SE466812B - Kalottventil med daempningsorgan i form av glest foerdelade staenger - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 466 812 vilken kännetecknar de anordningar som bygger på plattformade, perfo- rerade dämparelement för att istället uppnå en mer steglös minskning av trycket, vilket ytterligare kan sänka ljudnivån. Ännu ett syfte är att kunna tillverka dämpningsorganet huvudsakligen av stångstål i standarddimensioner genom enkla klippníngs-, bocknings- och svetsningsoperationer och utan utnyttjande av dyrbara formnings- verktyg eller omfattande maskinbearbetning, såsom borrning, svarvning och fräsning.

Vidare är företrädesvis ett syfte med en utvecklingsform av uppfin- ningen att de delar av dämpningsorganet vid en kalottventil som är vända mot den öppning i ventilhuset där ventilsätet är anordnat, skall uppta en cirkelsektor från vridningscentrum som är väsentligen lika stor som den cirkelsektor som upptas av stängningsorganet.

Dessa och andra syften kan uppnås därigenom att uppfinningen känne- tecknas av vad som anges i de efterföljande patentkraven.

Ytterligare kännetecken och aspekter på samt fördelar med uppfinningen framgår av följande beskrivning av ett par föredragna utföringsformer.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande beskrivning av ett par föredragna utföringsformer kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. l utgör en planvy av ett ventilhus och en ventilkropp med ett stängningsorgan i form av en sfärisk kalott och med ett dämp- ningsorgan enligt en första utföringsform av uppfinningen, varvid vissa partier av ventilhuset är bortskurna, Fig. 2 visar en axiell sektion II-II i Fig. 1, Fig. 3 visar en sektion genom ventilkroppen och dämpningsorganet utmed linjen III-III i Fig. 2, 10 15 20 25 30 35 Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig. 10 ll 12 13 utgör en perspektivisk vy av ventilkroppen med dämpningsorga- net, utgör en planvy av en ventilkropp jämte ett dämpningsorgan enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen, visar den andra utföringsformen i en vy VI-VI i Fig. 5, utgör en sektion VII-VII i Fig. 6, utgör en planvy av en ventilkropp enligt en tredje föredragen utföringsform, utgör en vy IX-IX i Fig. 8, visar ventilkroppen enligt denna tredje utföringsform i en sektion X-X i Fig. 8, utgör en planvy av en fjärde utföringsform av uppfinningen, varvid stängningsorganet utgörs av en spjällskiva, visar en axiell sektion XII-XII i Fig. ll, och visar en sektion tvärs mot vridningsaxeln utmed en linje XIII-XIII i Fig. 12.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning först till Fig. l-4 betecknas ett ventilhus allmänt med siffran l. Ventilhuset 1 är delbart i två delar utmed ett delningsplan 2. Ventilhuset har en inloppsöppning 3 och en utloppsöppning 4.

(Inloppsöppningen 3 kan dock även fungera som utloppsöppning och vice versa.) I den del av ventilhuset l, där inloppsöppningen 3 är belägen, finns ett ventilsäte 5 med en tätningsyta 6. En flödespassage i ven- tilhuset mellan inloppsöppningen 3 och utloppsöppningen 4 har beteck- nats 7. I ventilhuset 1 finns en ventilkropp 8 med ett stängningsorgan som på i och för sig känt sätt har formen av en sfärisk kalott 9, som 10 15 20 25 30 35 466 812' är förbunden med en vridningsaxel 10 via ett par sidoskänklar 11.

Vridningsaxelns 10 vridningscentrum har betecknats 12. Sidoskänklarna 11 är även förbundna med varandra genom en förstärkande tvärbom 13, som är parallell med vridningscentrum 12. Den sfäriska kalottens 9 sfäriska yta 14 utgör stängningsorganets tätningsyta, som är anordnad att samverka med tätningsytan 6 på ventilsätet 5.

