CS212060B1 - Fittings with rotary closure - Google Patents

Description

Vynález se týká armatury s otočným uzávěrem, zejména řešení ovládacího mechanismu pohybu odjížděcího sedla.

K dokonalému utěsnění otočných uzávěrů armatur, např. kulových kohoutů, ' se používá odjížděcích sedel, která jsou při teplotách nepřesahujících 250 °C těsněna měkkými; pružnými O—kroužky, případně manžetami z pryžových hmot nebo z plastů, např. teflonu. Společnou vlastností těchto těsnicích prvků je jejich funkční spolehlivost do teplot nepřesahujících ·250 °C. Ovládání · odjížděcích sedel těsněných výše uvedenými těsnicími prvky se většinou provádí využitím přetlaku vlastní dopravované látky, který působí na · diferenciální píst · tvořený sedlovým kroužkem proti nižšímu tlaku na opačné straně, než na kterou působí přetlak dopravované kapaliny. Způsob převádění tlaku na odpovídající stranu diferenciálního · pístu se řeší známými způsoby, které · se různí podle konstrukce, případně z vnějšího zdroje, přičemž ‘ u některých konstrukcí · je přívod tlaku do · náporových komor synchronizován s otáčením uzávěru. Společnou vlastností těchto konstrukcí · je omezení jejich použitelnosti do teplot · nepřesahujících 250 °C, tj. do teplot použitelnosti daných měkkých těsnicích prvků. V případech provozních teplot převyšujících 250 °C je známo použití pružných kovových membrán k utěsnění· odjížděcího sedla. Toto řešení umožňuje podle dimenzování a materiálu ostatních částí armatury dosáhnout těsnění odjížděcích sedel při vyšších teplotách, zvyšuje vnitřní těsnost armatury, kdy omezená netěsnost v uzavřeném stavu · je · dána jen určitou netěsností v sedle uzávěru a vylučuje netěsnost pohybového spoje sedlových kroužků v tělese, běžnou u měkkých těsnicích prvků. Toto je zvlášť důležité v případech, kdy armatura pracuje v systému dopravujícím provozně nebo zdravotně nebezpečné látky.

Jedním ze známých řešení utěsnění odjížděcích se-del armatur s otočným uzávěrem je použití dutého, pružného uzavřeného kruhového tělesa tvaru toroidu/ kdy se · pohyb sedla uskutečňuje působením rozdílu tlaku přivedeného do · dutiny toroidu proti tlaku uvnitř armatury. Tlak se přivádí do dutiny · toroidu některým ze známých způsobů používaných u řešení pohonu odjížděcích sedel, těsněných proti tělesu armatury měkkými těsnicími kroužky — a to bud* nezávisle, nebo · v závislosti na pohybu koule. Nevýhodou takového řešení je relativně vysoká tuhost toroidního tělesa vzhledem k radiální deformaci ve srovnání s tuhostí s · řešením podle vynálezu, dále vysoký vnitřní přetlak přiváděný do vnitřní dutiny toroidu, který je nezbytný k dosažení posu212060 vu odjížděcího sedla а к vytvoření těsnicího tlaku v těsnicí ploše sedla i uzávěru, zejména pokud jde o požadavek odjetí sedla na dráze asi 1 mm. Další nevýhodou tohoto řešení je složitá výrobní technologie, zvlášt- : hí nároky na konstrukci a materiály použitých na výrobu tělesa toroidu opatřeného speciálními koncovkami pro připojení к sedlovému kroužku 1 tělesu svarem. Toroidy se musí vyrobit, z důvodů dosažení co nejnižší radiální tuhosti, jako víceplášťová speciální tělesa s minimálním množstvím svarů použitím speciálních technologií, což je nepříznivé i z hlediska ekonomického.

Uvedené nevýhody a nedostatky známých řešení odstraňuje v podstatě vynález, kterým je armatura s otočným uzávěrem, opatřená odjížděcími sedly, še servopohonem ovládání otočného uzávěru, a jeho podstata spočívá v tom, že odjížděcí sedla jsou pevně spojena s mebránou zborceného tvaru, přičemž vnitřní prostor membrány je upraven pro přívod tlakového média.

