NO832103L - Sluseventil og sete for samme - Google Patents

Description

'Forelig<g>end<e>oppfinnelse vedrører sluseventiler.

En vanlig sluseventil omfatter et ventilhus som er forsynt

;med et hulrom, med et innløp og et utløp som vanligvis er aksialt innrettet med hverandre i huset og som hver gir fluidforbindelse mellom hulrommet og det ytre av ventilhuset. En sluse er montert i ventilhuset og kan senkes ned i hulrommet for valgfritt å stenge av fluidstrøm mellom innløpet og utløpet.

Et ringformet sete av metall er vanligvis montert på ventil-' huset rundt omkretsen av skjæringen mellom hulrommet og både innløpet og utløpet, idet setene hvert er presset inn i en forsenkning. Hvert sete har en flate som vender mot hulrommet, mot hvilken flate metallslusen hviler for å danne en tetning. Den innvendige diameter av hvert sete er vanligvis lik diameteren av det respektive innløp og utløp. På den fremre flate av hvert sete er det montert en ringformet tetning for kontakt med slusens overflate når denne befinner seg i lukket stilling. Slusen kan være av den såkalte "ekspanderende slusetype" hvor slusen utgjøres av to eller flere metallstykker som har sideflater som hviler mot hvert av setene. Når slusen befinner seg i åpen stilling vil en åpning i slusen være innrettet med sentrum av setene for å tillate fluidstrømning mellom innløpet og utløpet. Når åpningen beveges ut av innretning med setene, ekspanderer slusen for å bevirke tetning mellom slusens sider og tetningene på setene for således å stenge av strømmen mellom innløpet og utløpet.

Slike tidligere kjente sluseventiler har vist seg å være man-gelfulle på flere vis. Når en slik ventil benyttes for å regulere strømmen av fluid under høyt trykk, dvs. større enn 3 500 000 kp/m 2, vil innløpssetet ha en tendens til å bevege seg ut av sin forsenkning når slusen befinner seg i lukket stilling. Da det er vanskelig å oppnå en metall-mot-metall-tetning mellom baksiden av innløpssetet og bunnen av dettes forsenkning, kan fluid under trykk trenge inn i rommet mellom setet og bunnen av forsenkningen for således å søke å skyve isétet utad og inn i siden av slusen. Når dette skjer, vil det opptre meget stor slitasje både på setet og dets ringformede tetning når slusen beveges.

i Nå! r slusen befinner seg i lukket stilling, vil fluid.undeI<r>høyt trykk presse slusen mot utløpssetet og således bevirke

■slitasje på utløpssetet, dettes ringformede tetning og siden av slusen som tetter mot utløpssetet.

i

Når- setene presses tett mot slusens sider som beskrevet ovenfor, vil de ha en tendens til å slite seg løs eller blåses ut av seteflåtene når slusen beveges fra lukket stillingjtils åpen stilling. Når åpningen i slusen først passerer henover den ene side av tetningen på f.eks. utløpssetet, vil fluidtrykk i åpningen virke på den radialt ytre kant av den ringformede tetning, mens den radialt indre kant av den ringformede tetning befinner seg ved det trykk som hersker i, utløp-et, hvilket vanligvis er atmosfæretrykk. Dette trykkdiffer-ensial som virker over et segment av tetningen, søker å

tvinge denne opp fra seteflaten mot hvilken den er montert for således å ødelegge ventilens evne til å tette innløpet fra utløpet.

i i

I et forsøk på å forhindre at innløpssetet blåses ut av for-, senkningen hvor det er montert, har noen konstruksjoner benyttet presspasning mellom setet og dettes forsenkning. En slik konstruksjon krever en presse som kan yte en kraft på flere tonn for å kunne montere setet i forsenkningen. Selv om dette kan forhindre utblåsning av innløpssetet, forhindrer det også utskifting av setet med mindre en presse er til-gjengelig for å tilveiebringe den nødvendige kraft.

I det tilfelle hvor en ventil må kunne brukes for fluider under høyt trykk, har noen konstruksjoner benyttet seter:jbåde for innløpet og utløpet som ikke omfatter tetningerl Disse seter er konstruert for å gi metall-mot-metall tetning mot slusen både på innløps- og utløpssiden. Et slikt ar-rangement er brukbart for høye trykk. Siden et høyt fluidtrykk er nødvendig for å tvinge slusen mot utløpssetet for 'å!bevirke tetning, vil imidlertid slike setekonstruksjoner 2 ikke være egnet for lavere trykk, f.eks. 50 000 kp/m .

i

Således kan det være nødvendig å benytte en ventil av en I Ioi' type som har ringformede tetninger montert pa innløps- og utløpssetet i en lavtrykkssituasjon og benytte en ventil '■ s6m gir metall-mot-metall tetning i en høytrykkssituasjoh.

