CS230459B1 - Řídící ventil - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je ovládání různých zařízení, zejména armatur, např. řízených pojistných ventilů, ryohlouzávěrných armatur apod. Tohoto účelu se dosáhne tak, že kuželka je dotlačována do sedla jednak pružinou a jednak tlakem působícím na plochu menšího vlnovce resp. menší membrány a odtlačována od sedla tlakem působícím na plochu kuželky a plochu většího vlnovce, resp. větší membrány. Vynálezu je možno použít u parních kotlů, výměníků tepla, redukčních stanic apod.

Description

Předmětem vynálezu je řioící ventil pradující jako nespojitý přímý regulátor tlaku pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné, sloužící k ovládání různých zařízení, zejména armatur, například řízených pojistných ventilů, bypassových ventilů, rychlozávěrných armatur. Při stoupnutí ,laku v jištěném tlakovém prostoru nad stanovenou hodnotu dojde k náhlému otevření ventilu, a tím k poklesu tlaku alespoň v jednom pracovním prostoru ovládaného zařízení. K činnosti řídícího ventilu není potřeba cizí energie.

Jsou známy regulátory tlaku za-ložené na principu usměrňování nebo přerušování proudu kapalného nebo plynného média vytékajícího z trysky; t.zv. '‘ladění tlaku. Tyto regulátory mají poměrně dobré vlastnosti z hlediska přesnosti funkce. Jejich spolehlivost je do značné míry závislá na čistotě pracovního média. Proto ve většině případů nemůže být k ovládání použito vlastního regulovaného tlakového média, ale je nutno použít tlakové médium cizí. Spolehlivost je pak závislá na dodávce tohoto tlakového média.

Není-li cizí tlakové médium-k dispozici, je nutno zřídit jeho zdroj, toho

Kromě tlakové médium neustále uniká tryskou, coz při dlouhé době provozu vede mnohdy k ne zcela zanedbatelným energetickým ztrátám. Přiblížení k nespojitosti funkce je u těchto regulátorů obvykle docíleno jejich vysokou citlivostí. Při pomalých změnách tlaku v jištěném tlakovém prostoru však může být funkce regulátoru spojitá, což vede k nežádoucím mezipolohám ovládaného zařízení.

Pro ovládání řízených pojistných ventilů jsou obvykle používány t.zv. řídící ventily. Některé jsou ovládány energií vlastního tlakového média. Jsou to v podstatě přímočinné pojistné ventily malých světlostí. Jejich nevýhodou je malá těsnost, nepřesnost funkce, poměrně malé přestavující síly a kluzné vodící plochy, oo ž můžu vést k selhání činnosti. Druhou skupinou řídících ventilů jsou ventily ovládané elektromagnetem nebo elektromotorem. Mají dobrou těsnost i přesnost funkce. Spolehlivost je však závislá na zdroji a přívodu elektrické energie* _{230 4Sg}

Uvedené nevýhody odstraňuje řídící ventil pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné, podle vynálezu* Podstata vynálezu záleží v tom, že kuželka je dotlačována do sedla jednak pružinou a jed*· nak tlakem působícím na plochu menšího vlnovce, resp* menší membrány a odtlačovéna od sedla t^em působícím na plochu kuželky a plochu většího vlnovce resp* větší membrány, přičemž součet plo- ’ chy kuželky a plochy většího vlnovce resp* větší membrány je větší než plocha menšího vlnovce resp* menší membrány a plocha menšího vlnovce resp* menší membrány je větší než plocha kuželky, kde v přívodním potrubí mezi jištěným tlakovým prostorem a přívodním prostorem jsou. uspořádány škrtící clony, vytvářející při volném průchodu mezi sedlem a kuželkou místa s různými úrovněmi tlaku, přičemž vnitřní prostor větší membrány je propojen s místem o vyšším tlaku, vnitřní prostor menšího vlnovce resp* vnitřní prostor menší membrány je propojen s místem o nižším tlaku a pracovní spprostor ovládaného zařízení s místem požadované úrovně tlaku*

