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L'invention est relative aux valves pour conduites à fluide sous pression et plus spécialement à des perfectionnements dans les robinet-vannes et aux dispositifs d'étanchéité ou joint, de grais- sage et d'équilibrage de la pression pour ces vannas .
Des robinet-vannes sont d'usage courant dans l'industrie . actuellement et alors que de telles vannes et en particulier celles à olé conique lubrifiée procurent généralement un service satisfai- sant dans la plupart des applications, telles que construites an- térieurement, oes vannes ont été sujettes à certains inconvénients qui, ainsi qu'il sera plus complètement décrit ci-après, tendent à accroître leurs frais de fabrication et d'utilisation, à racoour- cir leur durée de service et à gêner le fonctionnent des vannes, spécialement lorsqu'il s'agit de pressions de conduites relative-
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ment élevées .
C' est le but principal et l'objet de l'invention de prévoir des ensembles nouveaux et perfectionnés de robinet-vannes dans les- quels les inconvénients enumérés et d'autres désavantages des cons- tructions de vannes antérieures sont évités par un nouvel arrange- ment structural et de nouveaux moyens de scellement, d'équilibrage et, ou de lubrification .
Une des faiblesses des constructions de robinet-vannes an- térieures est la difficulté de sceller positivement les tiges de manoeuvre des vannes pour préven@@ les fuites de lubrifiant ou du fluide des conduites autour de ces tiges. Cette difficulté résulte de la nécessité de prévoir un ajustement à jeu entre les tiges des vannes et les alésages des corps dans :Lesquels les tiges tournent , Les clés des vannes sont normalement maintenues en alignement centré convenable dans le corps de vanne par des surfaces de portée coopé- rantes, ordinairement'coniques, formées dans les parois du corps de vanne et sur la clé plutôt qu'en ajustant étroitement les tiges de la clé dans le corps à l'effet d'éviter des frais excessifs d'usi- nage .
Il en résulte la nécessité de sceller dans ces vannes un jeu nnulaire de largeur appréciable plutôt qu'une portée ordinaire de tourillon . En outre, la structure de scellement utilisée doit être efficace pour les pressions de fluide des conduites et du lubri- fiant lesquelles sont nettement élevées dans beaucoup d'applications, et elle doit être capable de résister aux actions corrosives de tous fluides avec lesquels elle peut venir en contact .
Un grand nombre de dispositions ou formes différentes de joints à rotation ont été proposées pour des robinet-vannes, mais toutes comportent des limitations réduisant sérieusement la désirabilité de leur utilisation . Des joints annulaires dits "0-ring" tels que mon- trés par le brevet des Jetais Unis Clade 2.651.490 présentent les avantagea de la simplicité et du bas prix mais n'ont fournis qu'un
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scellement imparfait et une durée de vie relativement courts . L'e@@ paoe de jeu nécessaire entre la tige de la clé et le sorps.de garnie permet la déformation du 0-ring dans l'espace de jeu lors de l'ap- plication de la pression fluide de même que lors des mouvements
de soulèvement de la clé, et la portion déformée de l'anneau est alors susceptible de destruction ou usure par les surfaces en rotation re- lative du corps de vanne et de la clé à moins que les bords de ces surfaces n'aient été arrondies avec soin et polies
En outre,
la portion du 0-ring qui pst détone dans 1 espace de jeu ne procure qu'un joint relativement médiocre à la tige de la clé et elle peut former liaison entre la tige et lecorps de vanne et ajouter ainsi à la force requise pour fais.- tourner la clé ou la déplacer axialement par soulèvement hydraulique de la ma- nière caractéristique dans ces vannes
La demanderesse a constate que ces inconvénients des scel- lements ou joints conventionnels des tiges des vannes peuvent être évités et que l'on peut obtenir une action de scellement grandement améliorée par l'emploi d'un anneau composite comprenant un anneau de profil en L d'une matière à faible
frottement et un 0-ring élas- tique placé dans l'angle de l'anneau en L, l'anneau en L servant prévenir ou à réduire la déformation de l'O-ring dans l'espace de jeu entre le corps de vanne et la tige et à procurer un scellement étanche aux fluides positif autour de la tige de la clé
Conformément à l'invention, les deux anneaux qui, ensemble, forme l'ensemble de joint perfectionné sont arrangés de manière telle dans la vanne que plus la pression de fluide contre laquelle le scellement doit réagir est élevée et plus ils forment étroite- ment joint sur le corps de vanne et la tige . En même temps, tou- tefois, le faible frottement de l'anneau en L facilite la rotation de la olé de vanne et également son mouvement de soulèvement axial .
Conformément, un autre objet de l'invention est de prévoir des ensembles de joint nouveaux et perfectionnés pour vannes à clé
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et semblables, caractérises par une longue durée de service, une action de joint optimum et l'absence d'action restrictive sur le mouvement relatif dLéments entre lesquels ils forment scellement .
Plus spécifiquement, un objet de l'invention est de prévoir des ensembles de joint nouveaux pour vannes à clé et semblables, comprenant une paire d'anneaux emboités dont l'un est généralement de profil en L et fabriqué à l'aide d'une matière flexible et a faible frottement et l'autre est un 0-ring en matériau élastomère disposé dans l'angle de l'anneau en L, l'ensemble étant agencé de manière de l'anneau en L supporte et protège le 0-ring .Le 0-ring présentera de préférence des diamètres interne et externe tels qu'il* soit déformé par l'introduction dans la vanne de façon à présenter une section généralement ovale,
en pré-solliaitant ainsi l'anneau en L associé en engagement étanche aux fluides avec la tige de vanne et le 0-ring en engagement analogueavec le boitier qui l'entoure
C'est également un objet de l'invention de prévoir des moyens pour monter de tels ensembles de joint dans des vannes à clé et semblables et de permettre une introduction et un enlèvement ra- pide ou aisé des ensembles de joint pour le service ou le remplace- ment
Une autre faiblesse caractéristique des constructions an- térieures de vannes à clé conique concerne les effets des pressions élevées des conduites sur le fonctionnement de la vanne .Suivant le sens de la conicité de la clé et la disposition et les dimensions de la ou des tiges de la olé, l'accroissement de la pression de conduite peut, dans les constructions antérieures,
agir pour dé- placer axialement la clé soit dans une direction l'écartant de son siège en permettant la faite du fluide de la conduite et du lubri- fiant untre les surfaces d'appui du corps do vanne et la clé dès lors séparées, soit dans une direction coinçant la clé tellement fort dans son siège que la rotation de la clé est rendue très dif- ficile si pas impossible par des moyens ordinaires.
Divers systèmes
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pour équilibrer les prouvions afin de réduis ou opprimer ces
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v ¯: t 4 t:; ont été ant:rieura;4z' I wpo ^ér riis. sueur.., à la connais- ;-;ill1ce de la demanderesse, n'offre la simplicité -le structures la souplesse d'application et d'autres avantagea qui caractérisent les dispositions de -vannes équilibrées de la présente invention.
