CS212750B2 - Throughflow regulating valve - Google Patents

Description

Tento vynález se týká průtokového regulačního ventilu, který je ovládán vlastní kapalinou. Ventil se skládá z tělesa vytvořeného se sedlem pro spolupráci s částí lineárně posunovatelnou v tělese, z první a druhé komory, které jsou umístěny po obou stranách sedla, a z diferenciálního nebo stupňového pístu pevně spojeného s lineárně posunovatelnou částí. Menší plocha pístu je vystavována tlaku kapaliny, která převládá v první komoře, zatímco protilehlá větší plocha pístu je vystavována tlaku kapaliny, který převládá v třetí komoře, která se dá prostřednictvím přepínacího ventilu podle volby spojovat s první nebo druhou komorou.

U předcházejícího ventilu tohoto typu má přepínání přepínacího ventilu z jedné polohy do druhé za následek přímou změnu v tlaku, který převládá ve třetí komoře, a tedy obrácení směru výsledné síly vyvíjené opačnými tlaky kapaliny působící na protilehlých stranách stupňovitého pístu, který zase způsobuje buď otvírání nebo zavírání průtokového regulačního respektive hlavního ventilu. Následkem toho přepínací ventil působí jako řídicí ventil, který umožňuje ovládání hlavního ventilu prostřednictvím poměrně malých hnacích sil.

Podle vynálezu je opatřen průtokový regulační ventil, který v sobě zahrnuje ve sloučení těleso ventilu s první a druhou komorou, sedlo ventilu v tělese mezi první a druhou komorou, ventilovou část lineárně posunovatelnou v tělese ventilu pro spolupráci s ventilovým sedlem, stupňový píst pevně spojený s lineárně posunovatelnou ventilovou částí a opatřený první činnou plochou vystavovanou tlaku kapaliny v první komoře a protilehlou druhou činnou plochou ve větším rozsahu, která spolu s tělesem ventilu vymezuje třetí komoru, čtyřcestný dvoupolohový přepínací ventil opatřený prvním vstupním kanálem spojeným s první komorou, druhým vstupním kanálem spojeným s druhou komorou, prvním výstupním kanálem a druhým výstupním kanálem stejně tak i prostředky pro přejímání signálu pro přepínací ventil ke spojování podle volby každého vstupního kanálu s prvním nebo druhým výstupním kanálem, trojcestný dvoupolohový pomocný ventil s prvním, druhým a třetím kanálem, které jsou jednotlivě spojeny s první, druhou a třetí komorou, a s kapalinou ovládanými prostředky pro přepínání pomocného ventilu podle volby mezi první polohou, ve které je zapojen první a třetí kanál, a druhou polohou, ve které je zapojen druhý a třetí kanál, a z potrubních prostředků spojujících kapalinou ovládané prostředky jednotlivě s prvním a druhým výstupním kanálem přepínacího ventilu.

1 2 7 5 fl

Průtokový regulační ventil podle vynálezu má tu výhodu, že jeho činnost je určována pouze signálem, který přejímá spínací ventil, zatímco je nezávislá na směru průtoku kapaliny, tj. na tom, zda je první nebo druhá komora spojena se vstupním nebo výstupním kanálem ventilu. Správná činnost není rušena okamžitým nebo přechodným obrácením směru průtoku, vyplývajícího ze změněných tlakových podmínek v komoře.

Je to tím, že při dané poloze přepínacího ventilu, jak stanoveno příkazem zmíněného signálu, pomocný ventil je přepínán z jedné polohy do· druhé, když se průtok kapaliny obrací pod vlivem průvodního obrácení diferenciálního tlaku, který působí na připojené, kapalinou ovládané prostředky pro· přepínání. Následkem toho pomocný ventil zaručuje, že žádoucí poměrně vysoký nebo poměrně nízký tlak, jak je stanoveno příkazem signálu, převládá vždy na větší ploše stupňového pístu, obrácené ke třetí komoře V tělese ventilu, takže · lineárně posunovatelná část ventilu je udržována v požadované poloze.