Výhodou je ovládání pomoci energie; vlastního tlakového média a vysoká přesnost* Lze nastavit jak tlak, při němž má dojít k zásahu, tedy otevírací tlak ventilu - tá: tlak, při němž se má ventil vrátit do původní polohy, tedy zavíracího tlaku ventilu* Výhodná je i těsnost ventilu při tlaku alespoň o 5 až 10 % nižším než je otevírací tlak, daná dostataěným těsnícím tlakem mezi kuželkou a sedlem ventilu*

Příklad provedení řídícího ventilu podle vynálezu je na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje pohled na řídící ventil v lomeném řezu a obr* 2 pohled na řídící ventil v půdorysu s vyznačením lomeného řezu* Obr* 3 představuje pohled na alternativní provedení řídícího ventilu v řezu*

V tělese 1 řídícího ventilu podle Obr* 1, 2 je upraven přívodní prostor 2, který je přívodním potrubími přes první škrtící clonu 4» a diuhou škrtící clonu % propojen s jištěným tlakovým prostorem 6.* Těleso 1 je pomocí prvních spojovacích tyčí χ, prvních distančních trubek 10, druhých distančních trubek 11, třetích distančních trubek 12« prvních distančních kroužků 13 a matic 14 pevně spojeno jednak s příčníkem 8 tak, že tyto části tvoří s tělesem 1 nepohyblivý celek 60* Mezideska χ, víko 15» větší vlnovee 16 nepropuštěn ohraničují vnitřní prostor 17, většího vlnovce 16* Mezideska χ, dno 18* menší vlnovee 1,9 nepropustně ohra3

230 459 ničují vnitřní prostor 20 menšího vlnovce 19» Uspořádání vlnovců 16, 12 ď^e takové, že mezideska J odděluje vnitřní prostory 3J, 20 vlnovců 16, 19» Víko 15 a dno 18 jsou. navzájem pevně spojeny pomocí druhých spojovacích tyčí .21, druhých distančních kroužků 2,2, třetích distančních kroužků 24, čtvrtých distančních trubek 23, spodních podložek 25. vrchních podložek 26, prvních spodních matic 2?t a prvních vrachních matic 28 tak, že tyto části tvoří vůči tělesu 1 jeden pohyblivý celek 61» Na kulovém čepu 29» který je upraven na dně 18, je uložena kuželka 30» Mezi prvními distančními trubkami 10 a druhými distančními trubkami 11, na spojovscích tyčích 2 ^a ^©21 druhými distančními kroužky 22 a spodními podložkami 25t na druhých spojovacích tyčích 21 je sevřena spodní pružná mezikruhová deska 32 o Podobné mezi třetími distančními trubkami 12 a prvními distančními kroužky 13 na prvních spojovacích tyčích 2. a mezi třetími distančními kroužky 24 a vrchními podložkami 26, na druhých spojovacích tyčích 21 je sevřena vrchní pružná mezikruhová deska Rovina procházející osami prvních spojovacích tyčí 2, je různoběžná, nejlépe kolmá s rovinou procházející osami druhých spojovacích tyčí 21» Tím je vytvořena vazba mezi nepohyblivým

V celkem 6,0 a pohyblivým celkem 61, umožňující pohyb pouze v© směru kolmém k rovinám pružných mezikruhových desek 32, 33» Tato vazba tvoří tedy vedení kuželky 30 vůči sedlu 31 bez pasivních odporů a možnosti zadření» Na pohyblivý celek 61 působí síla od pružiny 36» čímž je kuželka 30 dotlačována do s edla JI* Reakce od pružiny 36 je přenášena pomocí opěrného, talíře 34 a stavěcího šroubu 35 na příčník 8_O Stavěči šroub 35, a příčník 8 mají závitové spojení, které umožňuje nastavítel nost předpští pružiny 36* Vnitřní prostor 17 většího vlnovce 16 je potrubím většího vlnovce 37 napojen na přívod ní potrubí 2 mezi první škrtící clonu 4 adruhou škrtící clonu 2.» Vnitřní prostor 20 menšího vlnovce 19 je potrubím menšího vlnovce 38 propojen s přívodním prostorem 2, který je propojovacím potrubím 39 propojen s pracovním prostorem ovládaného zařízení»