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Brièvement décrits 1"équilibrage de vannes à clé conique Con- formes à l'invention est effectué en prévoyant des prolongements ou tiges cylindriques twx deur 8:'t:r.0!lli'!ït:$ de la clé de vanne co- nique, chaque prolongement étant pourvu d'un scellement radial et ayant son extrémité externe :=,3:..:E#:e 8. la pression atmosphérique, taiidio que la clé est h::'..L:. ,a...¯ c:usr?--. étiu'3 a- .. or. influencée si on le désire, suivant les ;; ;j,-"",lu6s eu sora,;¯3. drci-se relatives des deux tiges de -:...Iil1.GS 0 :0<::
l'y'%-' ,-;.'1¯a'''D ,.i. ';i2:.'. située à 11(;;:t:"j.l.'3,i::'L-" té la plus large de la clé r> oni.ca. est établie légèrement plus é- troite que celle de l'autie extrémité, à l'effet.de réaliser une faible sollicitation hydraulique destinée à appliquer plus ferme- ment la clé conique dans son siège . Cette sollicitation tend à croître avec l'accroissement de la pression de la conduite en pro- curant ainsi les forces d'application de la clé sur son siège plus importantes généralement désirées aux pressions de conduite élevées à l'effet de prévenir les fuites entre les surfaces d'appui de la vanne .
par suite, un autre objet de l'invention consiste à prévoir des assemblages de vannes à clé conique nouveaux et perfectionnés, dans lesquels l'organe format clé est établi pour utiliser la
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pression de conduite 'd-uno nouvelle !I1fJ.nièr<J à l'effet de procura l'action d'applicatior- de la clé sur son siège .
Plus apéoifiiaeuiont, un objet de l'invention consiste à prévoir ne nouv0",nY- amclIlbll1e;eD de vanneH fi clé conique, ûns les- quel. la pre.=do. de conduite est utilise pour, pratiquent, rendre la '016 librement flottante, ou procurer une force d'applica- 't3 on cl la clé ,3on ;3:L:ge qui c1:0:11; dunn un rapport désiré avec la protsnjon df- cOl1'1,lLe
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Ces objets et d'autres objets. caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement unoore de la description détaillée qui suit en liaison avec les dessins annexés sur lesquels.
Fig.l est une coupe axialepratiquée dans une disposition de vanne à clé réalisant l'invention ; Fi.2 est une coupe fragmentaire suivant la ligne 2-2 de la Fig.l, illustrant les rainures de graissage de la vanne; Fig.3 est une vue de détail fragmentaire montrant unE partie de l'ensemble de joint ou scellement de la Fig.1 considérablement agrandi; et
Fig.4 est une coupe axiale dans une vanne à clé modifiée,. con- venant spécialement' aux applications pour des pressions de conduites relativement basses .
En référence aux dessins, sur lesquels les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner des parties ou organes ana- logues, la vanne à clé lubrifiée, désignée généralement 10 dans la Fig.l, comprend des structures de scellement et d'équilibrage con- formes à l'invention .
Dans la figure 1 il est prévu un corps de vanne ou bottier 11 avec un passage 13 le traversant pour l'écoulement du fluide et un passage transversal comportant une portion de siège de vanne conique comprenant une surface de siège conique supérieure 15 et une surfa- ce de siège conique inférieure 17 procurant des surfaces de siège ou d'appui annulaires radiales et de butée pour une clé conique 19 traversée par une lumière 21 comme indiqué par les lignes pointil- lées 22 sur la fig.1, la clé de vanne étant représentée en position ouverte dans cette figure .
La clé de vanne 19 comporte des surfaces de siège ou d'appui coniques supérieure et inférieure, 23 et 24, coopérant respective- ment avec les surfaces de siège ou d'appui supérieure et inférieure 15 et 17 du corps de vanne . Une tige do clé cylindrique 25 est formée d'une pièce avec ou autrement fixée à la clé 19 au dessus de la sur-
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face d'appui 23 et s'étend vers le haut en dehors du. voxpc de -vanne 11 . Une tige analogue 26 peut être prévue à X9 extrémité" inférieure de la clé de vanne comme représente La <tiZ,:i; de clé supérieure 25 peut comporter une tête 27 de section carrée eorame illustrer ou de toute autre forme, grâce â quoi la tête peut être engagée et amenée
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en rotation à l'aide d'une clé ou outil analogue .
Lorsque la clé
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de manoeuvre est appliquée à la téta 27 e'b amenée en rotation, la
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clé 19 peut tre tournée entre des positions ouverte e fermée dis= tantes de 90ce la rotation étant limitée pas? uns bagua d'arrêt 29 convenablement serrée de façop détachable ou S..1.'t;-JemenÍ montée sur la tige 25, et comportant 12Xf. bras ou rebord 910:1,,'.:' }.0:1; d- arrêt 3] engageant une saillie solidaire 53 du -oosps ùo Ym1e il de-as 'i6' positions distay.K2g de ,010, fi }!C..Z' lltiilter la il101.riJ'eme;n--;;
de la clé Intér1e-ù.reüen:til la tige 25 'est pourvue c1 tJun alésage f1::1r,t3 , axial 35 qui est en com#anicatîon ol.'!.Ve:çtel1 par des trous transvasa saux 37 et 38 située à son 0<:t;'émité i:nfé3"ia1re aveo une chambre à lubrifiant 39 du corps ère 'VQazmej cette -oham!or.3 entourant la clé
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19 dans un emplacement adjacent de son extrémité étroite supérieure*
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L'alésage 35 peut eontenirs en 'L1Ia ensemble vissée une soupape de retenue à bille 41 pour prévenir l'écoulement asoendant et 19éhap= pement de lubrifiant de la chambre 39v ;
, et une vis lousnante 43 pour le lubrifiants qui comporte une têts de manoeuvre 45 s5 étendant au.
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dessus de la tige 25
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Comme il est montré sur les figures z et 20 la surface de la clé de vanne 19 comporte quatre rainures longitudinales 46v 47o 48 et 49 espacées entre-elles de 90e Les rainures 4"ut et 48 com- muniquent, à leurs extrémités inférieures,, avec une r::*4. -,2, ani3U laire 50 s'étendant autour de la surfaoe d'appui conique ;n..'.h-iwre 24 de la clé, comme illustré par la 3?igor 1 leurs extrémités sa
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périeures, les rainures 47 et 48 communiquent avec une rainure affilié
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laire 51 du corps de vanne 11 faisant partie de la chambre lubri- fiant 39 .
Les raîrb;Lru,3 46 et 49 ne communiquent pas à leurs extré-
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mités avec les rainures 50 et 51 mais pénètrent dans les étendues des surfaces d'appui supérieures 15 et 23 et des surfaces d'appui inférieures 17 et 24 du corps de vanne et de la clé, respective- ment, comme représenté
La surface d'appui 15 du corps de vanne 11 est établie avec quatre courtes rainures longitudinales également espacées :52, 53 54 et 55, qui s'étendent vers le bas à partir de la rainure 51 .
