CZ20014307A3 - Kuľelka ventilu - Google Patents

Description

Kuželka ventilu

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká kuželky ve ventilu, přesněji typu, definovaného v úvodní části nároku 1. Vynález se tedy týká kuželky ventilu, který zahrnuje pouzdro ventilu se vstupem a výstupem, výhodně uspořádaných vzájemně proti sobě na opačných stranách pouzdra, a v pouzdru ventilu mezi vstupem a výstupem těleso ventilu, vytvořené se v podstatě válcovým průchodem a otočně namontované v pouzdru, takže s ventilem v plně otevřené poloze leží průchod společně se vstupem a výstupem vzájemně spolu v přímce, v průchodu jsou uspořádané v podstatě rovné stěny, definující komory mezi sebou a vytvořené s průchozími otvory, přičemž vstup je na začátku otevíracího posouvání ventilu spojen pouze s jednou komorou, která jej přes otvory ve stěnách a prostřední komory spojuje s komorou naproti a s výstupem, a postupně s více a s více komorami, přičemž nakonec jsou všechny komory spojeny se vstupem s výstupem během postupného otevírání ventilu.

Předkládaný vynález se rovněž týká způsobu uspořádání kuželky ventilu podle úvodní části nároku 6. Vynález se tudíž také týká způsobu uspořádání kuželky ve ventilu s pouzdrem ventilu s tělesem ventilu, otočně namontovaným v pouzdru a se v podstatě válcovým průchodem, který při ventilu ve zcela otevřené poloze leží v přímce se vstupem a výstupem, umístěnými na opačných stranách pouzdra.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že ve ventilech uvedeného typu dochází ke kavitaci a vysokým úrovním hluku v případě velkých tlakových spádů v kapalinách.

»9 « ·· «· • * « ··«*> « t Μ « • r « f á * * & « »····» « » ♦ * · • ií * · «* β * * • ··♦ · · & »·« » · «»»·

Byla navržena zařízení, například v evropských patentových přihláškách č. 87901700.2 a č. 81302496.5, které jsou určeny pro snížení náchylnosti ke kavitaci a tím ke snížení úrovně hluku. Uvedená zařízení jsou relativně složitá na výrobu a tudíž jsou samozřejmě drahá.

Cílem předkládaného vynálezu je vytvořit zařízení uvedeného typu, které bude představovat zjednodušení ve srovnání s dosavadním stavem techniky.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je podle vynálezu dosaženo tím, že zařízení má znaky specifikované ve význakové části patentového nároku 1. Výhodná provedení jsou potom definována v závislých patentových nárocích 2 až 5.

Podstata kuželky ventilu, v úvodu definovaného typu, podle vynálezu spočívá v tom, že zahrnuje alespoň jednu dvojici protínajících se stěn, které jsou umístěny v průchodu, takže dvě protilehlé komory, situované nejblíže ke vstupu a k výstupu, leží symetricky vzhledem k centrální rovině, ve které je situována centrální osa průchodu, během otočného posouvání tělesa ventilu mezi otevřenou a uzavřenou polohou, a obráceně, takže tok média, protékající do komory, ležící nejblíže u vstupu, prostřednictvím průchozích otvorů ve stěnách je rozdělen na množství toků média, které jsou smíchány v komoře, situované nejblíže k výstupu, což má za následek tlakový spád.

Kuželka ventilu podle vynálezu má výhodně dvě dvojice protínajících se stěn, které jsou rovnoběžné po dvojicích a jejichž osy protnutí jsou situovány na každé straně a rovnoběžně s centrální osou průchodu.

ί

9 ·* » »* *» • * · ·’ « * « · t * « *»<»··> · · ···« « ·& *»· »« ·»*·

Výhodně mají průchozí otvory tvar štěrbin.

Štěrbiny jsou výhodně jednotně šikmé vzhledem k centrální ose průchodu, výhodně takovým způsobem, že v případě dvou sousedních stěn svírají vzájemně spolu pravý úhel.

Výhodně jsou průchozí otvory kruhové.

Zařízení podle vynálezu poskytuje množství výhod. Z hlediska výroby je velmi snadné dosáhnout vysoké stability prostřednictvím protínájících se stěn, vytvořených s průchozími otvory. To značně snižuje riziko vibrací, vyskytujících se v důsledku tlakových spádů na stěnách.

