BG64634B1

BG64634B1 - Устройство за клапан

Info

Publication number: BG64634B1
Application number: BG106163A
Authority: BG
Inventors: Per Lundqvist
Original assignee: Naf Ab
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2005-09-30
Also published as: EP1190193B1; ATE271669T1; DK1190193T3; US6520209B1; DE60012328T2; CZ20014307A3; HUP0201441A2; EE04505B1; DE60012328D1; AU5259800A; EP1190193A1; SE9902028D0; SK17112001A3; SK285708B6; UA71617C2; SE9902028L; PL352170A1; BG106163A; PL194030B1; SE516794C2

Abstract

Клапанът намира приложение в машиностроенето. Той е с подобрена конструкция. Състои се от клапанна обвивка (2) с вход (3) и изход (4), разположени за предпочитане на противоположните страни на обвивката (2). Клапанно тяло (5) с предимно цилиндричен канал (6) е осово монтирано в обвивката (2), между входа (3) и изхода (4), така че при напълно отворено положение на клапата (1) входът (3), изходът (4) и каналът (6) са разположени в права линия един спрямо друг. Предимно плоски стени с отвори (11, 11') са разположени в канала (6) и дефинират камери помежду си. При отваряне на клапана входът се свързва само с една камера, която чрез отвори в стените и междинни камери се свързва с противоположната си камера, като последната се свързва с изхода. При постепенното последователно отваряне на клапана все повече и повече камери, и накрая всички камери се свързват съответно с входа и изхода. Устройството включва най-малко една двойка пресичащи се стени (8а, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b), разположени в канала (6), така че две противоположни камери (К1, К4, к1, к9), разположени най-близо до входа (3) и съответно изхода (4), са симетрични по отношение на осова равнина, в която централна ос (6а) на каналасе разполага между отвореното и затвореното положение или обратно, по време на ротационното движение на клапанното тяло (5).

Description

(54) УСТРОЙСТВО ЗА КЛАПАН

Област на техниката

Изобретението се отнася до устройство и метод за клапан, приложим за тръбопроводи за флуиди.

Предшестващо състояние на техниката

При известните клапани от този тип се наблюдава образуване на празнини, поради което се получават вибрации и високо ниво на шума при голямо понижаване на налягането на течностите, преминаващи през клапана.

Известни са клапани, например от заявки ЕР

7901700.2 и ЕР 81302496.5, чиито решения имат за задача да намаляват образуването на празнини, да предотвратяват образуването на вибрации и, следователно, да намалят нивото на шума. Недостатък на известните клапани е, че са сложни за произвеждане и следователно са скъпи.

Задачата на изобретението е да се създаде опростен клапан в сравнение с тези от предшестващото състояние на техниката.

Техническа същност на изобретението

Задачата се решава, като се създава устройство за клапан, състоящо се от клапанна обвивка с вход и изход, които са директно противоположни и са разположени на противоположните страни на обвивката. Клапанно тяло с цилиндричен канал е монтирано осово вътре в обвивката така, че при напълно отворено положение на клапана входът, изходът и каналът са разположени в права линия един спрямо друг. Устройството има и стени, между които се образуват камери с отвори, разположени в канала. При започване на процеса на отваряне на клапана входът е свързан само с една камера, която чрез отвори в стените и междинни камери се свързва с противоположната на нея камера, като последната се свързва с изхода, с все повече и повече камери, като накрая всички камери се свързват съответно с входа и изхода по време на постепенното последователно отваряне на клапана. Устройството има и двойка пресичащи се стени, разположени в канала по такъв начин, че камерите, разположени най-близо до входа и съответно изхода, са симетрични по отношение на осова равнина, в която централна ос на канала се разполага по време на ротационното движение на клапанното тяло между отвореното и затвореното положение или обратно. При това поток от флуид, постъпващ в камерата, разположена найблизо до входа, се разделя на множество потоци чрез отвори в стените, а разделените потоци се комбинират в разположената най-близо до изхода камера, което води до понижаване на налягането.

Възможно е устройството да има две двойки стени, успоредни една на друга и чиито линии на пресичане са разположени успоредно и от двете страни на осовата линия на канала.

