CS261615B1 - Řídicí ventil pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné - Google Patents

Abstract

Navrhované zařízení vytváří řídicí ventil ovládaný energií vlastního tlakového média, u něhož je odstraněna netěsnost známých provedení. Jištěný tlakový prostor je přes přívodní prostor spojen s vnitřním prostorem mezi menším vlnovcem a větším vlnovcem a zároveň je oddělen od vnitřního prostoru menšího vlnovce sedlem a kuželkou, přičemž vnitřní prostor menšího vlnovce je spojen výfukovým potrubím přes škrticí clonu s výfukem a zároveň impulsním potrubím s pracovním prostorem ovládaného zařízení.

Description

Předmětem vynálezu je řídicí ventil pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné, pracující jako nespojitý přímý regulátor tlaku. Slouží k ovládání různých zařízení, zejména armatur, například řízených pojistných ventilů, bypassových ventilů, rychlozávěrných armatur.

Pro daný účel jsou známy regulátory tlaku založené na principu usměrňování nebo přerušování proudu kapalného nebo plynného média vytékajícího z trysky, tzv. „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 použito vlastního regulovaného tlakového média k ovládání regulátoru, ale je nutno použít tlakové médium cizí. Není-li cizí tlakové médium k dispozici, je nutno zřídit jeho zdroj. Spolehlivost je pak závislá na dodávce tohoto tlakového média. Kromě toho cizí tlakové médium neustále uniká tryskou, což při dlouhé době provozu vede, mnohdy k no zcela zanedbatelným energetickým ztrátám. Přiblížení k nespojitosti funkce je u těchto regulátorů docíleno jejich vysokou citlivostí, která je však omezena stabilitou regulátoru. Při pomalých změnách tlaku v jištěném tlakovém prostoru však může být funkce regulátoru spojitá, což vede k nežádoucím mezipolohám ovládaného ?ař.í?ení., , . Pro ovládání řízených pojistných ventilů jsou obvykle používány tzv. řídicí 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 vodicí plochy, což může vést k selhání činnosti. Druhou skupinou řídicích ventilů jsou ventily ovládané elektromagnetem nebo elektromotorem. Mají dobrou těsnost i přesnost funkce. Spolehlivost je však závislá na zdroji a přívodu elektrické energie.

Uvedené nevýhody odstraňuje řídicí ventil pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné, při stoupnutí tlaku v jištěném tlakovém prostoru nad stanovenou hodnotu náhle se otevírající a působící zvýšení tlaku alespoň v jednom uzavřeném pracovním prostoru ovládaného zařízení a při poklesu tlaku v jištěném tlakovém prostoru pod obecně jinou stanovenou hodnotu se opět náhle uzavírající a působící opětné snížení tlaku v pracovním prostoru ovládaného zařízení podle vynálezu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že jištěný tlakový prostor je přes přívodní prostor v tělese spojen s vnitřním prostorem mezi menším vlnovcem a větším vlnovcem a zároveň je oddělen od vnitřního prostoru menšího vlnovce sedlem a kuželkou, přičemž vnitřní prostor menšího vlnovce je spojen výfukovým potrubím přes škrticí clonu s výfukem a zároveň impulsním potrubím a pracovním prostorem ovládaného zařízení.

Těleso, na kterém je umístěna příruba, je pevně spojeno pomocí dvou dlouhých spojovacích tyčí opatřených prvními distančními kroužky a prvními maticemi s pružnou mezikruhovou deskou, přitom je pružná mezikruhová deska pevně spojena pomocí dvou krátkých spojovacích tyčí opatřených krátkými distančními trubkami, druhými, distančními kroužky a druhými maticemi a spodními maticemi s horní deskou, přičemž rovina procházející podélnými osami obou dlouhých spojovacích tyčí je rovnoběžná s rovinou procházející podélnými osami krátkých spojovacích tyčí. Kuželka je spojena s kulovým čepem, na němž je umístěn spodní kroužek a spodní podložka, přitom mezi spodní kroužek a spodní podložku je uchycen vnitřní obvod menší membrány, přičemž vnější obvod menší membrány je sevřen mezi těleso a mezikus, přitom mezikus je spojen s víkem, přičemž mezi víkem a mezikusem je uchycen vnější obvod větší membrány, zároveň vnitřní obvod větší membrány je sevřen, mezi podložku a horní kroužek a horní podložka i horní kroužek jsou upevněny na horní tyči spojené s kulovým čepem. Škrticí clona je vytvořena nastavitelným prvkem, zejména-regulačním ventilem.