Ett ljudreducerande dämpningsorgan har betecknats 20. Dämpningsorganet 20 är symmetriskt omkring ett plan 21 som sammanfaller med vridnings- centrum 12 och med den sfäriska kalottens 9 centrum. Dämpningsorganet 20 innefattar enligt den i Fig. 1-4 visade utföringsformen första däm- parelement bestående av en mängd dämparstänger 22a, 22b, 23a, 23b, 23c, 24a, 24b, vilka enligt utföringsformen är raka och sträcker sig i en längsriktning som är parallell med nämnda vridningscentrum 12 på tre olika nivåer räknat från nämnda vridningscentrum 12 i det sfäriska utrymme som beskrivs av den sfäriska kalottens 9 tätningsyta 14 och sidoskänklarnas 11 utsidor vid ventilkroppens 8 vridning omkring dess vridningscentrum 12. Vidare innefattar dämpningsorganet 20 andra däm- parelement i form av cirkelbågformigt böjda byglar 25, 26 och 27 mel- lan de båda sidoskänklarna ll. Byglarna 25, 26, 27 bildar tillsammans med sidoskänklarna 11 och den sfäriska kalotten 9 en konstruktion i form av en korg, som definierar dämpningsorganets 20 ytterkontur. De första dämparelementen - stängerna 22a, 22b, 23a, 23b, 230, 24a, 24b - är väsentligen jämnt fördelade i denna korg så att de glest fyller den. Ändarna på vissa av dämparstängerna, nämligen de stänger som betecknats 22a och 23a är genom svetsning förbundna med byglarna 25 respektive 26, medan ändarna på övriga dämparstänger är fastsvetsade vid sidoskänklarna ll. Vidare är samtliga dämparstänger fastsvetsade vid ett par plattjärn 28, 29, som är anordnade i ett centralt plan i nämnda korg vinkelrätt mot nämnda symmetriplan 21. Såsom framgår bäst av Fig. 3 är de båda plattjärnen 28, 29 anordnade mellan de olika nivåerna i vilka de raka dämparstängerna är monterade.

Samtliga dämparelement består av stålstänger med cirkulär tvärsektion, varvid avståndet mellan närliggande stänger på samma nivå är flera gånger större än stängernas diameter, och avståndet mellan nivåerna är 10 15 20 25 30 35 466 812 åtminstone större än stängernas diameter. Som resultat uppnås en effektiv ljuddämpning, samtidigt som minskningen av flödet genom den helt eller delvis öppna ventilen blir måttligt.

Utföringsformen enligt Fig. 5-7 avser också en kalottventil med ett dämpningsorgan 20'. Detta skiljer sig från det föregående därigenom att de första dämparelementen inte i samtliga fall är raka, parallella eller anordnade i sammanfallande plan på olika nivåer. Istället är dessa avvikande element bockade i plan som är parallella med planet 21 växelvis i riktning mot kalotten 9 och i motsatt riktning. De är mon- terade på samma sätt som motsvarande stänger i föregående utförings- form. De bockade stängerna har betecknats 22b', 22d', 22f', 22h', 23a', 23c', 23d', 23e', 23g', 23h', 23j', 24a', 24c', 24d', 24f', 24g', 24i', och de raka dämparstängerna har betecknats 22a', 22o', 22e', 22g', 22i', 23b', 23f', 23i', 24b', 24e', 24h'. Vidare finns tre stödskenor, som betecknats 28', 29' och 29a' vilka förstyvar konstruk- tionen, och är utformade så att de passar såväl de raka stängerna som de bockade dämparstängernas bockningsmönster. Tvärbommen 13' är platt. Dämpningsorganet 20' är i övrigt utformat på samma sätt som i föregående utföringsform. Syftettmed de omväxlande raka och bockade dämparstängerna är, bland annat genom en utpräglad asymmetri i arrangemanget av dämparstänger, att ytterligare öka dämpningseffekten, särskilt då ventilen har stor öppningsvinkel eller är helt öppen.

