CS254783B1 - Vícestupňový ventil - Google Patents

Abstract

Řešení se týká vícestupňového ventilu, zejména regulačního, jehož jednotlivé škrticí stupně jsou symetricky umístěny okolo centrálního profilovaného uzávěruv tvořeného kuželkou a písty tak, že umožňují jak redukci minořádně vysokých tlakových spádů, tak optimální regulaci průtoku.,, Podstatou řešení je, že škrticí stupen je tvořen minimálně jednou vzájemně propojenou dvojicí kompresních komor a expanzivních komor, kde propojení s předepsanou volnou průtočnou plochou společně s kuželkou a písty vytváří labirint pro vícenásobnou změnu směru toku a objemu proudicího média.

Description

Vynález se týká vícestupňového ventilu, zejména regulačního, jehož jednotlivé škrtící stupně jsou symetricky umístěny okolo centrálního profilovaného uzávěru tvořeného kuželkou a písty tak, že umožňují jak redukci mimořádně vysokých tlakových spádů, tak optimální regulaci průtoku.

Je známa řada vícestupňových ventilů používaných pro škrcení velkých tlakových spádů v horkovodních sítích, škrcení horkých kapalin na i?ezi sytosti nebo pro redukci tlaku par a plynů, ktpré se od sebe liší jak v uspořádání jednotlivých škrtících stupňů, tak v jejich konstrukčním provedení. Vícestupňové ventily, tvořené sériovým zapojením jednoho uzávěru se systémem hydraulických odporů vytvářených například labyrinty nebo clonami, jsou nevhodné z hlediska požadavků regulační techniky a možnosti modelování průtočných charakteristik.regulačních ventilů. Používají se proto zejména při redukci velkých tlakových spádů a dvoupolohovou regulaci otevřeno - zavřeno. Vícestupňové ventily, jejichž škrtící stupně tvoří sériově zapojený systém zmnožených sedel a kuželek nebo komor a drážek ve vřetenech, lze sice přizpůsobit požadavkům regulační techniky, ale přo redukci vysokých tlakových spádů jsou méně vhodné. Popsaný způsob škrcení klade totiž vysoké nároky jak na materiálové provedení exponovaných dílců, tak na přesnost jejich opracování, přičemž dosahovaný účinek není většinou úměrný vynaloženým nákladům. Navíc ventily s více než čtyřmi škrtícími stupni mají extrémní stavební výšku a průtočné charakteristiky těchto ventilů se p ohledem na tolerance funkčních rozměrů dílčích škrtících stupňů stávají ve smyslu normativních předpisů neurčité.

Uvedené nedostatky odstraňuje v podstatě vynález, kterým je vícestupňový ventil, zejména regulační, jehož jednotlivé škrticí stupně jsou v tělese symetricky umístěny okolo centrálního profilovaného uzávěru tvořeného kuželkou a písty, a jeho podstata spočívá v tom, že škrtící stupeň je tvořen minimálně jednou vzájemně propojenou dvojicí kompresních komor a expanzních komoř, kde propojení s předepsanou volnou průtočnou plochou společně s kuželkou *a písty vytváří labyrint pro vícenásobnou změnu směru toku a objemu proudícího média.

Další podstatou vynálezu je, že kompresní komory a expanzní komory jsou vytvářeny jednak škrticí trubkou uloženou souose

- 2 254 783 s osou uzávěru a tvořící vedení pístů a vodící plochy kuželky a jednak mezikruhovými deskami uloženými kolmo k ose uzávěru, přičemž ve škrtící trubce jsou vytvořeny soustavy pravidelně po obvodu rozložených škrtících otvorů, kde vzdálenost mezi soustavami škrtících otvorů je větší než zdvihYuzávěru·

Další podstatou vynálezu je, že expanzní komory jsou rozv děleny přepážkami uspořádanými bud souosý nebo kolmo na osu uzávěru tak, že je vytvořena řada expanzních komůrek a kompresních komůrek, přičemž přepážky jsou opatřeny průchozími otvory·

Další podstatou vynálezu je, že zdvih uzávěru je roven maximálně 50% jeho jmenovité světlosti·

Další podstatou vynálezu je, že výtokový otvor ventilu je veden v ose uzávěru.

Další podstatou vynálezu je, že výtokový otvor ventilu je vytvořen ve směru rovnoběžném a horizontální rovinou vedenou vstupním otvorem, přičemž za posledním škrtícím stupněm je umístěna škrticí vložka.

Další podstatou vynálezu je, že průměr výstupního otvoru je roven nebo je větší než jmenovitá světlost ventilu, přičemž vnitřní průměr škrtící trubky je menší nebo je roven průměru výstupního otvoru.

Konečně je podstatou vynálezu, že velikost každé následující kompresní komory ve směru proudění média se zvětšuje, přičemž průměry táhla uzávěru nad jednotlivými písty se zmenšují a volný průtočný průřez kompresních komor je ve směru proti proudění média násobkem volného průtočného průřezu škrticí trubky o průměru D_Q.