Výhodou řídicího ventilu podle vynálezu je ovládání pomocí energie vlastního tlakového média a vysoká přesnost. Lze nastavit jak tlak, při němž má dojít k zásahu, tedy otevírací tlak, tak i tlak, při němž se má ventil vrátit do původní polohy, tedy zavírací tlak ventilu. Výhodná je i těsnost ventilu při tlaku již o 5 až 10 % nižším, než je otevírací tlak, daná dostatečným těsnicím tlakem mezi kuželkou a sedlem ventilu.

Fříklad vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje pohled na řídicí ventil v lomeném řezu a obr. 2 pohled na řídicí ventil v půdorysu a vyznačením lomeného řezu. Obr. 3 představuje pohled na alternativní provedení řídicího ventilu s kladným impulsem v řezu.

V tělese 1 řídicího ventilu s kladným impulsem podle obr. 1 a 2 je upraven přívodní prostor 2, který je přívodním potrubím 3 propojen s jištěným tlakovým prostorem 5. Těleso 1 je pomocí dlouhých spojovacích tyčí 10, dlouhých distančních trubek 12, prvních distančních kroužků 14 a prvních matic 16 pevně spojeno s příčníkem 8 tak, že tyto části tvoří s tělesem 1 nepohyblivý celek. Horní deska 6, menší vlnovec 20, příruba 7, těleso 1 se sedlem 25 a kuželka 24 nepropustně ohraničují vnitřní prostor 22 menšího vlnovce 20. Horní deska 6, menší vlnovec 20, větší vlnovec 19 a příruba 7 nepropustně ohraničují vnitřní prostor 21 mezi menším vlnovcem 20 a větším vlnovcem 19. Uspořádání menšího vlnovce 20 a většího vlnovce 19 je takové, že menší vlnovec 20 je umístěn uvnitř většího vlnovce 19. Horní deska 6 je pomocí krátkých spojovacích tyčí 11, krátkých distančních tru261615 bek 13, druhých distančních kroužků 15, druhých matic 17 a spodních matic 18 spojena s výztuhou 9 tak, že tyto části tvoří vůči tělesu 1 jeden pohyblivý celek. Na kulovém čepu 23, který je upraven na horní desce 6, je uložena kuželka 24. Mezi prvními distančními kroužky 14 a prvními maticemi 16 na dlouhých spojovacích tyčích 10 a mezi druhými distančními kroužky 15 a krátkými distančními trubkami 13 na krátkých spojovacích tyčích 11 je sevřena pružná mezikruhová deska 26. Rovina procházející osami dlouhých spojovacích tyčí 10 je různoběžná, s výhodou kolmá, s rovinou procházející osami krátkých spojovacích tyčí lil

Pružná mezikruhová deska 26 tak spolu s menším vJuovcem 20 a větším vlnovcem 10 tvoří vazbu mezi nepohyblivým celkem a pohyblivým celkem, umožňující pohyb pouze ve směru kolmém k rovině pružné mezikruhové desky 26. Tato vazba tvoří tedy vedení kuželky 24 vůči sedlu 25 bez pasivních odporů a možností zadření. Na pohyblivý celek působí síla od tlačné pružiny 23, kterou je kuželka 24 dotlačována do sedla 25. Reakce od tlačné pružiny 29 je přenášena pomocí opěrného talíře 27 a stavěcího šroubu 28 na příčník 8. Stavěči šroub 28 a příčník 8 mají závitové spojení, umožňující nastavení předpětí tlačné pružiny 29. Vnitřní prostor 21 mezi menším vlnovcem 29 o větším vlnovcem 19 je propojen kanálkem 53 s přívodním prostorem 2 a tím i s jištěným tlakovým prostorem 5. Vnitřní prostor 22 menšího vlnovce 20, oddělený sedlem 25 a kuželkou 24 od přívodního prostoru 2, je jednak propojen výfukovým potrubím 32, přes škrticí clonu 4 do výfuku a zároveň impulsním potrubím 31 s pracovním prostorem ovládaného zařízení.

V alternativu'm příkladu provedení řadicího ventilu, znázorněném na obr. 3, je větší vlnovec 19 a menší vlnovec 20 z obr. 1 nahrazen větší membránou 46 a menší membránou 47. Toto provedení je jednodušší a použije se tam, kde větší membrána 46 a menší membrána 47 vyhoví požadavkům na zdvih kuželky 24 a tepelnému a tlakovému namáhání.