La surface d'appui 17 est établie avec quatre courtes rainures longitudinules également espacées 52',53', 54' et 55' . les rai- nures 52-55 débouchent par conséquent, à leurs extrémités supé- rieures, dans la rainure annulaire 51 du corps de vanne et s'éten- dent le long de la surface d'appui 15, avec un écartement de 90 pour venir en recouvrement avec les extrémités supérieures des rai- nures 46 et 49 de la clé lorsque cette clé est à l'une ou l'autre extrémité de son déplacement de 90 , grâce à quoi lorsque la clé occupe la position d'ouverture de la figure 1, et lorsqu'elle se trouve tournée de 90 dans la position fermée de la vanne, pour la- quelle la lumière 21 de la clé est normale au passage 13,
les rai- nures 46 .et 49 sont toutes deux en communication avec l'agencement de rainure annulaire de la surface d'appui 15 et avec la rainure annulaire 50 par les rainures courtes 'du corps .
Après enlèvement de la vis à lubrifiant 43 de l'alésage 35 de la tige de clé 25, du lubrifiant en bâton ou autre forme peut être introduit dans le sommet de l'alésage 35 . La vis à lu- brifiant est alors insérée et amenée en rotation dans l'alésage 35 pour placer sous pression le lubrifiant qui s'y trouve, de maniè- re à le refouler vers le bas à travers la soupape de retenue 41, les trous transversaux 37 et 38 et dans le réservoir 39 . Le lubri- fiant ainsi mis sous pression dans le réservoir 39 remplit la rai- nure annulaire 51 du corps de valve et également les courtes rainu- res longitudinales 52-55 s'y reliant .
Si la clé de vanne se trou- ve en position de pleine ouverture comme montré sur les fibres 1
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et 2, ces rainures du corps de vanne 52-55 sont chacune en soldai- dence avec une des rainures 46-49 de la clé de vanne, en fournissant ainsi du lubrifiant sous pression aux rainures de la clé de vanne et aux surfaces d'appui dans lesquels elles s'étendent . Du lubri- fiant sous pression s'écoule également à travers les rainures de la clé 46-49 à la rainure annulaire 50 dans la surface d'appui co- nique inférieure 24 de la clé de vanne 19 .
Lorsque la clé est tournée de 90 à partir de la position de la Fig.l, c'est à dire dans la position de fermeture complètele circuit de distribution de lubrifiant décrit plus haut est prati. quement le même, sauf que les rainures longitudinales de la clé @ 49 sont déplacées de 90 de façon que la rainure 46 se trouve main- tenant en coincidence à ses extrémités apposées avec les coupure rainures 53 et 53', et les autres rainuresde clé 47-49 sont con- nectées de façon correspondantes .
Ainsi dans chacune des positions de fonctionnement à 90 de la clé, le réservoir à lubrifiant comprenant l'espace de l'alésage 35 et la chambre 39 est relie, par les systèmes de rainures décrias plus haut avec les surfaces de siège 15,17,23 et 24 du corps et clé de vanne, le lubrifiant étant déplacé dans le système jusqu'au mo- ment ou le réservoir éloigné et les rainures sont entièrement rem- plis de lubrifiant . lorsque la clé est tournée pour ouvrir ou fer- mer la vanne, ce lubrifiant des rainures est répandu sur les sur- faces de siège pour les lubrifier et procure un scellement plasti- que contre l'échappement du fluide de conduite .
Une rotation poursuivie de la vis h lubrifiant 43 placera le lubrifiant de l'espacedu réservoir au. dessusde l'extrémité étroits de la clé sous une pression croissante . Cette génération de près sion contre une extrémité de la clé exerce une action de soulève- mentou de vérin hydraulique sur la clé pour la déplacer axialement et séparer les surfaces de siège supérieures du corps do vane et do la clé 15 et 23 ot les surfaces de siège inférieures 17 et 24,
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afin de libérer la clé si elle était "gelée" ou difficile à tour- ner Du. lubrifiant sous pression dans la rainure annulaire 50 de la surface de siège 24 contribuera également à l'action de vérin ou sou- lèvement si la clé se trouve dans l'une de ses positions extrêmes de 90 , positions dans lesquelles du lubrifiant sous pression est fourni à la dite rainure . Toutefois, la dite action à l'extrémi- té supérieure de la vanne est, en raison des étendues effectives relatives sur lesquelles agit la pression du lubrifiant, beaucoup plus grande qu'une telle action à la rainure 50 et est plus qu'alé- quate seule pour libérer la clé en vue de sa rotation .
Il est à noter que cette action de soulèvement ou de vérin à l'extrémité su- périeure de la clé permet le soulèvement et la libération de la clé dans des positions intermédiaires aussi bien que dans les po- sitions de pleine ouverture et pleine fermeture, et permet égale- ment la libération de la clé même lorsque ses rainures à lubrifiant sont obstruées
En outre, la clé, lorsqu'elle est gelée peut, si nécessaire, ê- tre détachée de son siège en frappant sur l'extrémité externe de la tige de la clé .
Comme noté plus haut, la tige de clé 25 et l'alésage dans le corps 11 à travers lequel s'étend la tige ont des diamètres relatifs propres à procurer un jeu annulaire 56 donnant un ajustement lâche de la tige et de l'alésage, la clé étant maintenue convenablement alignée dans le corps 11 par les surfaces de siège de la clé et du corps , 15, 17, 23 et 24 plutôt que par le tourillonnement étroit des tiges de clé dans le corps de vanne . L'échappement de lubri- fiant de la chambre à lubrifiant 39, vers le haut, à travers le jeu annulaire 56 est positivement empêché par l'emploi du nouveau joint radial 57 .
Conformément à l'invention, cejoint 57 comprend un manchon à bride ou anneau de section en L, 59, et un 0-ring 61 disposé dans
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l'angle de l'anneau 59 comme montré . La partie annalairè 0St0c dant axial ea eut ou cylindrique de l'anneau en L 59, fait joint à glissement et rotation contre la périphérie cylindrique de la tige de clé 25, et la partie annulaire s'étendant radialement ou bride plate de l'anneau en L fait joint contre un épaulement plan 62 for-
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mt5 dans le corps 11 . l'0-ring 61 forme alors joint entre l'anneau en L 59 et l1alésage du corps Il là où il est élargi pour former la chambre à lubrifiant 39 .
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Le Nouvmar'' aial de l'anse b1 (J de joint répondant à la pures- sion dLi ou :.t'ésu.1'ta1; -:. ###, ---s 08.11.8051 e?-h 1illiité d'une part par 1* épaulèrent. 62 d:;;);1B le eo.:pa 11 et d8 J:e par" ... #:" épaulement 63 foxaé .se..= le oliapeau ou bouchon 19 à se '..,:ou sa lis tige 25 . l'anneau en L, 59, est fabriqué de préférence en une matière très l'aide mais flexible d'élasticité limitée, ayant un bas coeffi- cient de friction par rapport au métal de la tige 25
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La composition plastique, dénommée "Teflon" que la de']18.nd:.'ss-, se peut fabriquer en polymérisant du tétrafl1.1c-'oé'Ghylène suivant, la méthode du. brevet .i:
i.U"A. 2m393957 de Biubaker a été trouvée très satisfaisante, en particulier en raison de ses bonnes carac-
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éristiques de frottement, 'bien que d'autres matières, comme notas- ment cuir, Néoprene et semblables puissent être utilisées en :!:'empla= cement" L t e,111.1 eau 59 est léger , non métallique résistant à 1! atta- que chimique par la plupart des lubrifiant? et des fluides de conduite et montre une grande stabilité de dimensions l.u:w=sx'. esi chauffé .