Възможно е отворите да са във вид на ивици, а ивиците да са еднакво наклонени по отношение на осовата линия на канала. За предпочитане те са наклонени така, че образуват прав ъгъл една спрямо друга при две последователни стени.

Възможно е отворите да са кръгли.

Създаден е метод за намаляване на шума на клапан с клапанна обвивка и осово монтирано в нея клапанно тяло, цилиндричен канал, който заедно с клапана в напълно отворено положение е разположен в права линия с вход и изход, разположени на противоположните страни на обвивката, при което минимум една двойка пресичащи се плоски стени е разположена в канала, като в стените има отвори, а стените са разположени така, че две противоположни камери, дефинирани между пресичащите се плоски стени и цилиндричната стена на канала, са разположени симетрично по отношение на входа и изхода. Съгласно метода поток от флуид постъпва в камерата, разположена най-близо до входа, и се разделя на множество потоци чрез отворите в стените, което води до понижаване на налягането. След това множеството потоци се комбинират в разположената най-близо до изхода камера.

Съгласно вариант на метода за намаляване на шум на клапан, двойки пресичащи се стени са разположени в успоредни двойки и по такъв начин, че пресичащите се стени или линии на пресичане са разположени от двете страни и успоредно на осовата линия на канала.

Клапанът съгласно изобретението има редица предимства. По отношение на производството му се постига висока степен на стабилност чрез комбиниране на пресичащи се стени, които са с преминаващи през тях отвори. Това значително намалява риска от вибрации, дължащи се на понижаване на налягането през стените. Освен това входящите потоци се разделят симетрично, като разделените потоци “се сблъскват” един с друг непосредствено преди изхода. Сблъскването предизвиква допълнително понижаване на налягането, а вредното въздействие върху клапана се минимизира, дори и да се образуват празнини. Това се дължи на факта, че по нижаването на налягането се абсорбира от самия сблъсък на двата потока и впоследствие в по-малка степен от материала на клапана. При изцяло отворено положение през клапана преминава приблизително симетричен поток, което осигурява добри шумопотискащи характеристики и малко понижаване на налягането в това положение.

Описание на приложените фигури

Изобретението се описва по-подробно с помощта на приложените фигури, от които:

Фигура 1а представлява клапанът отгоре;

фигура, lb - надлъжно сечение В-В на клапана от фиг. 1а;

фигура 2а - напречен разрез и основно цилиндричния канал през клапана и двойка пресичащи се стени съгласно изобретението;

фигура. 2Ь - една от пресичащите се стени;

фигура За- подобно на фиг. 2а, канал с две двойки стени, взаимно пресичащи се по двойки;

фигура ЗЬ - пример за стена съгласно фиг. За;

фигура 4а - клапанно тяло в перспектива и показва преминаващия през канала на клапанното тяло поток и четири стени.

Примери за изпълнение на изобретението

Сачменият клапан 1 на фиг. 1а се състои от клапанна обвивка 2 с вход 3 и изход 4, разположени на противоположните му страни. Клапанно тяло 5 с цилиндричен канал 6 е осово монтирано вътре в обвивката 2. На фиг. 1а е показан вал 5а, свързан с клапанното тяло 5 и служещ за задвижването му. При напълно отворено положение на клапана 1 входът 3, изходът 4 и каналът 6 са разположени в права линия един спрямо друг. На фиг. lb са показани две пръстеновидни уплътнения 7а и 7Ь, които служат за затваряне съответно между входа 3, изхода 4 и клапанното тяло 5. За специалистите в областта е ясно, че при определени приложения се изисква само едно уплътнение.

