsventil (26) för att vid stängd ventil dränera bort kvarvarande vätska (8) från utloppssidan av ventilen.