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Z 0--râ.r 61 est lui-même de type conventionnel et petit être fabriqué en caoutchouc, naturel ou synthétique, ou en autre maté- riau éh:¯:t.o;1lè:i:'e approprié, et il a de préféresee des diamètres in- terne et externe tels qu'à la mise en place dans la vanne il est déformé pour devenir généralement de section ovale j Gomme représenté, pour assurer ainsi que l'anneau, en L, 59,
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soit pré-sollicité ou pressé en engagement avec la tige 25 et que l'0-ring, à l'emlacement de son diamètre externe engage à joint la paroi qui l'entoure du corps de vanne, même en l'absence de p ression fluide dans la chambre à lubrifiant 39 .
En fonctionnement, du lubrifiant sous pression de la chambre à lubrifiant 39 agit directement sur l'ensemble de joint 57 pour le solliciter vers le haut contre l'épaulement 62 du corps 11 . L'an- neau en L en plastique à faible friction 59 fait étroitement joint autour de la tige 25, qui toutefois tourne dans l'anneau, et l'O- ring élastomère 61 fonctionne comme un joint statique vis avis du corps 11 et, comme noté, agit également comme organe de pré-sollici- tation pour l'anneau en L, le repoussant fermement en engagement avec la tige 25 sur toute sa circonférence .
Du fait qu'il a peu ou pas d'élasticité, l'anneau en L, 59, ne se déforme pas dans le jeu annulaire 56 entre la tige de la clé et le corps de vanne même à des pressions de conduite relativement élevées, et même à de telles pressions la clé de la vanne peut li- brement tourner et se déplacer axialement dans l'ensemble de joint en raison des caractéristiques de faible friction de l'anneau en L, 59, en facilitant ainsi grandement le soulèvement ou dégagement de la clé de la manière décrite plus haut
Si on le désire, un joint anti-poussière 64 en feutre, cuir ou autre matière appropriée peut être prévu entre le collier d'ar- rêt 29, la tige 25 et le corps 11 pour prévenir la pénétration de poussière et autre matière étrangère dans l'espace de jeu annulaire 56 entre le corps de vanne et la tige de la clé .
La tige 26 plongeant à l'extrémité inférieure de la clé 19 est également pourvue, comme montré.d'un joint radial 65, de pré- férence analogie de structure au joint 57 décrit plus haut .
La tige et joint inférieures sont logés dans un alésage à gra- din 66 de la face interne d'une plaque de fermeture 67 fixée de fa- çon détachable, par les boulons 69, au corps 11 et fermant l'extré-
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mité inférieure de l'alésage de la clé dans le corps de vanne .Une garniture 71 entre le corps de vanne et la plaque empêche les fuites par ce joint, l'épaisseur de la garniture employée étant choisie pour donner le degré de compression convenable d'une rondelle élas- tique 73 interposée entre l'extrémité inférieure de la tige de clé 26 et le fond de l'alésage en gradin 65 dans laquelle la tige est reçue .
Cette rondelle élastique 73 est de préférence agencée pour coagir avec le corps de vanne de manière à procurer une butée posi- tive pour limiter le Gouvernent axial de la clé ressort chargeant la clé,73, peut avoir des caractéristiques d'affaisement sous charge approximativement constantes, au moins dans une partie substantielle de l'intervalle permis de mouvement de la clé, de manière à rendre la force appliquant la clé sur son siège indépendante de la position verticale de la clé et des influences des tolérances de fabrication.
En outre, l'engagement de la rondelle élastique 73 avec le fond de l'alésage 65 dans la plaque 67 procure une butée positive limitant le mouvement descendant de la clé et, conformément, limi- tant également 1 Epaisseur maximum du film de lubrifiant entre les surfaces coniques de siège de la vanne , Ceci prévient la séparation excessive des surfaces de siège avec la perte qui en résulte de lu- brifiant et le scellement imparfait, et assure également que l'épais- seur de film initialement établie pour le graissage de la vanne sera optimum pour la meilleure action de scellement et de lubrification ,
La disposition de butée présente un avantage particulier dans les vannes à scellement de tige et équilibrage de la clé conformé- ment à l'invention,
pour la raison que des moyens de butée positifs permettent 1'emploi do pressions de ressorts de charge notablement moindres qu'il n'a été possible j .jqu'à présent . Conformément, la charge dE la clé pour toutes conditions données d'écoulement devien- nent dépendant-s dans une moindre mesure du ressort de charge utili- sé et dans une m@sure pl @s grande de l'équilibrage par pression flui
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de de le clé, et c: o;nr,:: :
d:118 a réalisation proférée de l'inven-. tion,la charge appliquée par la pression fluide est négligeable aux basses pressions de conduite et croit dans un rapport pré- déterminé désixé avec une pression de conduite croissante, il devient possible de construire des vannes à clé de manière à n'avoir que le minimum de charge requis sur la clé pour empe- cher les fuites à une pression de conduite donnée existante et à des pressions de conduite relativement basas, pour avoir une charge notablement réduite et un fonctionnement résultant plus
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aisé . n même tômpa la neuve] Te disposition '''' sr:;; 1len,,,;r:.4;
tige de c lé de l'invention c t.-a,it avec le ressort plus Ié¯ r de chargement de la clé pour permettre le soulève [ncnt et d,.:>2.- gement de vannescolléesà l'aide de pressions de lubrifant no-
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tpblarrant réduites.
Comme noté plus haut, l'extrémité la -olus large de la clé 19 peut comporter une perforation 70 reliant les passages de conduite 13 et 21 et l'espace 78 au dessous de la clé et une per- foration 79, ou autre ouverture, peut éga.lement être prévue dans la plaque de fermeture 67 pour placer l'espace ou étendue au dessous de la tige 26 de la clé de vanne 19 à la?'pression at-
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mosphcrjaue. for COYlsérnlH.....4; à l'extrémité supérieure de la. clé la pression fluide agira, vers le haut sur une étendue nette égale à l'étendue en section de la tige 25 au scellement 57.
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l'extrémité inf81içure de la clé, la pression fluide agira vers le bas sur une étendue nette é :,-.1(;; à l'étendue en section de la tige 26 à son scellement 69. Ces extrémités des deux tiges sont exusC;s :t la mission atmosrzêxinua .
J-î tes deux t5,,.:s de In clé 25 et 26 sont établies de section droitu é:::1.Je aux points ou elles traversent leurs scelle- ments ispctifu, la niusaion do la conduite anira nlors sur la. clé de façon C:,:,l,\;j dans lus deux Huns de façon ?' rendre la. for- ce d1 npplicrti on sur Hon si¯:;e du la cté complètement in<l1'{;:n- d!-,nt,u du if ri.::;¯un du cu,¯du.t,u, or obturant fjinsi. les V;""lt8-
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ges caractéristiques de vannes à clé flottante conventiolles, sans la complexité mécanique et les couts de fabrication plus élevés de celles-ci.