Vstupní toky jsou navíc rozděleny symetricky a rozdělené toky vzájemně spolu kolidují bezprostředně před výstupem. Tato kolize vytváří další tlakový spád, zatímco poškození ventilu je minimalizováno, dokonce i kdyby docházelo ke kavitaci, v důsledku té skutečnosti, že tlakový spád je absorbován vlastní kolizí a následně pouze v menší míře materiálem ventilu. V plně otevřené poloze je dosaženo přibližně symetrického toku skrz ventil se zajištěním dobrých charakteristik snížení hluku a nízkého tlakového spádu v této poloze.

Charakteristické znaky způsobu podle předkládaného vynálezu jsou uvedeny ve význakové části nároku 6.

Podstata způsobu, v úvodu definovaného typu, tudíž podle vynálezu spočívá v tom, že v průchodu se umístí alespoň jedna dvojice protínajících se, v podstatě rovných stěn opatřených s průchozími otvory, přičemž tyto stěny se orientují tak, že dvě protilehlé komory, definované protínajícími se rovnými stěnami a válcovou stěnou průchodu,

s.

• » · • · · · · » « • · · · · • · · · · · · ···· jsou situovány symetricky vzhledem ke vstupu a výstupu, přičemž tok média, přiváděný do komory, situované nejblíže u vstupu, se rozděluje přes otvory ve stěnách do množství toků média tak, aby se vytvořil tlakový spád, přičemž uvedené toky média se potom smíchají v komoře, situované nejblíže u výstupu.

Výhodně se dvě dvojice protínajících se stěn umístí se stěnami rovnoběžnými po dvojicích, přičemž tyto stěny jsou vyrovnány tak, že protínající se stěny nebo osy protnutí jsou umístěny na každé straně a rovnoběžně s centrální osou průchodu.

Vynález bude v následujícím popisu podrobněji popsán prostřednictvím příkladných provedení ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.la znázorňuje schematický půdorys ventilu;

Obr.lb znázorňuje podélný řez rovinou B-B, skrz ventil podle obr. la;

Obr.2a znázorňuje průřez, ilustrující v podstatě válcový průchod skrz ventil s dvojicí protínajících se stěn podle vynálezu;

Obr.2b znázorňuje jednu stěnu podle obr. 2a;

Obr.3a znázorňuje, podobně jako obr. 2a, průchod se dvěma dvojicemi stěn vzájemně se protínajících ve dvojicích;

Obr.3b znázorňuje příklad stěny podle obr. 3a; a • · • · · · · ·

Obr.4 schematickým perspektivním pohledem na těleso ventilu ilustruje, jak se vytváří průchozí tok skrz průchod tělesa ventilu, ve kterém jsou uspořádány čtyři stěny.

Příklady provedení vynálezu

Kulový ventil i zahrnuje pouzdro 2. ventilu se vstupem

3. a výstupem _4, uspořádanými na jeho protilehlých stranách. Těleso 5. ventilu se v podstatě válcovým průchodem 6. je otočně namontováno uvnitř pouzdra 2.· Obr. la znázorňuje dřík 5a, spojený s tělesem 5. ventilu pro ovládání tělesa 5. ventilu. V plně otevřené poloze ventilu 2 jsou vstup 3., výstup A a průchod 6 situovány vzájemně v řadě. Obr. 1b rovněž znázorňuje dvě prstencová těsnění l_a, Tb, která zajišťují utěsnění mezi vstupem 3. respektive výstupem A a tělesem 5 ventilu. Osoba v oboru znalá snadno nahlédne, že v určitých aplikacích je vyžadováno pouze jedno takové těsnění.