Proti dosud užívaným konstrukcím dosahuje se podle vynálezu vyššího účinku v tom, že je umožněno redukovat neomezeně vysoké tlakové spády při vyhovění požadavkům kladeným regulační technikou na definované průtočné charakteristiky ventilů. Další výhodou je, že každý samostatný škrticí stupeň lze vhodnou volbou přepážek členit na další expanzní komory, což umožňuje při zacho vání minimálních rozměrů armatury snížit tlakový spád na jednotlivých přepážkách i pod 2MPa. To se rovněž projevuje příznivě na životnosti a spolehlivosti činnosti armatury bez zvýšení nároků na materiálové provedení exponovaných dílců. Konstrukční provedení rovněž Umožňuje, aby funkční zdvih uzávěrů víeestupno- 3 254 783 vého ventilu byl nejvýše roven 50% jeho jmenovité světlosti. Průměr výstupní komory, případně jmenovitá světlost výstupního hrdla ventilu múze být stejná nebo o jeden až dva stupně větš^ než je jmenovitá světlost vstupního hrdla tělesa ventilu

Konkrétní příklady provedení podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 je osový řez nárožním ventilem se dvěma škrtícími stupni v základním provedení, obr. 2 až 4-alternativní provedení ventilu z obr. 1 s vhodně přepážkami členěnými škrticími stupni a obr. 5 osový řez ventilu typu Z s jedním škrticím stupněm, přičemž na všech výkresech jsou vyznačeny obě krajní pracovní polohy, a to v pravé části poloha zavřeno a v levé části poloha otevřeno.

základním provedení vynálezu podle obr. 1 sestává dvoustupňový ventil z tělesa X, ve kterém je uloženo vřeteno 2 přecházející v centrální profilovaný uzávěr 2 tvořený kuželkou 21 opatřenou vodící plochou 32 o průměru D_Q a na ní navazující táhlo 33. Na táhle 33 jsou vytvořeny dva písTý 34. jejichž vnější průměr je roven průměru vodicí plochy 32 kuželky 21· Vřeteno 2 je pomocí neznázoměneĚo mechanismu posuvné v rozsahu zdvihu Z.

V horní části tělesa 1 je kolmo k ose 21 vřetene 2 upraven vstupní otvor 11 o světlosti Js. přičemž zdvih Z vřetene 2 je roven nejvýše polovině světlosti Js vstupního otvoru 11. V dolní části tělesa 1 jsou souose s osou 21 vřetena 2 umístěny sedlo £, centrážní vložka 5, škrticí trubka £ a dvě nad sebou upevněné mezikruhové desky £, jejichž vzájemné uspořádání vytváří dvě mezikruhové expanzní komory 2· Ve válcové funkční části škrticí trubky £ jsou vytvořeny soustavy po obvodu pravidelně rozložených škrtících otvorů 10. přičemž vzdálenost mezi jednotlivými soustavami je větší než velikost zdvihu £ vřetene 2. Vnitřní průměr škrticí trubky £ rovný průměru D_q vodící plochy 32 kuželky 21 pak tvoří vedení pro písty 34 a*~v mezikruhovém prostoru mezi táhlem 33 a škrticí trubkou £ vznikají kompresní komory 8. Průměry Dg, D-ι táhla 33 nad jednotlivými písty 34 se ve-směru proudění media zmenšují, přičemž volný průtočný průřez kompresních komor 8 je funkcí volného průtočného průřezu škrticí trubky £· Výhodné . je provedení, kdy každý následující volný průtočný průřez ve směru proti proudění media je ( ί t) násobkem průřezu předešlého. Výtokové část ventilu je tvořena nástavcem 12 připevněným ke spodní části tělesa 1· V nástavci 12 je pak vytvořen výtokový otvor 13 o průměru £ tak, že jeho osa je totožná s osou 21

- 4 vřetena 2 a uzávěru 2· _{2S4 7S3}

V alternativních provedeních podle obr· 2 ež 4 Jsou expanzní komory 2 rozděleny přepážkami 71 různě uspořádanými buá souose a osou 21 uzávěru 2>nebo kolmo na ní tak, že ji dělí na řadu dalších expanzních komůrek 91 a kompresních komůrek 81· Přepážky 71 jsou opatřeny průchozími otvory 72 vytvořenými tak, že neleží v přímém směru proudění média· Pro optimální funkci vícestupňového ventilu je nutné, aby konstrukční uspořádání přepážek 71 a průchozích otvorů 72 bylo tvořeno tak, aby tlakový spád mezi dvěma, ve směru toku média za sebou následujícími komorami 8, 2 8i komůrkami 81. 91 byl u plné otevřeného ventilu konstantní· U provedení dle obr. 5 je nástavec 12 výtokové části uzpůsoben tak, že výtokový otvor 13 je vytvořen ve směru rovnoběžném s horizontální rovinou vedenou vstupním otvorem 11, přičemž uvnitř nástavce 12 je zabudována škrtící vložka 14.