Kdyby se mělo tohoto účinku dosahovat u známého · průtokového regulačního ventilu, o němž byla zmínka na začátku, bylo by zapotřebí spojit přepínací ventil se soustavou kapalinového potrubí, · na niž je zapojen hlavní ventil, ve dvou místech vykazujících diferenční tlak, který by byl nezávislý na směru průtoku kapaliny. Toto bývá často možné, zejména u uzavřených soustav, a v nejlepším případě bývá to krajně složité. Zejména kapalinové soustavy se společným výtlačným čerpadlem napájejícím větší počet kapalinových motorů prostřednictvím individuálních regulačních ventilů a kanálů vyžadovaly by dosti dlouhá spojovací vedení, což · by vyvolávalo -nebezpečí· příliš zpožděných odezev na příkazové signály.

Na druhé straně při využití tohoto vynálezu se dá každý přepínací a pomocný ventil sestavit · spolu s přidruženým hlavním ventilem do jedné kompaktní jednotky, poněvadž oba jsou přímo spojeny s komorami tohoto· ventilu. Zkušenosti ukazují, že tímto způsobem lze získat ventil, · · který reaguje výjimečně hbitě na řídicí signál a na který se dá spolehnout, že · bude zachovávat potřebnou polohu lineárně posunovatelná části ventilu, až přijme nový příkaz ať již přechodných nebo trvalých obrazů ve směru průtoku, k nimž může během · této doby docházet. Výhody značného praktického významu se získávají mj. u hydraulických nebo pneumatických soustav, u nichž se má provádět sled pracovních postupů · rychle za sebou, zejména tehdy, jestliže zahájení každého· pracovníhopostupu se má řídit v přímé odezvě na ukončení předcházejícího . pracovního· postupu.

Podle jednoho pojetí vynálezu se rozsah menší plochy u stupňového pístu může v · podstatě rovnat plošnému rozsahu ventilového sedla a polovičnímu rozsahu druhé plochy u stupňového pístu. Tím se dosahuje mj.

toho, že velikost výsledné síly, ovládající lineárně posunovatelnou část ventilu buď za účelem otvírání nebo zavírání, je nezávislá na směru průtoku kapaliny.

Vynález bude nyní podrobněji popsán s přihlížením ke schematickému nákresu, na kterém obr. 1 až 3 představují provedení ventilu podle vynálezu s jeho složkami ve třech různých polohách.

Ventil, vyobrazený na výkresu, zahrnuje v sobě těleso 1 hlavního ventilu s · axiálně posunovatelným dříkem 2, které na jednom konci, tj. na obrazech vpravo, spolupracuje s ventilovým sedlem 3 vytvořeným v tělese

1. Opačný konec ventilového dříku 2 je integrální s pístem 4, který je těsně uložen ve válcovém vrtání v tělese 1. Mezi pístem 4 a sedlem 3 je vytvořena první komora 5 a druhá komora 6 se nalézá vpravo od sedla 3. Mezi pístem 4 a uzavřeným koncem tělesa 1 ventilu je vymezena třetí komora 7. Obě komory 5, 6 jsou spojeny s kapalinovým potrubím, jejíž průtok se dá regulovat pomocí ventilu a jak bude ještě podrobněji objasněno, směr průtoku ve spojeném potrubí může probíhat podle volby. Jak vyznačeno šipkami, první komora 5 je vstupní komorou ventilu podle obr. 1 a 2, zatímco na obr. 3 je komorou výstupní. Dvoupolohový řídicí nebo přepínací ventil 8, ovládaný elektromagnetem a vypružený, má čtyři kanály. Dva z těchto kanálů, které jsou zde nazývány vstupními kanály, jsou přes potrubí 9, 10 jednotlivě a odděleně spojeny s první komorou 5 a druhou komorou 6. Druhé dva kanály, které jsou zde nazývány výstupními kanály, jsou přes potrubí 11, 12 spojeny každý s · jedním z konců dvoupolohového trojcestného pomocného ventilu 13, který je vybaven prvním a druhým kanálem, které jsou přes pobočná potrubí 14, 15 spojeny jednotlivě s potrubím- 9, 10, a třetím kanálem, · který je spojen přes · potrubí 16 s třetí komorou 7 v tělese · 1 ventilu. Nevyobrazená část ventilu · 13 je vytvořena jako vratné šoupátko, jehož protilehlé konce jsou vystavovány tlakům kapaliny, přenášeným jednotlivě prostřednictvím· potrubí 11, 12. Tlačná pružina 17, zamontovaná ve řetí komoře 7, odpružuje stupňový ventil 4 a ventilovou část 2 s ním pevně · spojenou ve · směru do uzavřené polohy, jak to znázorňuje obr. 1.

