CS231307B1 - Tepelný regulační ventil - Google Patents

Abstract

Vynález se týká tepelného regulačního ventilu pro přesnou regulaci průtoku plynů a kapalin řádu mililitrů až litrů za minutu. Účelem vynálezu je zajištění konstantních vlastností ventilu při změnách okolní teploty, tj. maximální průtok i regulační rozsah, vyšší citlivost, malou hysterezi, malou časovou konstantu a vyšší spolehlivost. Tepelný regulační ventil sestává ze sedla a kuželky, jejichž vzájemné poloha je měnitelná pomocí dilatační trubice, která mění svou délku vlivem ohřevu. Dilatační trubice je vetknúta do základny, která je spojena pomocí nosné trubice s nosičem sedla. Materiál a délky mezi rovinami řezů A-A a B-B nosné trubice a dilatační trubice jsou shodné. Základna, sedlo a kuželka jsou zčásti nebo zcela z tepelně izolačního materiálu. Vynález lze využít v chemickém, farmaceutickém a elektrotechnickém průmyslu. Hlavní využití přichází v úvahu ve výrobě polovodičů při operacích epitaxe a difúze.

Description

Vynález se týká tepelného regulačního ventilu pro přesnou regulaci ..průtoku plynů a kapalin řádu mililitrů až litrů za minutu s přímým řízením elektrickým signálem.

Pro regulaci průtoku se používá různých regulačních ventilů - šoupátka, klapky ap.

Tyto jsou vhodné pro regulaci středních a vysokých průtoků. Lze je ovládat mechanicky, pneumaticky i elektrický.

Pro přesnou regulaci malých průtoků se používá různých jehlových ventilů, ovládaných mechanicky i elektricky. Rozsah regulace je velký, ale při požadované citlivosti regulace potřebuje Značné časy na přestavení, při mechanickém řešení se projevují vůle.

Základní nevýhodou tepelného ventilu, který má minimální hmotnost z důvodu malé tepelné setrvačnosti, a tlm i malou pevnost je to, že tento prvek neobsáhne velký regulační rozsah a i když se nastaví, tak je velmi citlivý na změny okolní teploty. U vyráběných tepelných ventilů není vyloučen vliv okolní teploty na průtok, což má za následek buS posuv maximálního průtoku k větším průtokům a pak je třeba k uzavření na původní minimální průtok zvětšit topný příkon, což znamená bu3 přetížení topného článku nebo regulátor nemá rezervu výkonu a nedojde k uzavření na požadovaný minimální průtok. Nebo maximální průtok se zmenší a tím se zmenší regulační rozsah a tedy nelze s daným typem ventilu nastavit průtoky v okolí původního maximálního průtoku.

Další nevýhodou běžně vyráběných tepelných ventilů je umístění topného vinutí uvnitř dilatační trubice, což se projevuje jako zvýšené časová konstanta a hysteraze, nehledě na obtížnou výrobu z dováženého materiálu, malou spolehlivost a přetížitelnost vyráběných ventilů. Navíc se projevuje nerovnoměrný ohřev dilatační trubice, tím sedlo ventilu nekoná přímočarý pohyb a může dojít při použití rovinného sedla i k příčení ventilu.

Regulační orgány ventilu se mohou různě modofikovat: sedlo rovinné, kuželové, kuželka rovinná, kuželové, kulová apod. Vhodným tvarem regulačních orgánů lze ovlivnit citlivost regulace v různých částech regulačního rozsahu. Pokud se použije rovinné sedlo a rovinné těsnící plocha, je nutné dodržet velmi přesně kolmost obou regulačních prvků vůči sobě; v případě nedodržení kolmosti, při montáži či výrobě dílů, anebo při nevhodném opracování těsnicích ploch nelze zajistit dostatečně malý průtok při uzavření ventilu a tím ani potřebný regulační rozsah.

Základní nedostatek ventilu, tj. vliv okolní teplbty na průtok, odstraňuje tepelný regulační ventil podle vynálezu, skládající se ze sedla, které mé ostrou kruhovou hranu a kuželky s rotačhí těsnicí plochou s osou rotace v ose dilatační trubice, jejichž vzájemná poloha je měnitelná pomocí dilatační trubice ohřívané topným tělesem. Dilatační trubice je pevně vetknuta do základny, která je spojena pomocí nosné trubice s nosičem, v němž je suvně uloženo sedlo a zajištěno. Materiál a délky mezi rovinami řezů A-A a B-B nosné trubice a dilatační trubice jsou shodné.