Další podstatou vynálezu je, že membrána má v průřezu tvar písmene B, přičemž vnitrní prostor membrány je spojen s vnějším zdrojem tlaku pomocí prvních elektroventilů a druhých elektroventilů a vnitřním zdrojem tlaku pomocí třetích elektroventilů, přičemž prostor mezi tělesem armatury a otočným uzávěrem je spojen s místem menšího tlaku čtvrtým elektroventilem.

Další podstatou vynálezu je, že· odjížděcí sedla jsou uložena kluzně ve válcovém vedení a jejich pohyb je zajišťován vačkovým kotoučem a membránou otevřenou ke zdroji vnitřního tlaku.

Konečně je podstatou vynálezu, že odjížděcí sedlo je na vnější straně opatřeno výstupkem pro záběr s drážkou závitového pouzdra, které je v záběru jednak š maticí a jednak s ozubeným segmentem, přičemž membrána odjížděcího sedla je otevřena ke zdroji vnitřního tlaku.

Vyšší účinek vynálezu spočívá zejména ve zjednodušené výrobě zborcené nebo kruhové membrány lisováním, a to z plochého kruhového výstřižku z jedné - nebo více vrstev pružného kovového plechu, dále ve značně nižší deformační práci. nutné pro posuv sedlových kroužků v tělese armatury ve srovnání s použitím toroidii, ve zvýšení spolehlivosti a dokonalé těsnosti uzávěru.

Vyšší účinek vynálezu spočívá dále zejména v tom, že odjížděcí sedla ovládaná pomocí membrán umožňují otáčení uzávěru bez třecích sil mezi sedlem a otočným uzávěrem, a zvyšují tak životnost těsnicích ploch. Umožňují provoz armatur při vysokých teplotách, až do 400 °C a při tlacích až do 25 MPa. Kuželové těsnicí plochy na otočném uzávěru nemění svou geometrii v závislosti na teplotních podmínkách a zajišťují dokonalou těsnost. Otáčivý pohyb uzávěru o 90° umožňuje dosahovat velmi krátkých ovládacích časů, což je důležité u rychločinných armatur.

Příklad konkrétního provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje základní provedení ovládacího mechanismu odjížděcích sedel, obr. 2 a 3 jsou alternativní provedení ovládacího mechanismu s mechanickým pohonem.

Podle vynálezu je v tělese 1 armatury, v jeho průtočné ose, uložen otočně kulový uzávěr 2 — a to pomocí vodícího čepu 3 a ložiska 4 ovládacího vřetena 5. Těleso 1 armatury je v místě otočného uložení kulového uzávěru 2 opatřeno dvojicí protiléhlých odjížděcích sedel 6, která jsou pevně spojena s membránou 7 přivařenou к hrdlu 8 armatury, pevnostním a těsnicím svarem. V případě základního provedení podle obr. 1 je membrána vytvořena ve tvaru písmene В a její vnitřní'prostor 9 je spojen se zdrojem tlakového média. Ovládání vlastního rotačního uzávěru 2 je zajišťováno servopohonem 10. Odjížděcí sedla 6 jsou opatřena broušenými kuželovými, těsnicími plochami 11, kterým odpovídají broušené kuželové plochy 12 rotačního uzávěru 2. Axiální posuv sedel 6 je zajišťován působením tlakového média přiváděného do prostoru 9 membrány 7 buď z vnějšího, nebo z vnitřního zdroje. Rozvod tlakové energie zajišťuje systém elektromagnetických ventilů 13, 14, 15, z nichž první elektromagnetický ventil 13 slouží к vyrovnání tlaku uvnitř membrány 7 na tlak okolí, případně odpadní větve, a to v poloze sedla 8 „otevřeno“. Druhý elektromagnetický ventil 14 je určen к plnění membrány 7 tlakovým médiem а к uzavření přívodu tlakové energie do membrány 7 v případě jejího poškození. Třetí elektromagnetický ventil 15 slouží jednak к plnění membrány 7 tlakovým médiem z vnitřního zdroje, tedy tlakem protékajícího média, a jednak к uzavření průtoku na straně nižšího tlaku v případě poruchy potrubí 16 nebo snížení tlaku v tomto potrubí 16.

