FI71609B - Kulventil - Google Patents

Description

Palloventtiili 7160 9

Keksintö koskee pallovcnttiiliu, jossa on runko, joka venttiili koostuu putkenmuotoisesta päätyosnsta ja siihen 5 nähden laajennetusta keskiosasta, joka on liitetty päätyosaan kartiomaisella väliosalla, jonka kartiokulma on vähintään 30°, ja keskiosaan laakeroidusta, käyttökaran avulla ulkoa kierrettävästä pallosta, joka on tiivistetty ainakin yhdellä tiivistysrenkaalla, joka on sovitettu runkoa varten tuettuun 10 tukiosaan. Eräs tällainen palloventtiili on kuvattu ja esitetty julkaisussa DE-U1-79 10 913.

Tunnettu palloventtiili on valmistettu asymmetrisesti siten, että rungon toisessa päässä on putkenmuotoinen pääty-osa, tähän liittyvä väliosa ja lopuksi keskiosa, jotka on 15 tehty yhdeksi kappaleeksi. Väliosa on aluksi avoin, niin että pallo ja tiivistysrengas voidaan asettaa sisään. Tiivis-tysrengasta kannattaa kovaa eristysmateriaalia oleva tukiosa, joka työnnetään olakkeeksi keskiosaan. Tämän jälkeen taivutetaan keskiosan vapaa reuna tukiosan päätyviisteen ympäril-20 le. Tukiosaa olevaan kierrereikään voidaan sitten kiinnittää ulkokierteillä varustettu putki, joka muodostaa toisen pää-tyosan. Tukiosan kehällä olevaan uraan asetettu tiivistys-rengas asettuu tiiviisti sylinterimäiscn keskiosan sisäpuoliseen vaippapintaan.

25 Julkaisussa US-A-2 573 117 esitetään palloventtiili, jossa on aluksi kaksiosainen, pallon keskitasossa poikittain putken akselin suunnassa jaettu runko, jonka kummassakin puolikkaassa on metallinen aallotetun putken muotoinen tiiviste. Rungonpuolikkaat, joiden väliin on asetettu pallo, 30 asetetaan sitten toisiaan vasten haluttuun esijännitykseen ja tässä tilassa rungonpuolikkaat kiinnitetään toisiinsa, esim. hitsaamalla.

Lopuksi julkaisu DE-B-22 35 557 esittää pal1oventtii-lin, jossa on hitsaamaton yhtä kappaletta oleva lascuttomalla 35 muovauksella valmistettu runko. Aihioon, jolla on tulevan keskiosan mitat, asetetaan esikoottu komponenttiryhmä, joka 2 71609 koostuu pallosta ja kahdesta tiivistysrenkailla varustetusta tukiosasta, minkä jälkeen aihion vapaat päät vedetään sisään, kunnes ne ovat tukiosien päätyreunoja vasten. Sen jälkeen nämä yhdistetään tiivistetysti runkoon, edullisesti 5 sisäkehälle tehdyllä hitsisaumalla.

Keksinnön tehtävänä on edellä määritellyn tekniikan tason pohjalta aikaansaada palloventtiili, jossa samoin kuin viimeksi mainitussa julkaisussa on yhtä kappaletta oleva hit-saamaton runko, mutta jossa ei ole ylimääräisiä monimutkai-10 siä, koestusta vaativia hitsisaumoja keskipaineen alaisilla alueilla.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan siten, että a) koko runko on tehty hitsaamattomasti yhdeksi kappaleeksi päätyosien kanssa, jotka molemmilta sivuilta liitty- 15 vät keskiosaan kartiomaisten väliosien välityksellä, b) pallo on sovitettu kahden, kuhunkin tukiosaan sovitetun tiivistystenkään väliin, ja c) tukiosat tiivistetysti tukeutuvat kartiomaisiin vä-liosiin.