Съгласно изобретението минимум една двойка пресичащи се стени 8а, 8Ь (фиг. 2а) 9а, 9Ь и 10а, 1ОЪ (фиг. За) са разположени в канала 6. Както се вижда на фиг. 2а и фиг. 4, двойката стени са разположени във вид на кръст в канала 6 и първоначално конструкцията им се пояснява по-подробно по отношение на фиг. 2а, фиг. 2Ь и фиг. 4. Пространството в канала 6 се разделя на четири камери К1, К2, КЗ и К4 от стените 8а и 8Ь. Тези камери са разположени така, че камерата К1 е най-близо до входа 3, а каме рата К4, която е директно противоположна на камерата К1, е разположена най-близо до изхода 4. Стените 8а, 8Ь са идентични и са снабдени с процеп 12, чрез който се свързват помежду си, като се поместват една в друга. Линия на пресичане 8с на стените 8а и 8Ь е разположена в канала 6 и съвпада с осова линия 6а на канала 6. Както се вижда на фиг. 2Ь, стените 8а и 8Ь имат ивични отвори 11, които са наклонени по отношение на осовата линия 6а, като за предпочитане са наклонени така, че изпъкналите линии на ивичните отвори 11 на две последователни стени по посока на потока образуват прав ъгъл една спрямо друга.

Когато клапанното тяло се обърне към посоката на отваряне, 1еполучава следното. При напредване на процеса на отваряне се отваря все по-голяма връзка между входа 3 и камерата К1 и съответно между камерата К4 и изхода 4. Първоначално в камерата К1 навлиза течност, която се изтласква през ивичните отвори 11 на стените 8а и 8Ь в камерите К2 и КЗ в два еднакви потока. Тези два потока се прекомбинират в камерата К4, след като отново преминат ивичните отвори 11 в стените между камерите К4 и съответно камерите К2 и КЗ. За специалистите в областта е ясно, че резултатът от това е понижаване на налягането, а именно:

1. При преминаване на течността от входа чрез малък отвор в камерата К1.

2. При преминаване на половината от потока през ивичните отвори, от камерата К1 в камерата К2 или при преминаването на другата половина от потока през ивичните отвори от камерата К1 в камерата КЗ.

3. При преминаването на половините от потоците течност от камерите К2 и КЗ в камерата К4.

4. При срещата на половините от потоците вещество в камерата К4.

5. При преминаването на течността през малък отвор между камерата К4 и изхода 4.

Колкото повече се отваря клапанът, ефектът на пресичащите се стени 8а и 8Ь намалява до такава степен, че когато клапанът се отвори изцяло, ефектът е незначителен. По такъв начин клапанът може да абсорбира много големи понижения в налягането при малки ъгли на отваряне, като същевременно запазва голям капацитет в изцяло отворено положение. Това по-скоро се отнася и за характеристиките на повечето операционни системи, при които налягането на помпа спада с нарастваща сила, по същия начин както понижаването на налягането при фиксирани клапани и тръби нараства с нарастване на потока вещество. Фактът, че стените 8а и 8Ь в изцяло отворения клапан разделят потока вещество, пре минаващ през клапана, на четири еднакви потока, придава много добри характеристики на клапана благодарение на симетричните потоци.

При варианта на устройството съгласно изобретението, показан на фиг. За, има две двойки пресичащи се стени, а именно 9а, 9Ь и 10а, 10Ь. Както се вижда на фиг. ЗЬ, те имат кръгли отвори 1Г и процепи 12, което позволява сглобяването им, както е показано на фиг. За. Двойките стени 9а, 9Ь и 10а, 10Ь са симетрични със съответните линии на пресичане 9с и 10с, разположени от двете страни на осовата линия 6а на канала 6. Стените разделят канала на девет камери, а именно камера κΐ, която е най-близо до входа 3, камери от к2- к7, камера к8, която се намира в средата на канала 6, и камера к9, разположена най-близо до изхода 4. Поради симетричността потоците вещество в камерите к2, кб, кб и к7 са еднакви, както и размерът на потоците в камерите к1 и к9 в основната половина.

При малък ъгъл на отваряне входът 3 се свързва единствено с камерата κΐ, а изходът 4 се свързва само с камерата к9. Условията са подобни на тези, описани във връзка с фиг. 2а и фиг. 4. Трябва да се отбележи обаче, че при варианта с две двойки пресичащи се стени съгласно фиг. За има повече точки на стесняване, отколкото при варианта с една двойка пресичащи се стени съгласно фиг. 2а и фиг. 4.