Vid utföringsformen enligt Fig. 8-10 har ventilkroppen för en kalott- ventil samma konstruktion som i de båda tidigare utföringsformerna och är också avsedd att användas i ett ventilhus av det slag som visas i Fig. l. Dämpningsorganet, som betecknats 20", har däremot getts en väsentligt annan utformning. En likhet med den första utföringsformen är dock att dämpningsorganet innefattar dels första dämparelement i form av raka stänger, dels andra dämparelement i form av byglar. De första, raka dämparelementen har betecknats 31-52 och är tjugoen till antalet.

De andra bygelformade dämparelementen är liksom de första dämparele- menten 31-52 osymmetriskt anordnade relativt planet 21 i dämpnings- LJ 10 15 20 25 30 35 466 812 organet, som allmänt betecknats 20". På den sidan av dämpningsorganet 20" som är vänd mot ventilsätet 6 (som markerats med spöklinjer i Fíg. 10) finns fem bygelformade dämparelement 54-58. De båda först- nämnda byglarna 54, 55 är anordnade i väsentligen radiella plan, sam- manfallande med ventilkroppens 8" vridningscentrum 12, medan de tre byglarna 56, 57, 58 är anordnade i parallella plan vinkelräta mot pla- net 21. Då ventilen är helt öppen är bygeln 56 anordnad centralt i ventilens inloppsöppning, medan de båda byglarna 54, 55 respektive 57, 58 är jämnt fördelade på ömse sidor om mittbygeln 56. Hela passagen genom ventilen kommer sålunda i området för ventilsätet 6 att fyllas av de glest fördelade, bygelformade dämparelementen 54-58. På dämp- ningsorganets 20" andra sida finns två bygelformade, andra dämparele- ment 59, 60, som är anordnade i plan vinkelräta mot planet 21 på nivåer mellan vridningscentrum 12 och kalotten 9. Samtliga bygelfor- made dämparelement 54-60 är med sina ändar fastsvetsade vid sidoskänk- larna ll. Liksom vid de föregående utföringsformerna bildar de bygel- formade, andra dämparelementen 54-60 tillsammans med kalotten 9 och sidoskänklarna 11 en korg, men denna är enligt denna utföringsform osymmetrisk, såsom framgår främst av Fíg. 9. Den är även något "djupare" än i de två tidigare utföringsformerna, vilket förbättrar dämpningseffekten. Dämpningseffekten förbättras även av det starkt oregelbundna fördelningsmönstret hos de första, stångformade dämpar- elementen 31-52, men genom att dämparelementen är förhållandevis glest fördelade vinns den goda dämpningseffekten inte på bekostnad av en väsentlig minskning av flödet genom ventilen.

De första dämparelementen 31-52, vilka har formen av raka stänger, är anordnade i nämnda korg men är inte direkt förenade med denna. Istäl- let är de monterade i två parallella plattor 61, som är vinkelräta mot vridningscentrum 12. Värdera plattan 61 har den väsentliga formen av en halv cirkelskiva och är anordnad på varsin sida om ett symmetriplan X-X mellan tvärbommen 13' och kalotten 9, och är fastsvetsad vid dessa båda element. Tvärbommen 13' har formen av en platt balk med balkens ena breda sida vänd mot vridningscentrum 12. I plattorna 61 finns genomgående hål för dämparstängerna 31-52. Dämparstängerna sträcker sig genom dessa hål och är fastsvetsade på plattornas 61 från sym- 10 15 20 25 30 35 Jä- CH CN CO a-å NJ metriplanet vända utsida. Dämparstängernas 31-52 ändar är fria. Plat- torna 61 med dämparstängerna 31-52 bildar sålunda ett dämparpaket i form av en integrerad, sammanhållen enhet, som kan tillverkas separat och monteras i den "öppna korgen". Detta dämparpaket fixeras därefter genom att skivorna 61 fastsvetsas vid byglarna 54-60 och vid kalotten 9, varefter även tvärbommen 13' monteras och fastsvetsas vid skivorna 61. Förutom att erbjuda en mycket god dämpningsverkan, vilken även innefattar ventilens helt öppna läge, erbjuder utföringsformen sålunda också betydande tillverkningsmässiga fördelar.