V alternativním příkladu provedení řídícího ventilu znázorněném na obr. 3 je větší vlnovec 16 a menší vlnovec 19 z obr» 1 nahrazen větší membránou 46. a menší membránou 42° Toto provedení je jednodušší než provedení na obr» 1, 2 a může být použito tam, kde membrány 46» 4,7 vyhoví požadavkům na zdvih kůže Iky 3Q. o tepelném a tlakovém namáhání#

Menší membrána 47 je svým vnějším obvodem sevřena mezi těleso 1 a mezidesku J. Větší membrána 46 je svým vnějším obvodem se230 459 vřena mezi mezidesku 2 ^a mezikus 48. '^ěleso 1, mezideska 2* mezikus 48 a horní deska 51 jsou navzájem pevné spojeny pomocí prvních spojovacích tyčí jí, druhých spodních matic 49 a druhých vrchních matic 50 tak, že tvoří a tělesem 1 nepohyblivý celek 62 alternativního provedení» Menší membrána 47 je svým vnitřním obvodem pomocí střední tyče 40» matice 4_U4, menší membrány 47 sevřena mezi podložky 41 menší membrány 47 a střední tyčí 40 zároveň spojena s vnitřním obvodem větší membrány 46 sevřené mezi podložky 42 větší membrány 46 pomocí matice ,45, větší membrány 46» Maticí 45 je zároveň na střední tyči 40 upevněn tlačný talíř 43 o Vnitřní obvody obou membrán 46» 47« střední tyč 40» podložky 41« 42«. matice 44» 45 a tlačný talíř 43 tvoří spolu s kuželkou 30 jeden pohyblivý celek 62 al terna ti «mého provedení. Mezideska J a větší membrána 46 ohraničují vnitřní prostor 52 větší membrány 46. Mezideska 2 ^a menší membrána 47 ohraničují vnitřní prostor 53 menší membrány 47. Vzájemné uspořádání membrán ,4,6, 47 je takové, že mezideska 2 odděluje vnitřní prostor 52, větší membrány 4,6 a vnitřní prostor ,5,3 menší membrány 47* Na pohyblivý celek 63 alternativního provedení působí přes tlačný talíř 4,3 pružina 36« jejíž reakce je zachycena stejně jako u řídícího ventilu podle pbr. 1, 2« sové vedení pohyblivého celku je zajištěno membránami 46« 47* Clona 2 J® bořena vůlí střední tyče 40 v otvoru mezidesky 2°

Řídící ventil pracuje následovně: je-li tlak v n jištěném tlakovém prostoru 6, nižší než tlak, při němž má dojít k zásahu -(otevírací tlak ventilu}yje kuželka 30 dotlačena do sedla a ventil je tedy uzavřen. Za předpokladu uzavřeného pracovního prostoru 0vládaného zařízení je ve všech propojených prostorech 12, 20 u řídícího ventilu podle obr. 1, 2 resp. prostorech 2, 52, 53 u řídícího ventilu podle obr. 3 tlak rovný tlaku v jištěném tlakovém prostoru 6,. Působením tohoto tlaku na průměty ploch vlnovců 16, 19 resp. membrán £6, 47, v osovém směru a na plochu kuželky £0 ohraničenou sedlem 31 vznikne síla působící proti síle od pružiny 26* Nosáhne-li tlak v jištěném tlakovém prostoru 6 otevíracího tlaku, doj· de k rovnováze těchto sil a ventil začne odpouštět malé množství tlakového média z přívodního prostoru 2. Vlivem škrtících účinků clon £, 2 tlak ve vnitřním prostoru 20 menšího vlnovce 19 resp. ve vnitřním prostoru 53, menší membrány 47 poklesne více než tlak ve vnitřním prostoru 17 většího vlnovce 16 resp. ve vnitřním prostoru 5.2. větší membrány 46. Tím dojde k dalšímu zvětšení výslednice sil od tlaku. Z hlediska teorie regulačních obvodů jde o zavedení klad5