La condition idéale pour la plupart des applications toute- fois, exige que la force d'application sur son siège de la clé croisse légèrement avec une pression de conduite croissante. Ceci est aisément obtenu dans les vannes à clé de l'invention en ren- dant la lise supérieure 25 légèrement plus grande en section droi- te que la tige inférieure 26. Ceci étant fait la pression de con- duite agit vers le haut sur la clé de vanne sur une étendue effec- tive plus grande; de façon correspondante que: celle sur laquelle elle agit vers le bas sur la clé, se traduisant par une légère sollicitation hydraulique poussant la clé vers le haut et plus fermement dans son siège.
Comme visible, la force ascendante' net- te sur la clé augmentera avec la pression croissante de conduits dans tout rapport désira suivant le rapport desétendues de sec- tion droite des tiges qui a été chdsi.
Si on le désire, des moyens peuvent être prévus pour fermer l'alésage 79 de la plaque 67 afin d'empêcher la pénétration de matières étrangères dans la vanne ou des fuites à partir de celle- ci, ces moyens de fermeture étant ouverts ou enlevés avant d'action- ner la vanne à l'effet d'obtenir l'équilibrage hydraulique comme décrit et le fonctionnement plus aisé de la vanne qui lui est attri- buable.
En référence à la fig.4, on a représenté une forme modifiée de vanne à clé qui omet l'équilibrage hydraulique de la fig.l et est par suite spécialement appropriée aux applications de basses pressions dans lesquelles une action de coincement accrue avec une pression de conduite croissante ne prote pa.s à objection.
Comme représenté, le corps 80 est formé à son extrémité in- férieure par une claque 82, de préférence @ acier fort fixée par des boulons 83 au corps 11. Une garniture annulaire 85 peut être prévue pour faire joint entre le corps l@ et un diaphragme 87, de
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préférence ce métal mince. flexible, couvrant la surface supérieure de la plaque 80.Un trou fileté 89 dans l@ ilieu de la plaque 80 reçoit un ergot 90 à tête externe 91 pourvu, d'une fente 92 pour, un tournevis ou outil analogue nropre à faire tourner l'ergot pour son ajustement axial.
Un écrou de blocage 93 peut être prévu pour fixer l'ergot en position de réglage.
L'extrémité supérieure de l'argot 90 comporte ,comme montré, une dépression sphérique recevant une partie sphériquement déformée du diaphragme o7. Vis à vis de l'ergot 90 une bille d'acier 95 re- pose dans la déformation snhérique du diaphragme @7 et est pressée vers le bas confia le diaphragme et l'ergot par un fort ressert en disque 96 mnté dans un évidement 97 de l'extrémité inférieure de la clé 98, et supporté écarté du fond 99 de l'évidement à sa périnhé- rie par un épaulement annulaire 100 formé dans la paroi de l'évidement
La modification de la fig.4 diffère de celle de la fig.l en ce que le scellement radial 101 de la tige supérieure 103 dans la fig.4, qui est la même que le scellement 57,
est maintenu en place par un ensemble amovible comprenant une rondelle de garniture 105 et un anneau fendu 107 engagé dans une rainure annulaire 109 formée dans la paroi de l'a@sage 111 du corps, à travers lequel s'étend la tige de la clé. Cet arrangement est avantageux, en particulier en ce qu'il permet l'enlèvement et le remplacement du joint 101 sana enlèvement de la clè du corps de vanne, lejoint étant soule- vé hors du corps par application d'une pressiond de lubrifiant ou d'autre manière appropriée après avoir tout d'abord enlevé le collier de butée détachable 113,. l'anneau fendu 107 et la rondelle de garni- ture 105.
Comme il ressort de ce qui précède , les caractéristiques des vannes à clé, du scellement de lubrification et d'équilibrage de l' invention offrent @@ncoup d'avantagerimportants sur les construc- tions antérieures, principalement un rendant la fabrication plus ai- sés et abaissant lus finisdu celle-ci ,par un meilleur scellement à l'encontre de l'échappement de lubrifiant et de fluide de conduite
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et par un fonctionnement amélioréspécialement, en ce qui concerne le soulèvement par le lubrifiant decla clé et son équilibrage con- tre les effets des pressions de conduite.
Bien que l'invention ait été décrite en référence aux vannes du type à clé lubrifiée,il doit être entendu qu'elle est applicable également aux vannes à clé et autres d'autres types.
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The invention relates to valves for pressurized fluid pipes and more especially to improvements in gate valves and to sealing or gasket, lubricating and pressure-balancing devices for these valves.
Gate valves are commonly used in industry. presently and while such valves, and in particular those with lubricated conical oil, generally provide satisfactory service in most applications, as previously constructed, these valves have been subject to certain drawbacks which, as will be expected. more fully described below, tend to increase their manufacturing and operating costs, shorten their service life and interfere with valve operation, especially when it comes to relative line pressures.
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ment high.
It is the main object and object of the invention to provide new and improved sets of gate valves in which the enumerated drawbacks and other drawbacks of previous valve constructions are avoided by a new arrangement. - structural element and new means of sealing, balancing and / or lubrication.
One of the weaknesses of prior gate valve constructions is the difficulty of positively sealing the operating stems of the valves to prevent leakage of lubricant or fluid from the lines around these stems. This difficulty arises from the need to provide a clearance fit between the valve stems and the body bores in which: where the stems rotate, The valve keys are normally kept in proper centered alignment in the valve body by seating surfaces cooperating, usually conical, formed in the walls of the valve body and on the wrench rather than tightly fitting the shanks of the wrench into the body to avoid excessive machining costs.
This results in the need to seal in these valves a nnular clearance of appreciable width rather than an ordinary journal seat. In addition, the sealing structure used must be effective for the fluid pressures of the lines and the lubricant which are markedly high in many applications, and it must be able to withstand the corrosive actions of any fluids with which it can. come in contact.
A number of different arrangements or forms of rotary joints have been proposed for gate valves, but all have limitations seriously reducing the desirability of their use. So-called "0-ring" annular gaskets as shown by United Jetais Clade 2,651,490 have the advantages of simplicity and low cost but have only provided
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imperfect seal and a relatively short lifespan. The clearance required between the key shank and the packed sorps.de allows the 0-ring to deform in the clearance space when applying fluid pressure as well as during movements
lifting of the key, and the deformed portion of the ring is then susceptible to destruction or wear by the relative rotating surfaces of the valve body and of the key unless the edges of these surfaces have been rounded. carefully and polished
In addition,
the portion of the 0-ring which detonates in the play space provides only a relatively poor seal to the wrench stem and it can bond between the stem and the valve body and thereby add to the force required to do so. - turn the key or move it axially by hydraulic lifting in the characteristic way in these valves
The Applicant has observed that these drawbacks of the conventional seals or gaskets of the valve stems can be avoided and that a greatly improved sealing action can be obtained by the use of a composite ring comprising an L-shaped ring. of a low material
friction and an elastic 0-ring placed in the corner of the L-ring, the L-ring serving to prevent or reduce deformation of the O-ring in the clearance space between the valve body shank and to provide a positive fluid tight seal around the shank of the wrench
In accordance with the invention, the two rings which together form the improved seal assembly are arranged in the valve such that the higher the fluid pressure against which the seal is to react, the more closely they form a seal. on the valve body and the stem. At the same time, however, the low friction of the L-ring facilitates the rotation of the valve body and also its axial lifting movement.