Menší mebrána 47 je svým vnějším obvodem sevřena mezi těleso 1 a mezikus 45. Větší membrána 46 je vnějším obvodem sevřena mezi mezikus 48 a víko 49. Těleso 1, mezikus 48 a víko 49 jsou navzájem spojeny pomocí dlouhých spojovacích tyčí 10, vrchních matic 59 a spodních matic 51 tak, že tvoří nepohyblivý celek alternativního provedení. Menší membrána 47 je svým vnitřním obvodem sevřena pomocí horní tyče 40 mezi spodní kroužek 40 a spodní podložku 44 a horní tyčí 40 je zároveň spojena s vnitřním obvodem větší membrány 46, sevřené mezi horní kroužek 41 a horní podložku 43. Vnitřní obvody větší membrány 46 a menši membrány 47, horní tyč 40, horní podložka 43, spodní podložka 44, horní kroužek 41 a spodní kroužek 42 spolu s tlačným talířem 45 a kuželkou 24 tvoří jeden nepohyblivý celek alternativního provedení. Těleso 1, kuželka 24 se sedlem 25 a menší membrána 47 ohraničují vnitřní prostor 53 menší membrány 47. Mezikus 48, větší membrána 46 a menší membrána 47 nepropustně ohraničují vnitřní prostor 52 mezi větší membránou 46 a menší membránou 47. Na pohyblivý celek působí přes tlačný talíř 45 tlačná pružina 29 stejně jako u řídicího ventilu — -podle obr. 1 a 2. Osové vedení pohyblivého celku vůči nepohyblivému celku je zajištěno větší membránou 46 a menší membránou 47. Propojení příslušných prostorů je stejné jako u ventilu podle obr. 1 a 2.

Řídicí ventil s kladným impulsem podle obr. 1 a 2 pracuje následovně: je-li tlak v jištěném tlakovém prostoru 5 nižší než otevírací tlak ventilu, při němž má dojít k zásahu, je kuželka 24 dotlačena do sedla 25 a ventil je tedy uzavřen.

Tlak ve vnitřním prostoru 22 menšího vlnovce ?B stejně jako tlak v pracovním prostoru ovládacího zařízení je roven tlaku ve výfukovém potrubí 32, například tlaku atmosférickému. Ve vnitřním prostoru 21 mezi menším vlnovcem 28 a větším vlnovcem 19 stejně jako v přívodním prostoru 2, je tlak roven tlaku v jištěném tlakovém prostoru 5. Působení tohoto tlaku na mezikruhovou plochu mezi menším vlnovcem 20 a větším vlnovcem 19 v osovém směru a na plochu kuželky 24 ohraničenou sedlem 25 vznikne síla působící proti síle od tlačné pružiny 29. Dosáhne-li tlak v jištěném tlakovém prostoru 5 otevíracího tlaku, dojde k rovnováze sil a ventil začne odpouštět malé množství tlakového média z přívodního prostoru 2 do vnitřního prostoru 22 menšího vlnovce 20, dále výfukovým potrubím 32 přes škrticí clonu 4 do výfuku a impulsním potrubím 31 do pracovního prostoru ovládaného zařízení. Za předpokladu uzavřeného pracovního prostoru ovládaného zrrízení dojde v tomto prostoru a ve vnitřním prostoru 22 menšího vlnovce 20 ke zvýšení tlaku. Tím dochází k dalšímu zvětšení výslednice sil od tlaku. Z hlediska teorie regulačních obvodů jde o zavedení kladné zpětné vazby. Od určitého malého zdvihu kuželky 24 roste síla od tlaku v závislosti na jejím zdvihu při konstantním tlaku v jištěném tlakovém prostoru 5 více než síla od tlačné pružiny 29, čímž dochází k otevření ventilu a konečnému zvýšení tlaku — kladnému impulsu ve vnitřním prostoru 22 menšího vlnovce 20 a v pracovním prostoru ovládaného zařízení. Při snižování tlaku v jištěném tlakovém prostoru 5 klesá tlak ve vnitřním prostoru 21 mezi menším vlnovcem 20 a větším vlnovcem 19, zdvih kuželky 24 se začne poněkud zmenšovat, čímž dojde ke strmějšímu poklesu tlaku ve vnitřním prostoru 22 menšího vlnovce 20.