'Dette kan nødvendiggjøre bytting av ventiler i en eksister-ende installasjon for å muliggjøre håndtering av forskjel-1 ilige fluidtrykk. i:!ri- i ii i ! ilfølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en opp-istrøms tetning for innsetning i en innløpsport fra hulrommet! li, en sluseventil som omfatter en glidende sluse som har én i iflate som samvirker med setet, hvilket sete har et ringfoir-met- legeme, en bakre flate som kan innsettes i innløpsporten, en gjennomgående boring som gir forbindelse med porten, en^jfremre setef late som kan samvirke med en flate på slusen; ] iog en utsparing utformet i den fremre seteflate, hvilken ut-i<j>sparing står i forbindelse med den gjennomgående boring,; j hvorved fluidtrykk i innløpsporten vil ha en tendens tiljå i j tvinge setet fastere inn i innløpsporten uansett slusens' i

[stilling.

<1>i Et slikt sete overvinner ovennevnte ulemper som hefter véd tidligere kjente sluseventiler fordi det utnytter trykket av fluidet i ventilinnløpet til å presse setet fast inn i inn-løpsporten. Med et slikt sete vil seteutblåsningstilfellene-reduseres i stor grad. ;

<;>Ifølge et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebragt en sluseventil som omfatter et hus som har et indre hulrom, en innløpsport og en utløpsport som står i forbind- 1 else med hulrommet, en forskyvbar sluse, et oppstrøms sete innsatt i innløpsporten fra hulrommet, hvilket sete har et ;

ringformet legeme, en bakre flate innsatt i porten, en gjennomgående boring.i forbindelse med porten, en frontseteflate i anlegg mot en flate på slusen og en utsparing utformet!i den fremre seteflate, hvilken utsparing står i forbindelse med den gjennomgående boring, hvorved strømningstrykket i j

I nevnte port vil ha en tendens til a tvinge setet fastere inn' i'innløpsporten uansett slusens stilling.

;Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nær-: jmere under henvisning til de utførelseseksempler på oppfin-

•nelsen som er vist på vedføyede tegninger.

i-

!Fig. 1 er en perspektivisk skisse, delvis i snitt, av en<1>iutførelse av en sluseventil konstruert i henhold til forelig-igende oppfinnelse.

; : ir ! Fig. 2 er et forstørret snitt av et parti av sluseventilén;i ipå fig. 1 og viser slusen i sin ikke-ekspanderte tilstand. ! i i

Fig. 3 er et snitt i likhet med fig. 2, men viser slusen i 'sin ekspanderte tilstand.

i i

Fig. 4 er et snitt av en modifisert seteform.

j Fi■g. 5 er et frontriss langs linjen 5-5 på fig. 4.

'På fig. 1 og 2 er det vist en sluseventil 10 som omfatter et jventilhus 12 og et øvre lokk 14. Ventilhuset omfatter et<!>hulrom 16, som har et innløp 74 (fig. 2) og et med dette i

linnrettet utløp 18, idet innløpet og utløpet begge er sylin-'<:>driske og omfatter gjenger 20 for tilkobling av et rør (ikke vist).

Lokket 14 er festet til toppen av ventilhuset 12 ved hjelp<!>av bolter og muttere (ikke vist). Et lagerhus 24 er opptatt 'og understøttet i lokket 14, hvilket lagerhus er roterbart montert på en stamme eller spindel 26, som ved sin øvre ende er forsynt med et ratt 28 for rotering av spindelen.

i i

1 'skruegjenger 30 på spindelen 26 står i inngrep med en gjenget boring 66 (fig. 2) ved toppen av en sluse 32. Slusen 32 om-i

fatter et første parti 34 som har en flate 36 som står hovedsakelig vinkelrett på lengdeaksen av utløpet 18. Slusen 32 bmfatter et andre parti 38 som omfatter en utadvendende flate

183, som vender mot innløpet og forløper stort sett vinkel-

i I rett på dette. For å presse slusepartiene 34, 38 mot hver- ! andre er det montert et par fjærer, én på hver motstående side av slusen. Fig. 1 viser én av fjærene 40, som er ført over tapper 42, 44 pa slusepartiet 34 og en tapp 46 på slusepartiet 38. En flat nedre ende på slusepartiet 38 er betegnetiméd 49.