20 Tunnusmerkki (a), kuten jo on mainittu, on tunnettu julkaisusta DE-B-22 35 557. Sama pätee myös toisen tunnusmerkkiin (b), joka käy ilmi yllämainitusta julkaisusta US-A-25 73 177. Mutta kun ensimmäinen julkaisu vaatii erillisen työvaiheen tukiosien asentamista ja tiivistämistä var-25 ten rungon sisällä ja tämä toimenpide tekee välttämättömäksi yhdistetyn säätö- kokoamistoimenpiteen, on tunnusmerkin (c) avulla mahdollista yksinkertaistaa huomattavasti venttiilin valmistusta, jolloin sitä paitsi tukiosien ja pallon kautta kulkeva kartiomaisten väliosien välinen voimavirta 30 alittaa jokaiseen kohtaan väliinasetetun tiivisteen vastaavan esijännityksen. Käytettäessä putkia, joilla on suuret valmistustoleranssit, voidaan käyttää kompensointielimiä sen varmistamiseksi, että esijännitys pysyy annettujen raja-arvojen sisäpuolella, mutta useissa tapauksissa ei edes 35 tämä ole välttämätöntä.

3 71609

Koska taloudellisista syistä on usein välttämätöntä käyttää putkea, jolla on laajat seinämänpaksuustoleranssit, voi oikean paineen saavuttamiseksi tiivistysrenkaiden ja pallon välillä olla edullista, että tukiosan sisältävään 5 voimavirtaan, joka tukee palloa kartiomaista väliosaa vasten, on kytketty edullisesti plastisesta muotoaan muuttava tole-ranssinvastaanottaja, jonka muoto muuttuu helpommin kuin tiivistysrenkaan, mutta on käyttöolosuhteissa pallon kuormituksella käytännöllisesti katsoen muotoaan muuttamaton.

10 Tämä toleranssinvastaanottaja muotoutuu silloin seinämän- vahvuuden mukaan enemmän tai vähemmän voimakkaasti aksiaalisesta rungon päätyosien muotoilun yhteydessä, mutta käyttö-olosuhteissa pallon kuormituksella se kuitenkin käytännöllisesti katsoen jäykkä.

15 Mainittakoon, että tiivistyselimen elastiset tuet pal- loventtiilissä ovat yleisesti tunnettuja, mutta näiden jousivakiot ovat kuitenkin sopivia tasoittamaan ainoastaan tii-vistymateriaalin kulumista tai rungon muodonmuutoksen aikaansaamia jännityksiä; suurempaa etäisyyttä ei kuitenkaan 20 voida silloittaa, koska elastinen tuenta on silloin liian heikko ottamaan vastaan pallon kuormitusta käyttöolosuhteissa ilman ei-sallittua aksiaalisiirtymää.

Sopivan muotoilun avulla voi yhtä kappaletta oleva tukiosa itse olla muodostettu muotoaan muuttavaksi tolerans-25 sinvastaanottajaksi, mutta on myös mahdollista asettaa toleranssinvastaanottaja erillisenä osana pallon ja kartiomaisen rungon väliosan väliseen voimavirtaan, mielellään tukiosan kehän kanssa tiivistetyn tiivistysrenkaan akselin suuntaiseksi tueksi. Tämä aksiaalinen tuki voi olla muovinen rengas, 30 jonka muodon muuttuvuus on suurempi kuin tiivistysrenkaan materiaalilla. Silloin on kuitenkin huomattava, että muovi-renkaan täydellinen lokeroiminen voi estää sen muodonmuutto-kyvyn .

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin oheisten kuvien 1 35 ja 2 avulla, jotka esittävät kahta keksinnön mukaista pallo-venttiiliä akselinsuunnassa leikattuna.

4 71609

Kuvassa 1 estetyssä palloventtiilissä on putkesta valmistettu runko 1. Tähän hitsattuun putkiosaan 2 on laakeroitu O-renkailla 3 ulospäin tiivistetty kara 4, jonka ulkopäässä on kädensija 5 ja joka tarttuu rungossa olevalla päällään 5 kytkinelimen muodostavaan palloon 6, niin että sitä voidaan kiertää kädensijalla 5, jolloin olake 7 rajoittaa kiertoliikkeen 90° asteeseen.

