SE432992B - Manover- och regleranordning for en ventil med ett domformat metallmembran - Google Patents

Description

7714786-6 dumsida och en membrankolv, vilken är anordnad att kontakta och bö- ja membranet och röra förslutningselementet i ingrepp med ventil- sätet och stänga ventilen.

Ventiler av detta slag med metallmembranelement är kända ge- nom amerikanska patentskrifterna 2 144 754, 2 277 394, 2 986 372 och 3 126 194.

Sådana kända ventiler har vanligen utnyttjat ett konvext krökt eller domformat membran med ett periferiellt kantparti av membranet anordnat mellan en skuldra på ventilhuset och en motsatt yta på en ventilkàpe eller hölje, sem är fäst via :meet för' ett tiiieiute hå- ligheten i detta. Det periferiella kantpartiet av membranet mellan de_mdtsatta ytorna bildar en potentiell läckväg mellan membranets fluidumsida och den motsatta sidan. w Om membranet har diametralt kontinuerlig kurvatur, kommer mot- satta anliggningsytor att bilda ett ringformigt spänningsomrâde om- givande membranets inre flexparti, vilket omrâde är känsligt för brott efter upprepad flexning av membranet. Tidigare kända ventiler har även utnyttjat en sfärisk form på kolven, som kontaktar membra- net, vilket ger ett cirkulärt utböjningsmönster hos membranet. Även om ett cirkulärt utböjningsmönster är tillfredsställande i många fall, deformerar den sfäriska kolvytan membranets hela centrala om- råde jämnt och åstadkommer radiellt tilltagande, koncentriska ring- formiga spänningsomràden, där spänningsframkallade sprickor i mem- branytan kan fortplanta sig i.en cirkulär bana kring membranet.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en an- ordning av i inledningen angivet slag, genom vilken nackdelarna hos de kända konstruktionerna undanröjes.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att nämnda yta har åt- minstone tvâ områden med olika krökning, av vilka ett har korsform och en lutning mindre än lutningen hos områden mellan korsets ben för att bilda en korsformig primär membranavböjande yta och avlast- ningsomrâden för partier av membranet mellan korsets ben, varvid kolvorganet är anordnat för axiellt inriktad rörelse med förslut- ningselementet och koncentriskt med membranet, samt organ för att axiellt förflytta kolvorganet i kontakt med membranets konvext krök- ta yta för att utböja denna och förflytta förslutningselementet i tätande ingrepp med ventilsätet. 771478 - 7 6 6 r Den skålformiga membrankolven 52 är utformad med en inre cylind- risk borrning 56, som slutar i en lagringsyta 58. Borrningen 56 är avsedd att glidbart uppta kragen 66 på spindeln och lagringsytan 56 är företrädesvis försedd med ett härdat metallinlägg_ för att förhindra slitage och deformation efter upprepad kontakt med den motsatta ytan på spindelkragen 66. Kolven 52 är även försedd med en membrankontak- tande yta 54 med i huvudsak konvex form vilken möter den cylindriska sidoväggen 55 vid en kant 59, såsom visas i fig 4.

Den konvexa membrankontaktande ytan 54 på kolven 52 är utförd med flera områden med olika krökning. Den membrankontaktande ytan är utformad med ett sfäriskt krökt omrâde med i huvudsak korsform 00.

Den sfäriskt krökta korsformiga ytan 60 är symmetrisk med avseende på kolvens 52 axel och korsets ben 61 sträcker sig utåt till den periferi- ella kanten 59 på den membrankontaktande ytan 54, se fig 4 och 7. Fy- ra likformigt anordnade plana ytor 62 är anordnade utmed den periferi- ella kanten 59 mellan korsets ben 61, se fig 4, 5 och 6. De plana ytorna 62 är anordnade med en lutningsvinkel, som är större än den krök- ta ytans 60 lutning, exefnpelvis med en vinkel av ca 78 till 82° mot kolvens 52 axel, när den sfäriska ytan har en radie av ca 11 cm. Den sfäriskt krökta ytans 60 radie är företrädesvis ungefär densamma eller något större än radien hos det motsatta sfäriskt krökta domformade inre partiet 44 på membranet 42. Kolvens 52 periferiella Vägg 5 har en diameter, som företrädesvis är mindre än membranets 42 aktiva diame- ter 45. Membrankolvar med diametrar på ungefär 2/3 delar av membranets aktiva diameter har visat sig fullt tillfredsställande.

Kolvens 52 membrankontaktande yta 54 är även försedd med ett plant centrumparti 64 med ungefär samma eller något mindre diameter än skiv- spindeln 21 på motsatta sidan om membrankonstruktionen 42.