1

En sirkulær åpning 47 er utformet i det første sluseparti 34 og er innrettet med en sirkulær åpning 64 i det andre ii sluseparti. De sirkulære åpninger har hovedsakelig samme , diameter som utløpet 18 og innløpet 74, og når slusen 32 er vertikalt posisjonert slik at åpningen 47 er innrettet med ini nløpet og utløpet, kan fluid strømme fritt. |iii

iNédstrøms og oppstrøms ringformede metallseter 48 og 72 ér [opptatt i forsenkninger 50 og 92 utformet i ventilhuset 12 i 'og omgir utløpet 18 og innløpet 74. j

! i jEn første sluseføring 52 omfatter et hovedsakelig plant parta 54, hvilket ligger an mot flaten 36 på slusen, og har en f sirkulær åpning 56 som er akkurat stor nok til å passe over j ytterdiameteren av setet 48. Et par utad ekspanderende kan-j jter 58 er utformet langs hver side av partiet 54 for å danne' 'en kanal langs hvilken slusepartiet 34 kan bevege seg verti-ikalt. En andre sluseføring 60 er hovedsakelig identisk med Isluseføringen 52 og passer over det ringformede sete 92,

;også her for å danne en kanal for vertikal føring av det t ;andre sluseparti 38.

Dén nedre ende av den gjengede boring 66 som spindelen 26 i

! i i jer skrudd inn i, står i forbindelse med et hulrom 68 utformet jpå en vinklet flate 69 av slusepartiet 34, som i sin tur , står i forbindelse med et tilsvarende hulrom 70 utformet på j en vinklet flate 71 på slusepartiet 38. Når flatene 69, 71 ' støter mot hverandre som vist på fig. 2, vil ingen av hul- I rommene 68, 70 stå i forbindelse med slusens ytterside.

Det oppstrøms sete 72 omfatter en bakre flate 76 og en fremre

I séteflate 78 utformet med et ringformet spor 82 som opptar I en ringformet tetning 80. En ringformet tetningsflate 8l

i I dai nnes av en ringformet t- etning 80 og av det radialt ytre! I parti av en flate 78 mot flaten 83 av slusepartiet 38, som

i l I er hovedsakelig parallell med tetningsflaten 81. Den sen-jtrale gjennomgående boring 79 i det ringformede sete 72 Aar j ! Iså; mme diameter som innløpet 74.i i

En ringformet utsparing 84 er dannet rundt den radialt indre1 omkrets av setet 72 inntil den ringformede tetning 80. Ut-<>>sp: aringen 84 står i forbindelse med det indre av setet 72I . ii Den bakre flate 76 omfatter en ringformet kanal 86 som opptar jen O-ring 88, som gir tettende kontakt mellom den bakre flate jV6 på setet 72 og en ende 90 av forsenkningen 92, som har en!:diameter som gjør at setet 72 opptas trangt i denne, for'således å holde setet i den viste stilling.

t _ 1 'Det nedstrøms sete 48 omfatter en plan frontseteflate 94,

[En O-ring 96 opptas i en kanal 98 utformet i en bakre flåte ilOO på setet 48. I likhet med setet 72 opptas setet 48 itrangt i den tilsvarende forsenkning 50 slik at det holdes på plass i den viste stilling. j

jl bruk er ventilen 10 forbundet med en kilde for høytrykks-jfluid via innløpet 74. Siden slusen 32 er gjengeforbundét 'méd spindelen 26, vil rotasjon av spindelen tvinge slusen , enten oppover eller nedover avhengig av spindelens rotasj<i>ons-.retning. For åpning av ventilen for å gi fluidstrømning! igjennom denne, roteres spindelen inntil åpningen 64 er inn-! jréi ttet med innløpet 74, og samtidig vil åpningen 47 være: jiinnrette<t>med utløpet 18 og således tillate strømning gjennom ventilen. i<!>i i i i ;

'Om det er ønskelig å lukke ventilen, kan rattet 28 deretter jroteres i motsatt retning for således å tvinge slusen 32<1>nedad slik at åpningene 64 og 47 beveges nedenfor hhv. inn- , løpet 74 og utløpet 18, som vist på fig. 2. Ytterligerejnedadgående bevegelse av slusen 32 tvinger den nedre ende 49; jav det andre sluseparti 38 mot ventilhuset 12. Ytterligere j

irotasjo<n>av spindelen 26 tvinger således slusepartiet 34 i litt

> ,le, ngre ned og tvinger slusepartiene 38, 34 mot hhv. innløipet; 174 og utløpet 18 på grunn av sidekreftene som dannes av glid-ningen mellom flatene 69, 71. I ventilens lukkede tilstand ;Vil således dens bestanddeler innta den stilling som er vist; på fig. 3.

i Trykkfluidet i innløpet 74 forhindres fra å trenge inn i<;>hul-j;rommet 16 på grunn av tetningsvirkningen av den ringformede itetningsflate 81 mot flaten 83 på slusepartiet 38. Utspar- ' lingen 84 tillater strømning av trykkfluid fra innløpet 74 til den fremre flate 78 på setet og flaten 83 på slusepafti-<:>et 38. Siden O-ringen 88 danner en ringformet tetning som har mindre diameter enn diameteren Dp av den ringformede tetning 80, vil trykkfluid i utsparingen 84 tvinge setet'72 mot enden 90 av forsenkningen 92.