Pallo 6 on kiertyvästä laakeroitu tiivisterenkaiden 10 väliin, jotka ovat pellistä muotoiltu jen tukiosien 11 kaut-10 ta yhteydessä runkoputken 1 sisäkehän kanssa. Nämä tukiosat muodostuvat kahdesta vierekkäin sijoitetusta levynmuotoises-ta peltimuoto-osasta 11', 11”. Sisäreunaltaan ovat nämä niin muotoillut, että ne yhdessä muodostavat vastaanottajan tii-visterenkaalle 10; niiden ulkoreunassa on sylinterimäiset, 15 putkirungolla 1 lepäävät reunaosat, jotka suuntautuvat toisistaan poispäin. Nämä reunaosat tukeutuvat akselin suunnassa sisäänpäin suuntautuviin putkirungon 1 muotoiluihin. Esitetyssä palloventtiilissä on sisäänvedetyt sylinterimäiset runko-osat 1', joilla verrattuna rungon 1 keskiosaan, jolla 20 on alkuperäinen putkenhalkaisija, on pienempi halkaisija, joka saavutettiin jälkeenpäin suoritetulla sylinterimäisen putken muotoilulla. Kartiomaiset väliosat 12 rungon pääte-osien 1' välissä toimivat tukena ulkoisten levynmuotoisten peltimuoto-osien 11" ulospäin suuntautuville reunaosille, 25 jota vastoin sisempien levynmuotoisten peltimuoto-osien 11" venttiilin keskiöön suunnatut reunaosat tukeutuvat kehän-suuntaisiin palteisiin 13. Tällöin on myös edullista, jos reunaosat ovat hieman kartiomaisia, niin että ne tukeutuvat esijännitettyinä rungon 1 sisäkehälle. Ylimenoalueilla on 30 reunaosiin peltimuoto-osien 11', 11" kartiomaisten osien väliin sijoitettu O-rengas 14, joka myös lepää putkirungon 1 sisäkehällä, niin että molemmat peltimuoto-osat 11', 11" ja runko 1 ovat tiivistetyt toisiaan vastaan. Tiivisteren-kaan 10 vastaanottamiseksi tukiosan muodostavat molemmat 35 levynmuotoiset levymuoto-osat 11', 11" voidaan pistehitsauksella liittää yhdeksi kappaleeksi, jolloin O-rengas 14 on 5 71609 reunaosien ulkopuolella ja siksi se liukuu putkirunkoon 1 si-säänvietäessä rungon cisäkehällä; mutta on myös mahdollista panna molemmat levynmuotoiset levymuoto-osat 11', 11" erillisinä sisään palloventtiiliin, niin että O-rengas 14 voi-5 daan viedä sisään erikoisemmin kehää 1 hankaamatta.

Palloventtiilin valmistuksessa voidaan joko ensiksi valmistaa toiselle puolelle sylinterimäinen runkopääteosa 1', sitten viedä sisään peräkkäin tukiosa 11, pallo 6 ja toinen tukiosa 11 ja tarkistaa niiden oikea asento rungossa 1, 10 minkä jälkeen suoritetaan muut putkirungon 1 muodonmuutokset. On kuitenkin myös mahdollista panna muotoilemattomaan putkeen sisäosat 10, 11, 6 ja vasta sitten suorittaa kaikki putken muotoilut samanaikaisesti. Kartiomulma et = 50° takaa tällöin, että akselinsuuntainen etäisyys väliosien 12 sisä-15 pintojen välillä ei putkitoleranssien vuoksi vaihetele liian paljon. Kiinnitettäessä palloventtiilin sisäosia 10, 11, 6 oikeaan rungon kohtaan voidaan ennen rungonmuotoilua myös huolehtiakiristyslaitteella siitä, että tukiosia 11 niiden ulkokehälllä siirretään niin paljon toisiaan vastaan, että 20 levymuoto-osat 11', 11" kartiomaisessa osassa muuttavat muotoaan ja lepäävät esijännitettyinä tiivistysrenkaalla 10. Sellainen joustava esijännitys on ennen kaikkea tarpeen suu-remilla käyttöpaineilla, jotta myös tiivistysrenkaiden 10 jonkin asteisen kulumisen jälkeen pallon 6 puristus vielä 25 riittää. Esitetty rakenne tekee mahdolliseksi yhtä kappaletta olevalla putkimaisella rungolla varustetulla pallo-venttiilillä hitsausteknillisesti yksinkertaisen rakenteen, joka takaa varman toiminnan.