Accordingly, another object of the invention is to provide new and improved seal assemblies for key valves.
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and the like, characterized by long service life, optimum seal action, and no restrictive action on the relative movement of elements between which they form a seal.
More specifically, an object of the invention is to provide new seal assemblies for keyed valves and the like, comprising a pair of interlocking rings, one of which is generally L-shaped and manufactured using a flexible and low friction material and the other is an elastomeric material 0-ring disposed in the corner of the L-ring, the assembly being arranged in an L-ring manner supports and protects the 0-ring .The 0-ring will preferably have internal and external diameters such that it * is deformed by the introduction into the valve so as to present a generally oval section,
thus pre-stressing the associated L-ring in fluid-tight engagement with the valve stem and the 0-ring in analogous engagement with the surrounding housing
It is also an object of the invention to provide means for mounting such seal assemblies in key valves and the like and to allow quick or easy introduction and removal of seal assemblies for service or maintenance. replacement
Another weakness characteristic of earlier conical key valve constructions relates to the effects of high line pressures on valve operation. Depending on the direction of the key taper and the arrangement and size of the valve stem (s). the oil, the increase in the pipe pressure may, in previous constructions,
act to move the key axially either in a direction away from its seat allowing the fluid in the pipe and the lubricant to form between the bearing surfaces of the valve body and the key therefore separated, or in a direction wedging the key so hard in its seat that the rotation of the key is made very difficult if not impossible by ordinary means.
Various systems
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to balance the proofs in order to reduce or oppress these
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v ¯: t 4 t :; were anterior: rieura; 4z 'I wpo ^ er riis. sweat .., to the knowledge of the applicant, does not offer the simplicity -the structures the flexibility of application and other advantages which characterize the balanced valve arrangements of the present invention.
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Briefly described, the balancing of conical key valves in accordance with the invention is carried out by providing extensions or cylindrical rods twx deur 8: 't: r.0! Lli'! Ït: $ of the valve key co- nique, each extension being provided with a radial seal and having its external end: =, 3: ..: E #: e 8. atmospheric pressure, taiidio that the key is h :: '.. L :., a. ..¯ c: usr? -. Etiu'3 a- .. or. Influenced if desired, according to the ;;; j, - "", lu6s eu sora,; ¯3. Drci-se relative to the two rods of -: ... Iil1.GS 0: 0 <::
the y '% -', - ;. '1¯a' '' D, .i. '; i2 :.'. located at 11 (;;: t: "jl'3, i :: 'L-" the widest part of the key r> oni.ca. is set slightly narrower than that of the other end, at The effect of achieving a low hydraulic stress intended to apply the conical key more firmly in its seat. This stress tends to increase with the increase in the pressure of the pipe, thus providing the application forces of the wrench on its seat larger generally desired at high line pressures to prevent leakage between the valve seating surfaces.
therefore, another object of the invention is to provide new and improved conical key valve assemblies, in which the key format member is set to use the
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driving pressure 'of a new! I1fJ.nièr <J to the effect of procured the action of applying the key to its seat.
More apéoifiiaeuiont, an object of the invention is to provide a new, nY- amclIlbll1e; eD of conical fi key valve, whereby the first = do of pipe is used to, practice, make the '016 freely floating, or provide an applica- 't3 on key, 3on; 3: L: ge which c1: 0: 11; dunn a desired ratio with the protsnjon df- cOl1'1, lLe
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These and other objects. characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly unoore from the detailed description which follows in conjunction with the accompanying drawings in which.
Fig.l is an axial section taken in a key valve arrangement embodying the invention; Fi.2 is a fragmentary section taken on line 2-2 of Fig.l, illustrating the lubrication grooves of the valve; Fig.3 is a fragmentary detail view showing part of the seal or seal assembly of Fig.1 considerably enlarged; and
Fig.4 is an axial section through a modified key valve ,. especially suitable for applications at relatively low line pressures.
With reference to the drawings, in which the same reference numerals are used to designate like parts or members, the lubricated key valve, generally denoted in Fig. 1, comprises sealing and balancing structures which are suitable for the purposes of forms to the invention.
In Figure 1 there is provided a valve body or casing 11 with a passage 13 therethrough for the flow of the fluid and a transverse passage comprising a tapered valve seat portion comprising an upper tapered seat surface 15 and a surface. this lower conical seat 17 providing radial annular seat or bearing surfaces and abutment for a conical key 19 through which a slot 21 passes as indicated by the dotted lines 22 in fig. 1, the valve key being shown in the open position in this figure.
The valve key 19 has upper and lower conical seat or bearing surfaces, 23 and 24, respectively co-operating with the upper and lower seat or bearing surfaces 15 and 17 of the valve body. A cylindrical key shank 25 is integrally formed with or otherwise secured to the key 19 above the overlay.
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bearing face 23 and extends upwards outside the. voxpc -valve 11. A similar rod 26 may be provided at the lower end of the valve key as shown in the upper key 25 may have a head 27 of square cross section as illustrated or in some other shape, whereby head can be engaged and brought
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rotating using a wrench or similar tool.
When the key
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operation is applied to the teta 27 e'b rotated, the
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key 19 can be turned between open and closed positions at a distance of 90 as the rotation is not limited? a stop bagua 29 suitably tightened in a detachable way or S..1.'t; -JemenÍ mounted on the rod 25, and comprising 12Xf. arm or ledge 910: 1 ,, '.:'} .0: 1; d- stop 3] engaging a projection 53 integral with the -oosps ùo Ym1e il de-as' i6 'distay.K2g positions of, 010, fi}! C..Z' lltiilter the il101.riJ'eme; n--; ;
of the internal key-ù.reüen: the rod 25 'is provided with a bore f1 :: 1r, t3, axial 35 which is in com # anicatîon ol.' !. Ve: çtel1 by transvasa s holes 37 and 38 located at its 0 <: t; 'emitted i: nfé3 "ia1re aveo a lubricant chamber 39 of the body era' VQazmej this -oham! or.3 surrounding the key
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19 in a location adjacent to its upper narrow end *
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Bore 35 can threaded together L1Ia a ball check valve 41 to prevent flow asoendant and 19 ehap = pment of lubricant chamber 39v;
, and a lousnante screw 43 for the lubricants which comprises an operating head 45 s5 extending to.
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top of the rod 25
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As shown in Figures z and 20 the surface of the valve key 19 has four longitudinal grooves 46v 47o 48 and 49 spaced 90 ° apart. The grooves 4 "ut and 48 communicate, at their lower ends, with a r :: * 4. -, 2, ani3U laire 50 extending around the conical bearing surface; n .. '. h-iwre 24 of the key, as illustrated by the 3? igor 1 their ends her
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lower, the grooves 47 and 48 communicate with an affiliated groove
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area 51 of valve body 11 forming part of lubricating chamber 39.