Další zlepšení vlastnosti tepelného regulačního ventilu lze dosáhnout přímým ohřevem dilatační trubice, tj. průchodem elektrického proudu stěnou dilatační trubice, přičemž elektrický proud je přiveden na oba konce dileteční trubice.

Pro snížení topného příkonu dilatační trubice, zmenšení ohřevu základny, nosné trubice, sedla a nosiče, tj. zmenšení vlivu dilatace těchto dílů na průtok, je výhodné je vyrobit zčásti nebo zcela.z tepelně izolačního materiálu.

Konstrukční uspořádání tepelného regulačního ventilu podle vynálezu zajištujé konstantní vlastnosti ventilu při změnách okolní teploty, tj. maximální průtok i regulační rozsah, vyšší citlivost regulačního ventilu, malou hysterezi, malou časovou konstantu, vyšší spolehlivost a jednoduchou a levnou výrobu.

Při realizaci tepelného ventilu podle vynálezu lze s výhodou využit samostředicích vlastností kuželového, snadno vyrobltelného tvaru kuželky, těsnící na ostrou kruhovou hranu sedla.

Příklad provedení tepelného regulačního ventilu podle vynálezu je popsán pomocí výkresů. Obr. 1 znázorňuje tepelný regulační ventil a obr. 2 řešení přímého ohřevu dilatační trubice.

Do nosiče 1 je upevněno sedlo 1, jehož ostrá kruhová hrana 1.1 s rotační těsnicí plochou 2.1 na kuželce 2 vytváří potřebné seškrcení průtoku a tím se reguluje průtok média ventilem. Sedlo 1 je v nosiči 2 uchyceno suvně, aby bylo možné snadno nastavit základní průtok. Kuželka g je nesena dilatační trubicí 2 vetknutou do základny 6. Dilatační trubice 2 je vyhřívána topným tělesem 4 vývody 4.1. 4.2 nebo je vyhřívána přímo průchodem proudu stěnou dilatační trubice 2 přívody 10, 11 (obr. 2). Základna 2 je nesena nosnou trubicí 2, která je spojena s nosičem 2. Tím je celé konstrukce uzavřena. Médium protéká kanálky v nosiči 2 nad kuželku g, prochází mezi regulačními orgány a středem sedla i vytéká ven do okruhu, resp. může proudit i obráceně.

Změna průtoku je regulována velikostí topného příkonu do topného tělesa £, resp. do dilatační trubice 2· Tím dochází k prodloužení, resp. zkrácení dilatační trubice.2, posuvu kuželky g k sedlu J., resp. dd sedla 2, a tím dojde ke zmenšení, resp. zvýšení průtoku pracovního média. Změnu rozsahu průtoku tepelného regulačního ventilu lze provést výměnou sedla 1·

Tepelný regulační ventil dle vynálezu lze použít v chemickém, farmaceutickém a elektrotechnickém průmyslu a všude tam, kde je požadována vysoká jakost regulace a možnost hromadného řízení malých průtoků pracovního média počítačem. Příkladem využití může být regulace průtoku plynu nebo kapaliny do chemického reaktoru, regulace tlaku.

Zásadní využití přichází v úvahu ve výrobě polovodičů, kde se uplatní výhody popisovaného tepelného regulačního ventilu při regulaci malých průtoků do reakčního prostoru při operacích epitaxe a difúze.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Tepelný regulační ventil pro přesnou regulaci průtoku média skládající se ze sedla, které má ostrou kruhovou hranu a kuželky s rotační těsnící plochou s osou rotace v ose dilatační trubice, jejichž vzájemná poloha je měnitelná pomocí dilatační trubice vetknuté do základny, která je spojena pomocí nosné trubice s nosičem, v němž je suvně uloženo sedlo, vyznačený tím, že materiál a délky mezi rovinami řezů (A-A, B-B) nosné trubice (5) a dilatační trubice (3) jsou shodné.
2. 2. Tepelný regulační ventil dle bodu 1 vyznačený tím, že délka dilatační trubice (3) je řiditelná přímým průchodem elektrického proudu, přivedeným přívody (10, 11).
3. 3. Tepelný regulační ventil dle bodů 1 a 2 vyznačený tím, že základna (6), sedlo (1) a kuželka (2) jsou zčásti nebo zcela z tepelně izolačního materiálu.