Obr. 1 znázorňuje hlavní ventil a přidružené přepínací a pomocné ventily 8, 13 v poloze, při které je přepínací ventil 8 nastaven pro uzavření hlavního ventilu a první komora 5 je vstupní komorou do tělesa 1 ventilu. Následkem toho je tlak v první komoře 5 vyšší než ve druhé komoře 6 a přes potrubí 9, 12; 10, 11 jednotlivě působí oba tyto tlaky působí na jeden z konců posuvné části pomocného ventilu 13, čímž · je udržována tato posuvná ventilová část v poloze při které je poměrně vysoký vstupní tlak, převládající ve vstupní první komoře 5, převáděn do třetí komory . 7 přes potrubí 9, 14, 15. Následkem toho jsou píst 4 a. ventilový

212 5 dřík 2 puzeny doprava podle obr. 1 nejen působením tlačné pružiny 17, ale i síly, · vyplývající z rozdílných tlaků kapaliny, takže ventilová část 2 je přidržována ve styku se sedlem 3 ventilu.

Jestliže je za tohoto stavu dán příkazový signál k otevření hlavního ventilu tj. jestliže je uveden v činnost elektromagnet přepínacího ventilu 8, tento· ventil přepíná do polohy podle obr. 2. Přidružená vstupní potrubí 9, 10 a výstupní potrubí 11, 12 jsou tedy vzájemně propojena, takže šoupátko pomocného ventilu 13 je nyní vystavováno opačně · směřujícímu tlaku kapaliny, který · je posunuje do jeho protilehlé koncové polohy. Spojení prostřednictvím pomocného ventilu 13 mezi potrubím 14, 16 je přerušeno a místo toho je potrubí 16 spojeno s potrubím 15 a přes potrubí 10 s druhou komorou 6, ve které převládá poměrně nízký tlak po· proudu nebo· na výstupní straně hlavního· ventilu. Výsledný pokles tlaku ve třetí kopioře 7 způsobuje obrácení směru u výsledného tlaku kapaliny na ventilovou část 2 a píst 4 a za předpokladu, že vyplývající síla je schopna překonávat sílu tlačné pružiny 17, ventilová část 2 se posunuje směrem doleva, a tím připouští průtok ventilem.

Obr. 3 znázorňuje stav, za něhož přepínací · ventil 8 ještě přijímá příkazový signál · . k · uchování hlavního' ventilu v otevřeném stavu, avšak za něhož je směr průtoku ventilem opakem směru podle obr. 2. Následkem toho je nyní tlak ve druhé komoře 6 vyšší, než v první komoře 5, poněvadž spoje mezi těmito oběma komorami a protilehlými konci šoupátka přepínacího ventilu 13 jsou beze změny oproti stavu na obr. 2, šoupátko je nyní puzeno v opačném směru, takže zaujme tutéž polohu, jak je znázorněno na obr. 1. Následkem toho je třetí komora 7 ventilového· tělesa 1 spojena nyní přes potrubí 16, 14 s potrubím 9, a tedy i s první komorou 5, takže tlak ve třetí komoře 7 se ještě rovná tlaku po proudu a výsledná síla, působící na píst 4 a ventilovou část 2, směřuje pořád ještě doleva, takže ventil zůstává otevřen.