Kuvassa 2 estetyllä palloventtiilillä on yhdestä 30 putkesta valmistettu runko 31, missä myös karan 4 ohjaus on muodostettu itse putkesta. Rungossa 31 ei siten ole mitään hitsisaumaa. Muotoilulla putken ulkoseinälle muodostetut kartiomaiset väliosat 31', jotka sitten jatkuvat sylin-terimäisinä rungon pääteosina 31", muodostavat kartiokulman 35 <X= 60°. Käytettäessä normaalin toleranssin omaavaa putkea voi palloaukolla 40 mm kartiomaisten väliosien 31' sisäseinien välinen akselinsuuntainen etäisyys vaihdella noin 1,5 71609 nun ja jyrkkä kartiokulma ci sellaisessa tapauksessa ilman lisätoimenpiteitä riitä pitämään puristusta pallon 6 ja tii-visterenkaiden 10 välillä sallituissa rajoissa.

Kuvan 2 vasemmassa puoliskossa on esitetty kierretyt 5 suojaosat 32, jotka tukeutuvat kartiomaisella pinnalla väli-osan 31' sisäseinään, jolloin tiivisteenä on O-rengas 33. Toisessa päässä on tukiosalle 32 sijoitettu tiivistysrengas 10 tiivistykseksi palloa 6 vastaan, joka on yläosallaan tiivistävästä sijoitettu tukiosaan 32. Tukiosan 32 ja tiivistys-10 renkaan 10 väliin on kytketty lautasjousimainen ohjausosa 34, joka myös auttaa tasaamaan tiivistysrcnkaan 10 kulumisen pitemmän käyttöjakson aikana tai tasaamaan jännityksiä, jotka syntyvät rungon 31 muodonmuutoksista ulkoisten voimien vaikutuksesta tai termisistä syistä. Tukiosassa 32 on molem-15 pien päissä olevien tiivisteiden välisellä alueella uiko tai sisäpuoliset rengasurat 35, 36, jotka muodostavat akselin-suunnassa muotoa muuttavan toleranssinvastaanottajan.

Kuvassa 2 esitetyssä palloventtiilissä on runko 31, jossa väliosien 31’ kartiomaisten sisäosien akselinsuuntai-20 nen suurin etäisyys on toleranssien määräämä. Toleranssi-vastaanottajan muoto ei siten ole muuttunut ja tukiosan 32 rengasurien 35, 36 seinät ovat samansuuntaiset. Siinä tapauksessa, että toleranssien vuoksi valmistuksen yhteydessä syntyy pienempi akselinsuuntainen välimatka kartiomaisten 25 sisäseinien välillä, tulisi tukiosa 32 sen vuoksi akselin-suunnassa lyhennetyksi, että seinä 37 rengasurien 35, 36 välillä muuttuisi kartiomaiseksi; tällöin litistyy ohjausosan 34 säteettäinen osa. Tämän toleranssivastaanottajän muodon-muutosvastuksen tukiosassa 32 täytyy tällöin olla niin suu-30 ri, että runkoa valmistettaessa muodonmuutos tosin on mahdollista ilman tiivisterenkaan 10 vahingoittumista, mutta lopputilanteessa käyttöpaineen alaisena laakeroimaton pallo 6 tulee varmasti tuetuksi ilman akselinsuuntaisia lisäsiir-tymiä. Tällä tavalla voidaan siis putken muotoa ulkoa päin 35 muutettaessa tasoittaa vahvuustoleranssien vaatimat akselin-suuntaiset etäisyydet kartiomaisten sisäseinien välillä, il- 7 71609 man että tukiosien 32 putken muodonmuutosvaiheen jälkeen täytyy tulla siihen kiinteästi yhdistetyksi.