230 459 né zpětné vazby. Od určitého malého zdvihu kuželky 30 roste síle od tlaku v závislosti na zdvihu kuželky 3,0 při konstantním tlaku v jištěném tlakovém prostoru 6. více než síla od pružiny 36. áímž dojde k náhlému otevření ventilu. Při snižování tlaku v jištěném tlakovém prostoru 6, klesá tlak v prostoru 17 většího vlnovce 16 resp. v prostoru 52 větší membrány 46 prudčeji než v prostoru 20 menšího vlnovce l_f9 resp. v prostoru 53 menší membrány 47. Zdvih kuželky se mírně snižuje, až od určitého zdvihu a tlaku * uzavíracího tlaku - vjištěném tlakovém prostoru. 6, klesá výsledná síla od tlaku rychleji než síla od pružiny 36 a ventil náhle uzavře. Tlaky v prostorech 2, 17» 20 resp. 2_t 52» 53 a v pracovním prostředí ovládaného zařízení se opět vyrovnávají na hodnotu tlaku v jištěném tlakovém prostoru 6.

Řídící ventil může pracovat i když pracovní prostor ovládaného zařízení není zcela uzavřen. Změnou škrtících účinků clon £, 2 lze měnit velikost poklesu tlaku, čili výstupního signálu i rozdíl mezi otevíracím a zavíracím tlakem ve velmi širokém rozmezí. Pevné škrtící clony £, 2 ^^ze nahradit nastavitelnými prvky, například regulačními ventily. Pracovní prostor ovládaného zařízení lze napojit i mezi škrtící clony £, pokles tlaku při zásahu je však méně výrazný. Zapojení řídícího ventilu může být i jiné, například s více škrtícími clonami, což může mít výhodu ve snazším nastavení velikosti poklesu tlaku a rozdílu mezi otevíracím a zavíracím tlakem. S použitím několika clon je možné také vytvořit více míst s různými úrovněmi výstupního signálu pro pracovní prostory ovládaných zařízení. Pokud však má být závislost výstupního signálu čili tlaku v pracovním prostoru ovládaného zařízení na tlaku v jištěném tlakovém prostoru 6, nespojitá, musí být zapojení řídícího ventilu takové, aby tlak ve vnitřním prostoru 20 menšího vlnovce 19 resp. ve vnitřním pros toru 53 menší membrány 47 klesal se zvětšujícím se zdvihem kuželky 30 rychleji než tlak ve vnitřním prostoru 17 většího vlnovce 16 resp. ve vnitřním prostoru 52 větší membrány 46. Plocha většího vlnovce 16 resp. větší membrány 46 nemusí být vždy větší než plocha menšího vlnovce 19 resp. menší membrány 47. ale součet plochy kuželky 30 a plochy většího vlnovce 16 resp. větší membrány 46 musí být větší než plocha menšího vlnovce 19 res>p. menší membrány 47 a plocha menšího vlnovce 19 resp. menší membráxy £2 musí být větší než plocha kuželky 3,0.