Den sfäriskt krökta korsformiga ytan 60 ger ett korsformigt pri- märt membranutböjningsmönster, när kolven förflyttas av inställninge- spindeln för att föra förslutningselementetåo till stängt läge under förmedling av membranet 42 och skivspindeln 21. De plana områdena 62 bildar avlastningsområden för partier av membranet mellan benen 61 på det korsformiga primära utböjningsmönstret 60. De plana områdena 62 deformerar membranet i mindre utsträckning än de sfäriskt krökta benen 61 och avlastar därigenom i viss utsträckning den totala spänningen i membranet under deformationen och eliminerar skapandet av koncentriskaa ringformiga spänningsomràden, där spänningsframkallad sprickning i mem- branytan fortplantar sig i en cirkulär bana kring membranet. 7714786-6 5 r När det skivformiga förslutningselementet 20 vilar på ventilsätet_ 18 för att stänga ventilen, såsom visas i fig 2, utgör det plana cirku- Iära centrumområdet 64 på den membrankontaktande ytan 54 ett tillräck- ligt område för att överföra den nödvändiga kraften för att hålla för- slutningselementet 20 i stängt läge mot fluidumtrycket i inloppspassa- gen 11 utan att framkalla för höga lokala påkänningar i membranet 42 mellan membranytan 54 och spindeln 21.

Ventilens funktion kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig 1 och 2. I fig 1 visas en ventil med en sätesportdiameter av oa 5 cm i öppet läge med skivan på avstånd från ventilsätet 18. I detta läge pressar fjädern 51 och fluidumtrycket i passagen 11 ventilspindeln 21 och skivan 20 mot öppet läge, varvid ytterligare axiell rörelse för- hindras genom spindelns 21 kontakt med membranets 42 undre yta. Den motsatta domformade sidan av membranet 42 kontaktar ytan 54 på kolven 52, som antingen kan ligga på avstånd från eller vila mot huven 54 för att förhindra ytterligare uppåtriktad rörelse av membranet 42 och skivspindeln 21.

För stängning av ventilen vrides ratten 69 för att överföra axiell rörelse till den ventilreglerande spindeln 65 och kragen 66. I den på ritningarna visade ventilen blir detta en nedåtriktad rörelse för att deformera membranet 42 och förflytta spindeln 21 och skivan 20 ungefär 8 mm för att stänga ventilen, såsom visas i fig 2. I det stängda läget ingriper den ringformiga sätesytan 22 på skivan tätande med ventilsätet 18 för att förhindra fluidumström genom ventilen, När man önskar öppna ventilen, roteras ratten 69 i motsatt riktning för att lyfta spindeln 65 och kragen 66 till det i fig 1 visade läget. Förslutningselementet 20 förflyttas då till öppet läge under inverkan av kraften från fjädern 51 och trycket i inloppspassagen 11.

Såsom tidigare beskrivits är spindeln 65 försedd med en krage 90 med en radiellt riktad arm 91, som är glidbart upptagen i en axiell slits 78 i bygelorganet 70, vilket förhindrar rotation av spindeln 65. Även om rotation av spindeln kan tillåtas i en del applikationer, åstad- kommes bättre resultat genom användning av den beskrivna icke roterande spindeln 65, som förhindrar överförande av torsionspåkänningar på mem- branet 42.

I endera läget, antingen ventilen är öppen eller stängd, är ventil- anordningen tätad mot fluidumläckage från hushåligheten mot atmosfären genom membrankonstruktionen och den periferiella svetsen, som fixerar_ membranet vid huven, vilka tillsammans bildar en metallbarriär som av- 7714786-6 9 ftätar det ihåliga partiet av ventilhuven, och av den periferiella svetsen mellan ventilhuven och ventilhuset för tätning; :not läckage nellan dessa komponenter.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den visade utfííi-in 3:;- formen utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentšcrav.

Claims (4)

7714786-6 Patentkrav

1. l. Mæïñmr- odlreqkuanonüüng för en ventil med ett domformat metallmembran, som är fixerat i en hushålighet för att avtäta ett område på membranets konvext krökta sida från'fluidet på dess motsatta sida, innefattande ett förslutningselement (20), vilket är anordnat på membranets (42) fluidumsida för axiell rörelse mot och bort från ett ventilsäte och kolvorgan (52) med en konvext krökt membrankontaktande yta (54) vänd mot membranets konvext krökta yta, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda yta har åtminstone två områden (6l,62) med olika krökning, av vilka ett (61) har korsform och en lutning mindre än lutningen hos områden mellan korsets ben för att bilda en korsformig primär membranamáfiande yta och avlastningsområden för partier av mem- branet mellan korsets ben, varvid kolvorganet (52) är anordnat för axiellt inriktad rörelse med förslutningselementet (20) och koncentriskt med membranet, samt organ (65,69,67,79,89) för att axiellt förflytta kolvorganet i kontakt med membranets konvext krökta yta för att utböja denna och förflytta förslut- ningselementet i tätande ingrepp med ventilsätet.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den membrankontaktande ytan (54) har ett plant centrumparti (64).

3. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den korsformiga ytan (61) har sfärisk krökning och att områdena mellan korsets ben är plana ytor (62).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att krökningsradien hos den sfäriskt krökta korsformiga ytan (61) är åtminstone lika stor som krökningsradien hos den motsatta ytan på membranet (42).