I Fig. 11-13 betecknas ett ventilhus allmänt med siffran 101, och en täckbrícka, som kan sägas utgöra en del av ventilhuset, har betecknats 102. Ventilhuset har en inloppsöppning 103 och en utloppsöppning 104.

Mellan ventilhusets huvuddel och täckbrickan 102 finns en sätesring 105, vars inre kant uppvisar en tätningsyta 106. En flödespassage i ventilhuset mellan inloppsöppningen 103 och utloppsöppningen 104 har betecknats 107. I ventilhuset finns en ventilkropp i form av en spjällskiva 109, som är förbunden med en vridningsaxel 110. Vridnings- axelns vridningscentrum har betecknats 112. Spjällskivans 109 runtom- gående tätningsyta 114 är anordnad att samverka med tätningsytan 106 på sätesringen 105. Ventilen visas i Fig. 11-13 i spjällskivans 109 helt tíllslutande läge. Ventilen öppnas genom att vridspjället 109 vrids från den visade positionen 90° medurs med hänvisning till Fig. 13. Spjällets övre halva 115 vrids vid öppnandet alltså i rikt- ning mot öppningen 103, det vill säga mot trycksidan, medan den nedre halvan 115 vrids mot utloppsöppníngen 104, det vill säga från tryck- sidan. Den sida på spjället som är vänd mot inloppsöppningen 103 har benämnts framsida 117, och den sida som är vänd mot utloppsöppningen 104 benämns följaktligen baksida 118. Spjället 109 och sätesringen 106 är enligt utföringsformen utformade på samma sätt som enligt den kana- densiska patentskriften No 1 131 607 och utgör därför i och för sig inte någon del i den föreliggande uppfinningen.

Spjället och ventilsätet kan ha även annan utformning än den visade.

Det för uppfinningen kännetecknande nya ligger i utformningen och arrangemanget av de dämpningsorgan på spjället 109, vilka har beteck- 10 15 20 25 30 35 466 812 nats 12OA och 12OB. Det första dämpningsorganet 120A är anordnat på baksidan 118 av den övre halvan 115 av spjällskivan, vilken vrids mot trycksidan vid ventilens öppnande, medan det andra dämpningsorganet 12OB är anordnat på framsidan 117 av den halva 116 av spjället 109 som vrids från trycksidan vid ventilens öppnande.

I Fig. 11-13 visas nämnda andra dämpningsorgan 120B i tre olika vyer och skall här närmare beskrivas. Ett första dämparelement bestående av en till cirkelbågform böjd stålstång har betecknats 121. Denna är med sina ändar fastsvetsad vid spjällskivans 109 framsida 117 och ligger i ett plan A som är parallellt med vridningsaxelns vridningscentrum 112 och vinkelrätt mot det plan B som definieras av den runtomgående kon- taktlinjen mellan spjällets och sätesringens tätningsytor 114 respek- tive 106. Tre ytterligare, till cirkelbågform krökta dämparstänger har betecknats 122, 123 och 124. Dessa tre dämparelement, vilkas radier varierar, såsom framgår av Fig. 11, är med sina ändar fastsvetsade mot det första dämpningselementet 121 och är anordnade i tre olika plan, som är vinkelräta mot stångens 121 plan A och parallella med det ovan nämnda kontaktplanet B. I dämparelementets 123 plan finns vidare två ytterligare, raka dämparelement 125a, 125b och i dämparelementets 124 plan finns tre ytterligare, raka dämparelement 126a, l26b och 1260.

Mellan vart och ett av dämparelementens 122, 123 och 124 plan och mellan det sistnämnda planet och spjällskivans framsida 117 finns symmetriskt anordnat ett plattjärn 128, 129 respektive 130. De raka dämparelementen, vilka utgör de i kraven nämnda första dämparelemen- ten, är fastsvetsade vid plattjärnen 128-130. Dämparorganet 120B har sålunda den väsentliga formen av en "halv" korg bildad av de bågfor- made, andra dämparelementen 121-124, vilken "halva" korg är glest fylld av de raka, första dämparelementen 125a, 125b och 126a-c, vilka är förenade med de andra dämparelementen och med nämnda plattjärn till en enhet.