261815

Od určitého zdvihu a tlaku — zavíracího tlaku v jištěném tlakovém prostoru 5 klesá výsledná síla od tlaku více než síla od tlačné pružiny 29 a ventil náhle uzavře. Tlak v prostoru 22 menšího vlnovce 20 a v pracovním prostoru ovládaného zařízení klesá opět na tlak rovný tlaku ve výfuku. Škrticí clona 4 může být rovněž tvořena vůlemi v pracovním prostoru ovládaného zařízení.

Změnou škrticích účinků škrticí clony 4 a kuželky 24 se sedlem 25 se mění velikost zvýšení tlaku, čili tlakového impulsu i rozdíl mezi otevíracím a zavíracím tlakem v poměrně širokém rozmezí. Pevnou škrticí clonu 4 lze nahradit nastavitelným prvkem, například regulačním ventilem. Velikost tlakového impulsu lze rovněž měnit zařazením několika škrticích clon 4 do výfukového potrubí 32 a napojení impulsního potrubí 31 mezi clony s požadovanou úrovní tlakového impulsu.

Uvedený popis funkce řídicího ventilu s kladným impulsem podle obr. 1 a 2 platí i pro řídicí ventil podle obr. 3 s tím, že vnitřní prostor 21 mezi menším vlnovcem 20 a větším vlnovcem 19 a vnitřní prostor 22 menšího vlnovce 20 jsou nahrazeny vnitřním prostorem 53 menší membrány 47 a vnitřním prostorem 52 mezi větší membránou 46 a menší membránou 47.

Plocha větší membrány 46 nemusí být vždy větší než plocha menší membrány 47, ale součet plochy větší membrány 46 a kuželky 24 musí být větší než plocha menší membrány 47 a plocha menší membrány 47 musí být vždy větší než plocha kuželky 24.

Claims (4)

1. Řídicí ventil pro tlakové prostředí plynné nebo kapalné, při stoupnutí tlaku v jištěném tlakovém prostoru nad stanovenou hodnotu náhle se otevírající a působící zvýšení tlaku alespoň v jednom uzavřeném pracovním prostoru ovládaného zařízení a při poklesu tlaku v jištěném tlakovém prostoru pod obecně jinou stanovenou hodnotu se opět náhle uzavírající a působící opětné snížení tlaku v pracovním prostoru ovládaného zařízení, s dvojitým tlakoměrným orgánem, kuželkou, sedlem a pružinou vyznačený tím, že jištěný tlakový prostor (5) je přes přívodní prostor (

2) v tělese (1) spojen s vnitřním prostorem (21) mezi menším vlnovcem (20) a větším vlnovcem (19) a zároveň je oddělen od vnitřního prostoru (22) menšího vlnovce (20 sedlem (25 j a kuželkou (24), přičemž vnitřní prostor (22) menšího vlnovce (20) je spojen výfukovým potrubím (32) přes škrticí clonu (4) s výfukem a zároveň impulsním potrubím (31) s pracovním prostorem ovládaného zařízení.

. 2. Řídicí ventil podle bodu 1 vyznačený tím, že těleso (1), na kterém je umístěna příruba (7), je pevně spojeno pomocí dvou dlouhých spojovacích tyčí (10) opatřených prvními distančními kroužky (14) a prvními

VYNALEZU maticemi (16) s pružnou mezikruhovou deskou (26), přitom je pružná mezikruhová deska (26) pevně spojena pomocí dvou krátkých spojovacích tyčí (11) opatřených krátkými distančními trubkami (13). druhými distančními kroužky (15) a druhými maticemi (17) a spodními maticemi (18) s horní deskou (6), přičemž rovina procházející podélnými osami obou dlouhých spojovacích tyčí (10) je rovnoběžná s rovinou procházející podélnými osami krátkých spojovacích tyčí (lij.

3. Řídicí ventil podle bodu 1 vyznačený tím, že kuželka (24) je spojena s kulovým čepem (23), na němž je umístěn spodní kroužek (42) a spodní podložka (44), přitom mezi spodní kroužek (42) ia spodní podložku (44) je uchycen vnitřní obvod menší membrány (47), přičemž vnitřní obvod větší membrány (46) je sevřen mezi horní podložku (43) a. horní kroužek (41) a horní podložka (43) i horní kroužek (41) jsou upevněny na horní tyči (40) spojené s kulovým čepem (23).

4. Řídicí ventil podle bodu 1 vyznačený tím, že škrticí clona (4) je vytvořena nastavitelným prvkem, zejména regulačním ventilem.