The raîrb; Lru, 3 46 and 49 do not communicate at their ends
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mated with the grooves 50 and 51 but penetrate into the extents of the upper bearing surfaces 15 and 23 and the lower bearing surfaces 17 and 24 of the valve body and key, respectively, as shown
The bearing surface 15 of the valve body 11 is established with four short equally spaced longitudinal grooves: 52, 53, 54 and 55, which extend downward from the groove 51.
The bearing surface 17 is established with four short equally spaced longitudinal grooves 52 ', 53', 54 'and 55'. the grooves 52-55 therefore open, at their upper ends, into the annular groove 51 of the valve body and extend along the bearing surface 15, with a spacing of 90 to come overlapping with the upper ends of the grooves 46 and 49 of the key when this key is at one or the other end of its movement of 90, whereby when the key occupies the open position of the figure 1, and when it is turned by 90 in the closed position of the valve, for which the light 21 of the key is normal to passage 13,
the grooves 46 and 49 are both in communication with the annular groove arrangement of the bearing surface 15 and with the annular groove 50 through the short grooves of the body.
After removing the lubricant screw 43 from the bore 35 of the wrench shank 25, lubricant stick or other shape may be introduced into the top of the bore 35. The lubricant screw is then inserted and rotated in the bore 35 to pressurize the lubricant therein, so as to force it downward through the check valve 41, the holes cross sections 37 and 38 and in the tank 39. The lubricant thus pressurized in the reservoir 39 fills the annular groove 51 of the valve body and also the short longitudinal grooves 52-55 connecting thereto.
If the valve key is in the fully open position as shown on fibers 1
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and 2, these valve body grooves 52-55 each match one of the valve key grooves 46-49, thereby providing pressurized lubricant to the valve key grooves and valve key surfaces. support in which they extend. Pressurized lubricant also flows through the keyways 46-49 to the annular groove 50 in the lower conical bearing surface 24 of the valve key 19.
When the key is turned 90 from the position of Fig.l, ie in the fully closed position, the lubricant distribution circuit described above is practiced. cally the same, except that the longitudinal grooves of the key @ 49 are displaced by 90 so that the groove 46 is now in coincidence at its ends affixed with the cut-outs 53 and 53 ', and the other key grooves 47 -49 are correspondingly connected.
Thus in each of the operating positions at 90 of the key, the lubricant reservoir comprising the space of the bore 35 and the chamber 39 is connected, by the groove systems described above, with the seat surfaces 15,17, 23 and 24 of the valve body and key, the lubricant being moved through the system to the time or the remote reservoir and the grooves are completely filled with lubricant. as the key is turned to open or close the valve, this groove lubricant is spread over the seat surfaces to lubricate them and provides a plastic seal against escaping line fluid.
Continued rotation of lubricant screw 43 will place lubricant from the reservoir space to. over the narrow end of the wrench under increasing pressure. This generation of pressing against one end of the wrench exerts a lifting or hydraulic cylinder action on the wrench to move it axially and separate the upper seat surfaces of the valve body and wrench 15 and 23 and the wrench surfaces. lower seats 17 and 24,
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in order to free the key if it was "frozen" or difficult to turn Du. lubricant under pressure in the annular groove 50 of the seat surface 24 will also aid in the jacking or lifting action if the wrench is in one of its extreme 90 positions, positions in which pressurized lubricant is supplied to said groove. However, said action at the upper end of the valve is, due to the relative effective ranges over which the lubricant pressure acts, much greater than such action at the groove 50 and is more than random. quate alone to release the key for rotation.
It should be noted that this lifting or ram action at the upper end of the key allows the key to be lifted and released in intermediate positions as well as in the fully open and fully closed positions. and also allows the key to be released even when its lubricant grooves are blocked
In addition, the key, when frozen can, if necessary, be detached from its seat by knocking on the outer end of the shank of the key.
As noted above, the key shank 25 and the bore in the body 11 through which the shank extends have relative diameters such as to provide annular clearance 56 giving a loose fit of the shank and the bore, with the key being held properly aligned in body 11 by the key and body seating surfaces 15, 17, 23 and 24 rather than by the tight journalling of the key stems in the valve body. The escape of lubricant from the lubricant chamber 39 upwards through the ring clearance 56 is positively prevented by the use of the new radial seal 57.
According to the invention, this joint 57 comprises a flanged sleeve or L-section ring, 59, and an 0-ring 61 arranged in
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the angle of the ring 59 as shown. The 0St0c axial or cylindrical annular portion of the L-ring 59, is slidably and rotated against the cylindrical periphery of the key shank 25, and the radially extending annular or flat flange of the ring in L joined against a flat shoulder 62 for-
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mt5 in the body 11. the 0-ring 61 then forms a seal between the L-ring 59 and the body bore II where it is widened to form the lubricant chamber 39.
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The Nouvmar '' aial of the handle b1 (J of joint responding to the pur- sion dLi or: .t'ésu.1'ta1; - :. ###, --- s 08.11.8051 e? -H 1illiité on the one hand by 1 * shoulder. 62 d: ;;); 1B the eo.:pa 11 and d8 J: e by "... #:" shoulder 63 foxaé .se .. = the oliapeau or cap 19 to itself '..,: or its stem lily 25. the L-ring, 59, is preferably made of a very helpful but flexible material of limited elasticity, having a low coefficient of friction with respect to the metal of the rod 25
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The plastic composition, called "Teflon" that the of '] 18.nd:.' Ss-, can be manufactured by polymerizing tetrafl1.1c-'oé'Ghylène following, the method of. .i patent:
i.U "A. 2m393957 from Biubaker has been found to be very satisfactory, in particular because of its good characteristics.
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friction characteristics, although other materials such as leather, neoprene and the like can be used in:!: 'location' L te, 111.1 water 59 is lightweight, non-metallic resistant to attack. than chemical by most lubricants and driving fluids and shows high dimensional stability read: w = sx '. esi heated.
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Z 0 - râ.r 61 is itself of the conventional type and may be made of rubber, natural or synthetic, or other suitable material éh: ¯: to; 1lè: i: 'e, and it has many Preferred internal and external diameters such that when it is placed in the valve, it is deformed to become generally of oval section j Gum shown, thus ensuring that the ring, in L, 59,
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either pre-loaded or pressed into engagement with the rod 25 and that the O-ring, at the location of its external diameter, engages the wall which surrounds it of the valve body, even in the absence of pressure fluid in the lubricant chamber 39.
In operation, pressurized lubricant from lubricant chamber 39 acts directly on seal assembly 57 to urge it upwardly against shoulder 62 of body 11. The low friction plastic L-ring 59 is tightly joined around the rod 25, which however rotates in the ring, and the elastomeric ring 61 functions as a gasket screw notice of the body 11 and, as noted, also acts as a pre-biasing member for the L-ring, pushing it firmly into engagement with rod 25 over its entire circumference.