Je tedy samozřejmé, že jestliže prstencová plocha pístu 4 .čelem k první komoře 5 a koncová plocha ventilového dříku 2 čelem· ke druhé komoře 6 se každá rovná polovině průřezové plochy třetí komory 7, velikosti sil kapaliny, která pudí píst · 4 a ventilový dřík 2 směrem doleva, jsou nezávislé na směru průtoku kapaliny. S rostoucí průtokovou rychlostí vzrůstá dynamický tlak působící na ventilový dřík 2, takže tato je puzena, směrem doleva a oblast průtoku mezi ní a ventilovým sedlem 3 se zvětšuje, zatímco obráceně se tato· oblast zmenšuje s klesající průtokovou rychlcístí. Díky vhodné konstrukci ventilu je průtoková oblast schopna se sama seřizovat podle průtokové rychlosti takovým způsobem, že pokles tlaku na ventilové sedlo 3 je celkem vzato nezávislý na průtokové rychlosti. Jestliže se používá hydraulické soustavy zahrnující v sobě napájecí čerpadlo· s proměnným dopravovaným množstvím, lze dosahovat velmi rychlého přepínání ventilu slučováním příkazového signálu k uzavírání nebo tevírání ventilu se snížením vzestupu dodávky čerpadla, takže změna v dodávce čerpadla podporuje žádoucí posunování ventilového dříku 2. V · případě, že selže běžná dodávka do ovládacího obvodu ventilu 8, pružina tohoto ventilu 8 zajišťuje, že bez zřetele k tlakový podmínkám v přidružené kapalinové soustavě je třetí komora 7 v tělese ventilu vždy ve spojení se vstupním tlakem ventilového tělesa, takže ventil se buďto zavírá, nebo je udržován v zavřené poloze, jestliže již tuto polohu zaujímá.

Lze se ještě zmínit o tom, že popsané řídicí soustavy se dá používat, ze předpokladu vhodných konstrukčních úprav, také ve spojení s ventily, u nichž spojení třetí komory 7 ventilového tělesa 1 s relativně vysokým tlakem na návodní straně ventilu má za následek otevření ventilu spíše než jeho uzavření, jak již bylo popsáno.

Claims (4)

1. Průtokový regulační ventil, vyznačující se tím, že obsahuje v sestavě ventilové těleso [1] s první komorou (5) a druhou komorou (6), ve kterém je mezi první komorou (5) a druhou komorou [6] vytvořeno ventilové sedlo (3} a lineárně posuvný ventilový dřík (2) pro· spolupráci s ventilovým sedlem (3), se kterým je spojen píst (4) opatřený první činnou plochou vystavovanou tlaku kapaliny v první komoře (5) a protilehlou druhou činnou plochou o větším rozsahu, která spolu s ventilovým tělesem (1) vymezuje třetí komoru (7), čtyřcestný dvoupolohový přepínací ventil (8) opatřený prvním vstupním kanálem spojeným s první komorou (5), druhým vstupním kanálem spojeným s druhou komorou (6), prvním a druhým výstup ním kanálem a prostředky pro přejímání signálu pro přepínací ventil (8) pro volitelné spojování s prvním nebo druhým výstupním kanálem, trojcestý dvoupolohový pomocný ventil (13) s prvním, druhým a třetím kanálem, které jsou jednotlivě spojeny s první, druhou a třetí komorou (5, 6, 7), a · s kapalinou ovládanými prostředky pro volitelné přepínání pomocného ventilu (13) mezi první polohou, v níž je propojen prvtní a třetí kanál, a druhou polohou, v níž je propojen druhý a třetí kanál, a potrubí (1, 12) spojujících kapalinou ovládané prostředky jednotlivě s prvním a druhým výstupním kanálem přepínacího ventilu (13).

2. Průtokový regulační ventil podle bodu 1, vyznačující se tím, že rozsah menší plo- chy pístu (4) se rovná plošnému rozsahu ventilového sedla (3) a polovičnímu rozsahu druhé plochy pístu (4).

3. Průtokový regulační ventil podle bodu 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje tlačnou pružinu (17) opřenou ve třetí komoře (7) o píst (4) pro předpětí ventilového dříku (2) směrem к ventilovému sedlu (3).

4. Průtokový regulační ventil podle bodu 1, vyznačený tím, že prostředky pro přepínání přepínacího ventilu (8) jsou tvořeny solenoidem pro přepínání přepínacího ventilu (8) do jedné polohy a pružinovými prostředky pro předpětí přepínacího ventilu (8) směrem к jeho druhé poloze.