Den ovenfor beskrevne tettede ventiltilstand illustrert på fig. 3 virker til å tette innløpet fra utløpet når gasser med meget høyt trykk,'f.eks. høyere enn 3 500 000 kp/m 2 , ,, eller når gasser med meget lavt trykk, f.eks. 50 000 kp/m i 2, feåvel som trykk mellom disse) foreligger i innløpet 74. , Når gasser med høyt trykk foreligger, vil kreftene fra gas-isen søke å tvinge slusen 32 mot setet 48. Det dannes da en effektiv metall-mot-metall tetning mellom flaten 36 på slusepartiet 34 og den fremre flate 94 på setet 48. En slik tetning er stort sett kun effektiv når høye trykk består i inn-løpet fordi det trengs en ganske stor kraft for å skape en ikke-elastisk metall-mot-metall tetning. En metall-mot-metall jtetning finnes også mellom det radialt ytre parti av den [fremre seteflate 78 og flaten 83 når slusen befinner seg;i ekspandert tilstand.

Når gass med lavt trykk foreligger i innløpet 74, eksisterer'det ikke tilstrekkelig trykk til å danne en metall-mot-metall

.tetning mellom flatene 36 og 94. Imidlertid dannes det en effektiv lavtrykkstetning mellom den ringformede tetning'80 og mellom flaten 83 på slusepartiet 38. Den viste ventil-.konstruksjon kan derfor benyttes effektivt for et bredt om-

I råde av innløpstrykk, både for lave og høye trykk. i

Når det er ønskelig å bevege slusen fra tettende stilling på fig. 3 til ikke-tettende stilling på fig. 2, roteres spindelen 26 for å løfte enden 49 av slusepartiet 38 bort fra ventilhuset 12. Når dette parti er løftet, vil fjærene 40, som bringer slusepartiene 38, 34 mot hverandre, tvinge slusepartiene til den stilling som er vist på fig. 2, for således å.bryte tetningen mellom setet 72 og flaten 83. Den ringformede tetning 80 er utformet av konvensjonelt tetningsma-teriale som har lavere elastisitet enn det materiale som! O-ringen 88 er laget av. Således vil tetningen som dannes mellom flaten 81 og flaten 83 på slusepartiet 38 brytes før i tetningen som dannes mellom den bakre flate 76 på setet 72 og enden 90 av forsenkningen 92. Dersom tetningen som dannes av O-ringen 88 først skulle brytes, ville trykkfluid fra i innløpet kunne trenge inn i rommet mellom enden 90 og den bakre flate 76 for således å tvinge setet 72 utad mot flaten' 83 på slusepartiet 38. Denne tilstand kunne bevirke utblås-! ning av den ringformede tetning 80, såvel som øke slitasjen på tetningen 80, setet 72 og slusepartiet 38. Siden O-ringen 88 er mere elastisk og dermed lettere deformerbar enn tetningen 80, holdes den i sin tettende tilstand i det minste inntil tetningen som dannes av tetningen 80 er brutt.

i

Det modifiserte oppstrøms sete 102 på fig. 4 og 5 omfatter

en bakre flate 106 og en frontflate 104, som omfatter en ringformet tetningsflate 108 og en ringformet utsparing 110 utformet rundt den radialt indre omkrets av tetningsflatei<n>108. En gjennomgående boring 112 tillater fluidstrømning gjennom setet. Den bakre flate omfatter en ringformet kanal! 114 med mindre diameter enn utsparingen 110 og opptar en O-ring 116.

i i I bruk fungerer det oppstrøms sete vist på fig. 4 og 5 stort sett på samme måte som på fig. 2 og 3. Fluid under høyt . trykk strømmer inn i utsparingen 110 og tvinger setet 102

inn i utsparingen i ventilhuset hvor det er opptatt. Den j effektive tetningsdiameter av O-ringen 116 er mindre enn ,dia-

Iméteren av utsparingen 110, slik at det dannes en differen-jsii I alkraft som tvinger se■ tet inn i utsparingen det opptasi ;! i. iji