Because it has little or no elasticity, the L-ring, 59, does not deform in the annular clearance 56 between the wrench stem and the valve body even at relatively high line pressures, and even at such pressures the valve key can freely rotate and move axially within the seal assembly due to the low friction characteristics of the L-ring, 59, thus greatly facilitating lifting or disengagement. of the key as described above
If desired, a dust seal 64 of felt, leather or other suitable material may be provided between the stop collar 29, the rod 25 and the body 11 to prevent the ingress of dust and other foreign material into the collar. the annular clearance 56 between the valve body and the key shank.
The rod 26 plunging into the lower end of the key 19 is also provided, as shown, with a radial seal 65, preferably similar in structure to the seal 57 described above.
The lower rod and seal are housed in a graded bore 66 in the inner face of a closure plate 67 detachably attached, by bolts 69, to the body 11 and closing the end.
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lower end of the key bore in the valve body. A packing 71 between the valve body and the plate prevents leakage through this seal, the thickness of the packing used being chosen to give the proper degree of compression d a spring washer 73 interposed between the lower end of the key shank 26 and the bottom of the stepped bore 65 in which the shank is received.
This spring washer 73 is preferably arranged to coact with the valve body so as to provide a positive stop to limit the axial governor of the wrench spring loading the wrench 73, may have approximately constant sag under load characteristics. , at least in a substantial part of the allowable range of movement of the wrench, so as to make the force applying the wrench to its seat independent of the vertical position of the wrench and the influences of manufacturing tolerances.
Further, the engagement of the spring washer 73 with the bottom of the bore 65 in the plate 67 provides a positive stop limiting the downward movement of the wrench and, accordingly, also limiting the maximum thickness of the lubricant film between. tapered valve seat surfaces, This prevents excessive separation of the seat surfaces with the resulting loss of lubricant and imperfect sealing, and also ensures that the film thickness initially established for lubricating the valve. the valve will be optimum for the best sealing and lubricating action,
The stop arrangement has a particular advantage in stem sealing and wrench balancing valves according to the invention,
for the reason that positive stop means allow the use of significantly less load spring pressures than has heretofore been possible. Accordingly, the wrench load for any given flow conditions becomes dependent to a lesser extent on the load spring used and to a greater extent on fluid pressure balancing.
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de of the key, and c: o; nr, :::
d: 118 a proffered realization of the invention. tion, the load applied by the fluid pressure is negligible at low line pressures and grows in a predetermined ratio unset with increasing line pressure, it becomes possible to construct keyed valves so as to have only the minimum load required on the wrench to prevent leakage at a given existing line pressure and relatively low line pressures, to have a significantly reduced load and resultant operation.
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easy. n same tômpa the new one] Te disposition '' '' sr: ;; 1len ,,,; r: .4;
key rod of the invention c t.-a, it with the spring plus Ié¯ r for loading the key to allow lifting [ncnt and d,.:> 2.- release of stuck valves using pressure no lubricant
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tpblarranting reduced.
As noted above, the la -olus wide end of the key 19 may include a perforation 70 connecting the conduit passages 13 and 21 and the space 78 below the key and a perforation 79, or other opening, can also be provided in the closure plate 67 to place the space or extended below the stem 26 of the valve wrench 19 at the at- pressure.
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mosphcrjaue. for COYlsérnlH ..... 4; at the top end of the. key the fluid pressure will act upwards over a net extent equal to the sectional extent of rod 25 at seal 57.
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the lower end of the key, the fluid pressure will act downward over a net extent é:, -. 1 (;; to the extent in section of the rod 26 at its seal 69. These ends of the two rods are exusC ; s: t the atmosrzêxinua mission.
Both t5 ,,.: S of In key 25 and 26 are established of straight section ::: 1. At the points where they cross their specific seals, the niusaion of the pipe will then be on the. key so C:,:, l, \; j in read two Huns so? ' make it. force d1 npplicrti on on Hon sī:; e du la cté completely in <l1 '{;: n- d! -, nt, u du if ri.:::;¯un du cu, ¯du.t, u, or closing fjinsi. the Vs; "" lt8-
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ges characteristics of conventional floating key valves, without the mechanical complexity and the higher manufacturing costs of these.
The ideal condition for most applications, however, requires that the force applied to the wrench seat to increase slightly with increasing line pressure. This is easily achieved in the key valves of the invention by making the upper strip 25 slightly larger in cross section than the lower rod 26. This being done the line pressure acts upward on the valve. valve key over a larger effective area; correspondingly than: the one on which it acts downwards on the key, resulting in a slight hydraulic stress pushing the key upwards and more firmly in its seat.
As can be seen, the net upward force on the wrench will increase with increasing duct pressure in any desired ratio depending on the ratio of the straight section expanses of the rods that has been set.
If desired, means may be provided to close the bore 79 of the plate 67 to prevent foreign material entering or leaking into the valve, such closure means being opened or removed. before actuating the valve in order to obtain hydraulic balancing as described and easier operation of the valve assigned to it.
Referring to Fig. 4, there is shown a modified form of key valve which omits the hydraulic balancing of Fig. 1 and is therefore especially suitable for low pressure applications in which increased jamming action with high pressure. of increasing conduct does not lead to objection.
As shown, the body 80 is formed at its lower end by a vamp 82, preferably strong steel fixed by bolts 83 to the body 11. An annular gasket 85 may be provided to form a seal between the body 1 and a. diaphragm 87, of
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preferably this thin metal. flexible, covering the upper surface of the plate 80. A threaded hole 89 in the middle of the plate 80 receives a lug 90 with an external head 91 provided with a slot 92 for a screwdriver or the like suitable for rotating the lug for its axial adjustment.
A locking nut 93 can be provided to fix the lug in the adjustment position.
The upper end of the slang 90 comprises, as shown, a spherical depression receiving a spherically deformed part of the diaphragm o7. With respect to the lug 90 a steel ball 95 rests in the snherical deformation of the diaphragm @ 7 and is pressed downwards confided the diaphragm and the lug by a strong tightening disk 96 mounted in a recess 97 of the lower end of the key 98, and supported away from the bottom 99 of the recess at its perinhery by an annular shoulder 100 formed in the wall of the recess
The modification of fig. 4 differs from that of fig.l in that the radial seal 101 of the upper rod 103 in fig. 4, which is the same as the seal 57,
is held in place by a removable assembly comprising a trim washer 105 and a split ring 107 engaged in an annular groove 109 formed in the wall of the body 111, through which the shank of the key extends . This arrangement is advantageous, in particular in that it allows the removal and replacement of the seal 101 without removing the key from the valve body, the seal being lifted out of the body by the application of lubricant or pressure. another suitable way after first removing the detachable stopper collar 113 ,. the split ring 107 and the packing washer 105.
As can be seen from the foregoing, the features of the key valves, lubrication and balancing seal of the invention offer many important advantages over prior constructions, primarily one making fabrication easier. and lowering the finish thereof, by better sealing against the escape of lubricant and driving fluid
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and by improved operation especially with respect to the lifting of the key lubricant and its balancing against the effects of driving pressures.
Although the invention has been described with reference to valves of the lubricated key type, it should be understood that it is also applicable to key valves and the like of other types.