Стеснението може да се регулира чрез вариране на броя на отворите в стените, определящи камерите и/или размера на посочените отвори. Освен това е очевидно, че не е необходимо клапанното тяло да е сферично. Изобретението е приложимо и за сферичен сегментен клапан и цилиндричен/конусовиден клапан в случай, че каналът е предимно цилиндричен.

Освен това предимство на устройството съгласно изобретението е, че то може да се използва и за клапани за регулиране на газ или парни потоци.

Claims

Патентни претенции

1. Устройство за клапан (1), състоящо се от клапанна обвивка (2) с вход (3) и изход (4), които са директно противоположни и са разположени на противоположните страни на обвивката (2), клапанно тяло (5) с цилиндричен канал (6), монтирано осово вътре в обвивката (2) така, че при напълно отворено положение на клапана (1) входът (3), изходът (4) и каналът (6) са разположени в права линия един спрямо друг, като клапанното тяло (5) има и стени, между които се образуват камери с отвори (11,1Г), разположени в канала, а при започване на процеса на отваряне на клапана входът (3) е свързан само с една камера, която чрез отвори в стените и междинни камери се свързва с противоположната на нея камера, като последната е свързана с изхода (4), с все повече и повече камери, като накрая всички камери се свързват съответно с входа (3) и изхода (4) по време на постепенното последователно отваряне на клапана, характеризиращо се с това, че устройството включва и двойка пресичащи се стени (8а, 8Ь, 9а, 9b, 10а, 10Ь), разположени в канала (6) по такъв начин, че камерите (ΚΙ, К4, к1, к9), разположени найблизо до входа (3) и съответно изхода (4), са симетрични по отношение на осова равнина, в която централна ос (6а) на канала е разположена по време на ротационното движение на клапанното тяло (5) между отвореното и затвореното положение или обратно, при което поток от флуид, постъпващ в камерата (К1, к 1), разположена най-близо до входа, се разделя на множество потоци чрез отвори (11, 1Г) в стените (8а, 8Ь, 9а, 9Ь и 10а, 10b), а разделените потоци са комбинирани в разположената най-близо до изхода камера (К4, к9).
2. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че е с две двойки стени (9а, 9Ь, 10а, 10в), успоредни една на друга и чиито линии на пресичане (9с, 1 Ос) са разположени успоредно и от двете страни на осовата линия (6а) на канала (6).
3. Устройство съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращо се с това, че отворите (11) са във вид на ивици.
4. Устройство съгласно претенция 3, характеризиращо се с това, че отворите (11) във вид на ивици са еднакво наклонени по отношение на осовата линия (6а) на канала (6), като за предпочитане са наклонени така, че образуват прав ъгъл една спрямо друга при две последователни стени.
5. Устройство съгласно претенция 1 или 2, характеризиращо се с това, че отворите (1Г) са кръгли.
6. Метод за намаляване на шум на клапан (1) с клапанна обвивка (2) и осово монтирано в нея клапанно тяло (5) с цилиндричен канал (6), който заедно с клапана (1) в напълно отворено положение е разположен в права линия с вход (3) и изход (4), разположени на противоположните страни на обвивката, характеризиращ се с това, че минимум една двойка пресичащи се плоски стени (8а, 8Ь, 9а, 9Ь, 10а, 10Ь) е разположена в канала (6), като в стените има отвори (11,1Г), а стените (8а, 8Ь, 9а, 9Ь, 10а, 10Ь) са разположени така, че две противоположни камери (KI, К4, к1, к9), дефинирани между пресичащите се плоски стени и цилиндричната стена на канала, са разположени симетрично по отношение на входа (3) и изхода (4), а поток от флуид постъпва в камерата (ΚΙ, к1), разположена най-близо до входа (3), и се разделя на множество потоци чрез отворите (11, 1Г) в стените (8а, 8Ь, 9а, 9Ь и 10а, 10Ь), при което налягането се понижава, след което множеството потоци се комбинират в разположената най-близо до изхода (4) камера (К4, к9).
7. Метод за клапан съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че две двойки пресичащи се стени (9а, 9Ь, 10а, 10Ь) са разположени в успоредни двойки по такъв начин, че пресичащите се стени или 5 линии на пресичане (9с, 1 Ос) са разположени от двете страни и успоредно на осовата линия (6а) на канала.