Armatury s otočným uzávěrem se používají většinou jako armatury rychločinné, i. když mohou sloužit jako normální nebo při odpovídajícím tvaru otvoru v uzávěru jako regulační armatury. Rychločinnost armatury je dána intervalem 2 až 5 sekund pro uzavření a otevření. Armatury pracují v podstatě ve dvou pracovních režimech. Armatura je buď za provozu otevřena a na daný signál se v daném časovém intervalu uzavře, nebo je armatura za provozu uzavřena a na daný signál se v daném časovém intervalu otevře.

V prvním provozním režimu jsou uzavřeny druhý elektroventil 14, třetí elektroventll 15 a čtvrtý elektroventil 17. První elektroventil 13 je otevřen a sedlo 6 je odtlačeno od těsnicí plochy 12 uzávěru 2. Na daný signál pootočí servopohon 10 · uzávěrem 2 o · 90° a průtok uzávěrem 2 se uzavře. Současně · dojde k uzavření prvního elektroventilu 13, dále · čtvrtého elektroventilu 17, otevře se druhý elektrovéntil 14 a na straně' vyššího tlaku třetí elektroventil

15. Tlak média deformuje membránu 7 · tak, že dojde k posuvu odjížděcího sedla 6 a jeho dotlačení na těsnicí plochy 12 uzávěru 2.

V druhém provozním režimu, tj. když je armatura za provozu uzavřena, jsou první elektroventily 13 uzavřeny a na straně vyššího tlaku je uzavřen i třetí elektroventil 15. Druhé elektroventily 14 a čtvrtý elektroventil · 17 jsou otevřeny. Na daný signál se uzavřou druhé elektroventily 14 stejně jako třetí elektrovéntil 15 na straně vyššího tlaku a čtvrtý elektroventil 17. · První elektroventily 13 se otevřou a odjížděcí · sedlo · 6 je odtlačeno od těsnicí plochy 12 uzávěru · 2, přičemž servopohon 10 pootočí uzávěrem 2 o 90 ·°· v opačném smyslu.

V případě, že je k ovládání membrány 7 použito vnějšího zdroje tlaku, není třeba instalovat třetí elektroventily 15, takže se rozváděči systém · · zredukuje na první elektroventily 13, druhé elektroventily 14 a čtvrtý elektroventil 17. Pořadí pracovních funkcí zůstává stejné jako při · použití vnitřního zdroje tlaku. Výhodou této varianty je možnost tlakového působení na obě membrány 7 současně, což umožní utěsnění obou stran otočného uzávěru 2. Používá jednoduchého servopohonu 10, ovládajícího pouze otočný uzávěr 2, a má malý počet pohybujících se součástí. Podle varianty znázorněné na obr. · 2 jsou odjížděcí sedla 6 ovládána vačkovým kotoučem 18. · · Odjížděcí sedla 6 jsou uložena ve válcovém vedení 19 a k otočnému uzávěru 2 jsou dotlačována membránou 7. Jestliže je armatura za provozu např. uzavřena, je vačkový kotouč 18 pootočen do polohy, umožňující dosednutí odjížděcího sedla 6 na kuželovou plochu 12 uzávěru 2, přičemž membrána 7 působením tlaku provozního média dotlačí sedlo · 6 na otočný uzávěr · 2, a vyvolá tak potřebný těsnicí tlak. Při otevírání armatury pootočí servopohon 10 vačkovým kotoučem 18, odjížděcí , sedlo 6 odjede od kuželové plochy 12 otočného uzávěru 2 a servopohon 10 přestaví otočným uzávěrem 2 do polohy „otevřeno“.