Claims (8)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU 230 4S9

   1. Řídící ventil pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné, který při s toupnutí tlaku v jištěném tlakovém prostora nad stanovenou hodnotu, se náhle otevře a způsobí pokles, tlaku alespoh v jednom tlakovém prostoru ovládaného zařízení a při poklesu tlaku v jištěném tlakovém prostoru pod obeůně jinou stanovénou hodnotu se opět náhle uzavře a způsobí opětné zvýšení tlaku v tlakovém prostoru ovládaného zařízení, vyznačený tím, že-mo, kuželku (30), js dotlačovana^do sedla (31) jednak pružinou (36) a jednak tlakem působícím na plochu menšího vlnovce (19) resp· menší membrány (47) a odtlačovánsf^od sedla (31) tlakem působícím na plochu kuželky (30) a plochu většího vlnovce (16) resp· větší membrány (46), přičemž součet plochy kuželky (30) a plochy většího vlnovce (16) resp· větší membrány (46) je větší než plocha menšího vlnovce (19) resp· menší membrány (47) a plocha menšího vlnovce (19) resp· menší membrány (47) je větší než plocha kuželky (30), kde v přívodním potrubí mezi jištěným tlakovým prostorem (6) a přívodním prostorem (2) jsou uspořádány škrtící clony (4, 5), vytvářející při volném průchodu mezi sedlem (31) a kuželkou (30) místa s různými úrovněmi tlaku, přičemž vnitřní prostor (17) většího vlnovce (16) resp· vnitřní prostor (92) větší membrány (46) je propojen s místem o yy šším tlaku, vnitřní prostor (20) menšího vlnovce (19) resp· vnitřní prostor (53) menší membrány (47) je p?opojen s místem o nižším tlaku a pracovní prostor ovládaného zařízení s; místem požadované úrovně tlaku·
2. 2· Řídící ventil podle bodu 1, vyznačený tím, že osové vedení pohyblivého celku (61) s kuželkou (30) vůči nepohyblivému celku (60) se sedlem (31) je provedeno pomocí spodní pružné mezikruhové desky (32) a vrchní pružné mezikruhové desky (33), kde desky (32, 33) jsou upevněny jednak na nepohyblivém celku (60) a jednali na pohyblivém celku (61) tak, že rovina procházející apevnnovacími body na nepohyblivém celku (60.) je různoběžná, kolmá k rovině procházející upevňovacími body na pohyblivém celku (61)·
3. 3· Řídící ventil podle bodu 1, vyznačený tím, že osové vedení pohyblivého celku (63) alternativního provádění s kuželkou (30) vůči nepohyblivému celku (62) alternativního provedení se sedlem (31) je provedeno pomocí větší membrány (46) sevřené svým vnějším obvodem mezi mezideskou (7) a mezikus (48) na nepohyb— 7 —

   230 459 livém celku (62), svým vnitřním obvodem mezi podložky (42) větší membrány (46) na pohyblivém celku (63) a pomocí menší membrány (47) sevřené svým vnějším obvodem mezi těleso (1) a mezideskou (7) na nepohyblivém celku (62), svým vnitřním obvodem mezi podložky (41) menší membrány (47) ha pohyblivém celku (63).
4. 4o
5. 5o

   Řídící ventil podle bodu 1, vyznačený tím, že druhá škrtící clona (5) je tvořena vůlí střední tyče (40) v mezidesce (7)*

   Řídící ventil podle bodu 1, vyznačěný tím,že buS první škrtící clona (4) nebo druhá škrtící clona (5) nebo obě škrtící clony (4, 5) jsou tvořeny vůlí mezi pracovními částmi ovládaného zařízení.
6. 6e Řídící ventil podle bodu 1, vyznačený tím,že mez? přívodním prostorem (2) a jištěným tlakovým prostorem (6) je zapojena pouze druhá škrtící clona (5) a vnitřní prostor (17) většího vlnovce (16) resp. vnitřní prostor (52) větší membrány (46) je napojen přímo na jištěný tlakový prostor (6).
7. 7« Řídící ventil podle bodu 1, vyznačený tím, že mezi přívodním ^prostorem (2) a jištěným tlakovým prostorem (6) je zapojeno několik škrtících clon, které vytvářejí několik úrovni tlaků pro pracovní prostory ovládaných zařízení*
8. 8* Řídící ventil podle bodů 1, 6, 7, vyznačený tím, že škrtící clony jsou nastavitelnými prvky, například regulačními ventily*