Činnost vícestupňového ventilu podle vynálezu je zřejmá· Ventil je připojen k neznázornenému potrubí o stejné jmenovité světlosti Js_#jako má vstupní otvor 11. Při poloze znázorněné v pravé polovině výkresů přitlačuje vřeteno 2 kuželku 31 uzávěru 2 do sedla £ a ventil je těsně uzavřen. Současně písty 34 uzavírají samostatné škrticí stupně, tvořené v základním provedení padle obr. 1 jednou kompresní komorou 8 a jednou expanzní komorou 2· ?ři částečném pootevření ventilu, kdy dojde k posunu vodící plochy 32 kuželky 31 ve škrtící trubce 6, začne proudit médium nejprve vůlemi, které jsou mezi vodicí plochou 32 kuželky 31 či písty 34 a škrticí trubkou 6. Celkový, tedy i nejvyšší tlakový spád regulovaného média je tak rozdělen mezi všechny tyto vůle· Teprve po dosažení funkčního zdvihu Z se vytvoří mezi sedlem £ a kuželkou 31 volná průtočná plocha, která slouží k předregulaci průtoku, a písty 24c. uvolní průchod mezi jednotlivými škrticími stupni, v nichž doohází k vlastní regulaci průtoku· Pracovní látka při průchodu první kompresní komorou 8 mění svůj směr, první soustavou škrticích otvorů 10 prochází do expanzní komory 2» kde expanduje a po další změně směru průtoku prochází druhou soustavou škrticích otvorů 10 do dalšího škrtícího stupně·

Při použití ventilu pro horkou vodu na mezi sytosti nebo pro škrcení vysokých tlakových spádů par a plynů je možno rozšířit výtokový otvor 13 v nástavci 12 o jeden či více stupňů normalizované řady vyšší, než je jmenovitá světlost Js ventilu.

254 783

Popsaná provedení nejsou jedinými řešeními podle vynálezu, ale počet škrtících stupňů nebo uspořádání přepážek Vl a průchozích otvorů IQ je možno měnit v závislost na druhu regulovanégo mádia, regulovaném tlakovém spádu a požadované stavební výšce ventilu.

Vícestupňový ventil podle vynálezu může být výhodně použit jako ventil odluhovací, odvodňovací nebo mařic energie.

Claims (8)

1. - 6 P Ř B D M íl T V Υ N ί I £ Z U

   254 783

   1» Vícestupňový ventil, zejifcéná tfegulačasC, jeho£ Jednotlivé škrticí stupně jsou v tělese symetricky umístěny okolo centrálního profilovaného uzávěru tvořeného kuželkou a písty, vyznačující se tím, že škrticí stupeň je tvořen minimálně jednou vzájemně propojenou dvojicí kompresních komor (8) a expanzních komor (9), kde propojení s předepsanou volnou průtočnou plochou společně s kuželkou (31) a písty (34) vytváří labyrint pro vícenásobnou změnu směru toku a objemu proudícího média·
2. 2. Vícestupňový ventil podle bodu 1, vyznačující se tím, že kompresní komory (8) a expanzní komory (9) jsou vytvářeny jednak Škrticí trubkou (6) uloženou souose s osou (21) uzávěru (3) a tvořící vedení pístů (34) a vodicí plochy (32) kuželky (31) a jednak mezikruhovými deskami (7) uloženými kolmo k ose (21) uzávěru (3), přičemž ve škrticí trubce (6) jsou vytvořeny soustavy pravidelně po obvodu rozložených škrticích otvorů (10), kde vzdálenost mezi soustavami škrticích otvorů (10) je větší než zdvih Z uzávěru (3)·
3. 3· Vícestupňový ventil podle bodu 2, vyznačující se tím, že expanzní komory (9) jsou rozděleny přepážkami (71) uspořádanými buď souosý nebo kolmo na osu (21) uzávěru (3) tak, že je vytvořena řada expanzních komůrek (91) a kompresních komůrek (81) přičemž přepážky (71) jsou opatřeny průchozími otvory (72)·
4. 4. Vícestupňový ventil podle některého z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že zdvih (Z) uzávěru (3) je roven maximálně 50% jeho jmenovité světlosti (Js).
5. 5· Vícestupňový ventil podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že výtokový otvor (13) ventilu je veden v ose (21) uzávěru (3).
6. 6· Vícestupňový ventil podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že výtokový otvor (13) ventilu je vytvořen ve směru rovnoběžném s horizontální rovinou vedenou vstupním otvorem (11), přičemž za posledním škrticím stupněm je umístěna škrticí vložka (14)·
7. 7. Vícestupňový ventil podle bodů 5 a 6, vyznačující se tim, že průměr (d) výstupního otvoru (11) je roven, nebo je větší než jmenovitá světlost (Js) ventilu, přičemž vnitřní průměr (D_Q) škrtící trubky (6) je menší nebo je roven průměru (d) výstupního otvoru (13).

   254 783
8. 8. Vícestupňový'ventil podle některého z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, žé velikost každé následující kompresní komory (8) ve směru proudění média se zvětšuje, přičemž průměry (Dg, D^) táhla (33) uzávěru (3) nad jednotlivými písty (34) se zmenšují a volný průtočný průřez kompresních komor průtočného průřezu škrticí trubky (6) o průměru (D_q).

   5 výkresů

   254 783