V případě, že je armatura za provozu otevřena, pootočí na daný · signál servopohon 10 vačkovým kotoučem 18 do polohy, umožňující dosednutí odjížděcího sedla 6 na kuželovou plochu 12 uzávěru 2. Membrána 7· vytvoří tlakem provozního média potřebnou přítlačnou sílu na odjížděcí sedlo 6 a vytvoří měrný tlak v těsnicích plochách 11, 12 otočného uzávěru 2 i odjížděcího sedla 6. · Za normálních provozních podmínek · působí tlak na membránu 7 vždy jen z jedné strany armatury, takže druhá membrána je odlehčena. Použití membrán · 7 na · obou stranách je diktováno potřebou zajistit · utěsnění uzávěru 2 · v případě, · že dojde k poruše · potrubí 16 na tlakové straně, a tím i · k reverzaci proudění. Dále toto uspořádání umožňuje obousměrné · použití armatury a konečně umožňuje, provedení tlakové zkoušky oddělené části potrubí. Výhodou této varianty je přímé využití tlaku provozního média bez složitého rozvodu a rovněž · malý počet pohybujících se součástek. Vyžaduje ale složitý servopohon, zajišťující · dva na sobě nezávislé pohyby. Podle další · alternativy zobrazené na obr. 3 je namísto vačkového kotouče použito ozubeného segmentu 20, který zapadá do · otevřeného závitového pouzdra 21. Závitové pouzdro 21 je v záběru s maticí 22. Závitové pouzdro 21 je na ynější straně opatřeno drážkou 23, · do které zapadá · výstupek 24 odjížděcího sedla 6 spojeného pevně s otevřenou · membránou 7. · V případě, kdy je armatura za provozu uzavřena, · ... pootočí na daný signál servopohon _10 ozubeným segmentem 20. Tím dojde k pootočení záviodjížděcího sedla 6 záběrem výstupku 24 tového pouzdra-21 v matici 22 a k odtlačení . s drážkou 23. V odtlačené poloze sedla · 6 se zapne servopohon 10, který otočí uzávěrem 2 o 90° do polohy „otevřeno“. Při uzavírání armatury pootočí servopohon 10 nejdříve otočným uzávěrem 2 do polohy uzavřeno a v této · poloze pootočí servopohon ozubeným segmentem 20 tak, aby závitové pouzdro 21 posunulo prostřednictvím výstupku 24 v drážce 23 · odjížděcím sedlem 6 směrem k těsnicí kuželové ploše 12 otočného uzávěru 2, a membrána 7 pak pomocí tlaku provozního· média dotlačí sedlo 6 na těsnicí kuželovou plochu 12 uzávěru 2. Alternativa je modifikací varianty 2 a její výhodou je využití závitového přenosu pohybu k oboustrannému · utěsnění sedlových ploch. Membrány zde slouží k zvýšení přítlačné síly a současně oddělují prostor hrdel od prostoru mezi tělesem armatury a tělesem otočného uzávěru.

Claims (4)

1. P -R E D Μ Ε T VYNÁLEZU

   1. Armatura s otočným uzávěrem, opatřená , odjížděcími sedly, se servopohonem ovládání · otočného uzávěru, vyznačující se tím, že., odjížděcí sedla (6) jsou pevně spojena s membránou (7) zborceného tvaru, přičemž vnitřní prostor (9) membrány (7) je upraven pro ’ přívod tlakového média.
2. 2. . Armatura podle bodu 1, vyznačující se tím, . že membrána · (7) má v průřezu tvar písmene B, přičemž vnitřní prostor (9) membrány je spojen s vnějším zdrojem tlaku · pomocí · prvních elektroventilů (13) ' a druhých elektroventilů .(14), s vnitřním zdrojem tlaku pomocí třecích elektroventilů (15), přičemž prostor mezi . tělesem (1) armatury a otočným uzávěrem (2) je spojen s místem menšího tlaku čtvrtým elektroventilem (17).
3. 3. Armatura podle bodu 1, vyznačující . · · se tím, že odjížděcí sedla (6) jsou uložena kluzně ve válcovém vedení (19) a jejich pohyb je zajišťován vačkovým kotoučem (18) a membránou (7) otevřenou ke zdroji vnitřního tlaku.
4. 4. Armatura podle bodu 1, vyznačující se tím, že odjížděcí sedlo · (6) je na vnější straně opatřeno výstupkem (24] pro záběr · s drážkou [23] závitového pouzdra (21) , · které je v záběru jednak s maticí (22) a jednak ·s ozubeným · segmentem (20), přičemž membrána (7) odjížděcího sedla (6) je otevřena ke zdroji vnitřního tlaku.