Oikea puoli esittää peltimuoto-osan muotoisen tukiosan 40 rakenteen, joka ottaa tiivistysrenkaan 10 tiivistävästi 5 vastaan sisävaipalle. Tukiosalla 4C on tosin akselin suunnassa vähäinen oma jousto, mutta se ei voi ottaa vastaan kyseisiä suuria toleransseja. Tämän vuoksi on ohjausosan 41 ja tukiosan 40 väliin varattu muovirengas 42, joka esitetyssä tilanteessa (suurin akselinsuuntainen etäisyys) ei ole muut-10 tanut muotoaan. Putken paksuuden ollessa suurempi liikkuu putken muodonmuutoksen aikana tukiosa 40 (ohjausosan 41 litistyessä) lähemmäksi palloa 6, jolloin toleranssinvastaanot-tajaksi muotoiltu muovirengas 42 sen paksuuden pienentyessä muutaa muotoaan palstisesti sisäänpäin. Muovirengas 42 voi 15 olla esimerkiksi polytetrafluorietyleeniä (PTFE), tiivistys-rengas 10 sitävastoin lasikuituvahvisteista PTFEriä. Koska lasikuituvahvisteisen PTFE:n painekestoisuus on suunnilleen kaksi kertaa niin suuri kuin yksinkertaisen PTFErn, muuttaa tukiosan 40 toleranssin vaatima siirtyminen palloon 6 päin 20 PTFE-renkaan 42 muotoa eikä tiivisterenkaan 10 muotoa. Toleranssin vastaanottajaksi muotoillun muovirenkaan 42 muodostuminen kumielastisesta materiaalista olisi useimmissa tapauksissa epäsuotuisampi ratkaisu. Lähtien siitä, että kaikilla kumielastisilla materiaaleilla on alempi lämpötilankes-25 tävyys kuin PTFE:llä, täytyisi toleranssin vastaanottaja muotoilla huomattavasti pitemmäksi, jotta kysymyksessä oleville muodonmuutostenle tiivisterenkaan 10 kautta pallolle 6 vaikuttavat voimat voitaisiin pitää yhtä suurina. Tarpeen vaatiessa täytyisi myös joustavaa muovia oleva toleranssin-30 vastaanottaja olla osaksi sisäänohjattu. Sama pätee metalli-jousesta muodostetulle toleranssinvastaanottajalle, koska tämän samoin yllä esitetyistä syistä täytyisi olla pitempi kuin ennen kaikkea plastisesti muotoaan muuttava tolerans-sinvastaanottaja.

Claims (5)

71 609

1. Palloventtiili, jossa on runko, joka venttiili koostuu putkenmuotoisesta päätyosasta (1', 31") ja siihen nähden 5 laajennetusta keskiosasta (1, 31), joka on liitetty pääty-osaan kartiomaisella väliosalla (12, 31'), jonka kartiokulma on vähintään 30°, ja keksiosaan laakeroidusta, käyttökaran (4) avulla ulkoa kierrettävästä pallosta (6), joka on tiivistetty ainakin yhdellä tiivistysrenkaalla (10), joka on so- 10 vitettu runkoa vasten tuettuun tukiosaan (11, 32, 42), tunnettu siitä, a) että koko runko (1, 12, 1'; 31, 31', 31") on tehty hitsaamattomasti yhdeksi kappaleeksi päätyosien kanssa, jotka molemmilta sivuilta liittyvät keskiosaan kartiomaisten 15 väliosien välityksellä, b) että pallo (6) on sovitettu kahden, kuhunkin tukiosaan (11, 32, 42) sovitetun tiivistysrenkaan väliin, ja c) että tukiosat tiivistetysti tukeutuvat kartiomai-siin väliosiin (12, 31').

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palloventtiili, tunnettu siitä, että tukiosan (32; 40) sisältävään voimavirtaan, joka tukee palloa (6) kartiomaista väliosaa (12; 31') vasten, on kytketty edullisesti plastisesti muotoaan muuttava toleranssinvastaanottaja (35, 36; 42), jonka 25 muoto muuttuu helpommin kuin tiivistysrenkaan (10), mutta on käyttöolosuhteissa pallon (6) kuormituksella käytännöllisesti katsoen muotoaan muuttamaton.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen palloventtiili, tunnettu siitä, että yhtä yhtä kappaletta oleva tu- 30 kiosa (32) itse on muotoiltu muotoaan muuttavaksi toleranssinvastaanotta jaksi.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen palloventtiili, tunnettu siitä, että toleranssinvastaanottaja (42) on muotoiltu tukiosan (40) kehän kanssa tiivistetyn tiivis- 35 tysrenkaan (10) akselin suuntaiseksi tueksi. 9 71609

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen palloventtiili, tunnettu siitä, että toleranssinvastaanottaja (42) on muovinen rengas, jonka muodon muuttuvuus on suurempi kuin tiivisterenkaan (10) materiaalilla.