Det första dämpningsorganet 120A är konstruerat på i princip samma sätt som det andra dämpningsorganet 12OB, men denna "halva korg", som beskriver dämpningselementets 120A ytterkontur, är något djupare än vid det andra dämpningselementet 120B. Antalet dämparelement i korgen 41 10 15 20 25 30 35 466 812 är också något större, men fördelningen är utförd på i princip samma sätt. När ventilen är öppen blockeras sålunda fluidets flödesväg genom passagen 107 av de båda dämpningsorganen 12OA och l2OB vilka samverkar och tillsammans bildar ett integrerat dämpningsmedel i ventilen.

Claims (6)

pa C) 15 20 25 30 35 466 812 /0 PATENTKRAV A

1. Ventilanordning innefattande ett ventilhus (l) med ett inlopp (3), ett utlopp (4) och en flödespassage (7) däremellan, en ventilkropp (8) med ett stängningsorgan i form av en sfärisk kalott (9), åtminstone ett ventilsäte (6) i ventilhuset, en vridningsaxel (10) för vridning av ventilkroppen omkring ett vridningscentrum (12) mellan helt öppet läge, där nämnda stängningsorgan icke blockerar flödespassagen mellan inloppet och utloppet och ett helt stängt läge, där ventilkroppens stängningsorgan genom tätande kontakt mellan en tätningsyta på stängningsorganet och en tätningsyta på ventilsätet blockerar allt flöde genom nämnda passage, samt dämpningsorgan (20, 20', 20", l2OA, l2OB) anordnade på ventilkroppen inom det utrymme med formen av en del av en sfär som beskrivs av ventilkroppens ytterkontur vid ventil- kroppens vridning omkring vrídningsaxelns vridningscentrum, k ä n n e- t e c k n a d av att nämnda dämpningsorgan innefattar första dämpar- element (31-52) i form av en större mängd dämparstänger, vilka sträcker sig i en längsriktning som är väsentligen parallell med nämnda vridningscentrum och på flera olika nivåer räknat från nämnda vridningscentrum i nämnda utrymme, att byglar eller ramelement är anordnade såsom andra dämparelement (54-60) mellan element (11) i ventilkroppen vilka förbinder vridningsaxeln med den sfäriska kalotten, att nämnda andra dämparelement tillsammans med ventilkrop- pens nämnda förbindelseelement (ll) och nämnda sfäriska kalott bildar en korg som definierar dämpningsorganets ytterkontur, och att de förs- ta dämparelementen är väsentligen jämnt fördelade i och glest fyller nämnda korg.

2. Ventilanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att medelavståndet mellan de första dämparelementen är minst tre gånger så stort som de första dämparelementens tjocklek.

3. Ventilanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att medelavståndet mellan närliggande andra dämparelement är större än de andra dämparelementens tjocklek. 10 15 20 ia O\ O\ OD .ms !\J I/

4. Ventilanordning enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone huvuddelen av de första dämparelementen (31-52) är raka.

5. Ventilanordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone vissa av de första dämparelementen är bockade, upp- visande utbockningar i plan parallella med ett plan som sammanfaller med vridningsaxelns centrum och med stängningsorganets centrum.

6. Ventilanordning enligt något av kraven l-5, k ä n n e t e c k n a d av att de av nämnda andra dämparelement på korgens ena sida, vilka, då ventilen är helt öppen, är vända mot den öppning i ventilhuset där ventilsätet är anordnat, upptar en cirkelsektor från vridningscentrum som är huvudsakligen lika stor som den cirkelsektor som upptas av stängningsorganet, medan de av nämnda andra dämparelement vilka är anordnade på korgens andra sida upptar en väsentligt mindre cirkel- sektor.