Når ventilen befinner seg i lukket tilstand, danner den ring!-jformede tetningsf late 108 en metall-mot-metall .tetning méd iden motstående flate på slusen. Det vil forstås at konvén- ! Isjonelle porter kan være anordnet i ventilsetet for å føre j<;>smøremiddel fra en kilde på ventilhusets utside til tetning-] iens flate for å skape smøring mellom frontflaten av setet ; jog slusen og hjelpe til å bevirke lavtrykkstetning. '.' il j

Claims (1)

1. I I I 1. Et oppstrøms sete (72, 102) for innsetting i en innløpsport (74) fra hulrommet (16) i en sluseventil (10),

   i hvilken sluseventil omfatter en glidbar sluse (32) som har

   en flate (83) for samvirke med setet, hvilket sete har et jringformet legeme, en bakre flate (76, 106) som kan innsettes lilporten (74), en gjennomgående boring (79, 112) som står i 'forbindelse med porten, og en fremre seteflate (78, 104) < ;som kan samvirke med en flate (83) på slusen (32), k a r a k - ,t<erisert ved at den fremre seteflate (78, 104) ' er forsynt med en utsparing (84, 110) som står i forbindelse med den gjennomgående boring (79, 112), hvorved fluid under trykk i nevnte innløpsport vil ha en tendens til å tvinge jsetet fastere inn i innløpsporten uavhengig av slusens stilling.

   I

   i2; Sete ifølge krav 1,karakterisert vedat den fremre seteflate (78) ytterligere er forsynt med en jringformet tetning (80) hvis indre periferi danner den ytre:periferi av utsparingen (84). 13- i Sete ifølge krav 1 eller 2,karakterisert■ve d at den bakre flate (76) på setet er forsynt med en tetningsring (88, 116) som kan samvirke med en ende (90) av en utsparing (92) som omgir innløpsporten (74), og at diameteren ( E>2^ av utsparingen (84, 110) er større enn diameteren ! i(D,) av tet■ ningsringen (88, 116).

   J4. Sete ifølge krav 3 avhengig av krav 2,karakterisert vedat elastisiteten av den ringformede ;tetning (80) er lavere enn elastisiteten av tetningsringen ; (88) .

   i

   j5• Sluseventil (10) omfattende et hus (12) som har et ■innvendig hulrom (16), en innløpsport (74) og en utløpsport ;(18) som står i forbindelse med hulrommet, en glidbar sluse i(32) , et oppstrøms sete (72, 102) som er innsatt i innløps- |'porten fra hulrommet, hvilket sete har et ringformet legeme,! 'eh bakre flate (76, 106) innsatt i porten, en gjennomgående boring (79, 112) som står i forbindelse med porten, og en j fremre seteflate (78, 104) i kontakt med en flate (83) på slusen (32),karakterisert vedat den fremre seteflate (78, 104) er forsynt med en utsparing (84, 11i0) som står i forbindelse med den gjennomgående boring (7I9, 112), hvorved fluidtrykk i innløpsporten vil ha en £en-dens til å tvinge setet fastere inn i innløpsporten uavhengig av slusens stilling. j v6. ie d Salt udseevn enfrteiml re iføslegte efklaratv e 5(7, 8) kvaiderrae ker tfoerrsynit smeedrt en ringformet tetning (80) hvis indre periferi definerer i den ytre periferi av utsparingen (84).<!>,7: Sluseventil ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat den' bakre flate (76) på setet er i i 'forsynt med en tetningsring (88, 116) i kontakt med en ende !(90) av en forsenkning (92) som omgir innløpsporten (74). i 'Iog at diameteren (D~) av utsparingen (84, 110) er større enn idiameteren (D-, ) av tetningsringen (88, 116). j ■

   si Sluseventil ifølge krav 7 i avhengighet av krav 6, klarakterisert ved at elastisiteten av den i i jri' ngformede tetning (80) er lavere enn elastisiteten av j j'

   ■ tetningsringen (88) . | i!9. i Sluseventil i■ følge krav 5, 6, 7 eller 8, k a r a k -:<1>tHerisert ved at utløpsporten (18) er forsynt med j eri forsenkning (50), at et nedstrøms sete (48) er innsatt i i forsenkningen (50) og at frontflaten (94) på nevnte ned-strøms sete er en metallflate som kan komme til direkte kon-j takt med den motstående flate (36) på slusen (32). j I I 10. Sluseventil ifølge krav 9, karakterisert1 vie d at den bakre flate (100) på det nedstrøms sete (48) j er forsynt med en tetningsring (96) som kan bringes i kontakt |med enden av den tilhørende forsenkning (50). | j f!........I