Podle předkládaného vynálezu je v průchodu 6 uspořádána alespoň jedna dvojice protínajících se stěn 8a,

8b, viz obr. 2a, či stěn 9a, 9b a 10a, 10b, viz obr. 3a. Konstrukce dvojice stěn, které, jak bude patrné z obr. 2a a obr. 4, jsou uspořádány jako kříž v průchodu 6_, bude nyní nejprve vysvětlena podrobněji ve spojení s odkazy na obr. 2a, obr. 2b a obr. 4. Prostor v průchodu .6 je rozdělen stěnami Au, Ab na čtyři komory Kl, K2, K3 a K4 . Uvedené komory jsou umístěny tak, že komora Kl leží nejblíže u vstupu A ^a komora K4, která je situována přímo proti komoře Kl, leží nejblíže u výstupu A· Stěny Qa, Ab jsou zcela shodné pro jejich spojení dohromady jsou vytvořeny se zářezem 12, takže mohou být zasunuty vzájemně do sebe. Při nasazení do průchodu A splývá » · ·

Ol- ί/3ο/ • · · ·

I t i. · • · » « · · osa 8c protnutí stěn 8a, 8b s centrální osou 6a průchodu 6.. Jak bude patrné z obr. 2b, jsou stěny 8a, 8b vytvořeny s průchozími štěrbinami 11, šikmými vzhledem k centrální ose 6a, výhodně takovým způsobem, že prodloužené osy těchto štěrbin na dvou následujících stěnách ve směru toku svírají vzájemně spolu pravý úhel.

Mělo by být nyní již zcela zřejmé, že při otočení tělesem ventilu ve směru otevírání se stane následující:

Jak posun ve směru otevírání pokračuje, otevírá se postupně stále větší spojení mezi vstupem 3. a komorou Kl a odpovídajícím způsobem také mezi komorou K4 a výstupem 4_. Nejprve tudíž médium protéká do komory Kl, je tlačeno skrz průchozí štěrbiny 11 ve stěnách 8a, 8b do komor K2 a K3 ve dvou v podstatě stejných tocích. Uvedené toky jsou opětovně smíchány v komoře K4 poté, co opět projdou průchozími štěrbinami 11 ve stěnách 8a, 8b, které leží mezi komorou K4 a komorou K2 respektive K3. Osoba se zkušenostmi v oboru snadno nahlédne, že toto má za následek následující tlakové spády:

1. Při průchodu média od vstupu prostřednictvím malého otvoru a do komory Kl.

2. Při průchodu poloviny toku skrz průchozí štěrbiny z komory Kl do komory K2 nebo při průchodu druhé poloviny toku skrz průchozí štěrbiny z komory Kl do komory K3.

3. Při průchodu polovičních toků média z komor K2 a K3 do komory K4.

4. Při střetu polovičních toků média v komoře K4., a

5. Při průchodu média skrz malý otvor mezi komorou K4 a výstupem 4.· • · · ·· · · · ·· • · · ···« ···· ······· · · ·· · · • · ··· ··· ···· · ·· ··· ·· ····

Jak je ventil postupně stále více otevírán bude se účinek protínajících se stěn 8a, 8b zmenšovat do té míry, že při plně otevřeném ventilu je jejich účinek zanedbatelný. Ventil tudíž může absorbovat velmi velké tlakové spády při malých úhlech otevření a ještě může mít velkou kapacitu při úplném otevření ventilu. To navíc odpovídá vlastnostem většiny pracovních systémů, ve kterých tlak čerpadla klesá se zvyšující se kapacitou, stejně tak, jako se tlakový spád v ustálených ventilech a trubkách zvyšuje se zvyšujícím se tokem média. Skutečnost, že stěny 8a, 8b při úplně otevřeném ventilu rozdělují tok média skrz ventil na čtyři v podstatě zcela stejné toky, poskytuje ventilu velmi dobré vlastnosti v důsledku symetričnosti těchto toků.

V provedení podle obr. 3a zařízení podle vynálezu jsou, jak bylo uvedeno, dvě dvojice protínajících se stěn, to jest stěny 9a, 9b a stěny 10a, 10b, které, jak bude patrné z obr. 3b, jsou vytvořeny s kruhovými průchozími otvory 11' a se zářezy 12 pro umožnění vzájemného smontování, jak je indikováno na obr. 3a. Dvojice stěn 9a, 9b a 10a, 10b jsou symetrické svými příslušnými osami 9c, 10c protnutí, umístěnými na každé straně centrální osy 6a průchodu 6. Průchod 6. je rozdělen stěnami na devět komor, to jest komoru kl, která leží nejblíže u vstupu 3, komory k2 až k7, komoru k8, která leží uprostřed průchodu 6, a komoru k9, která leží nejblíže u výstupu 4.· Z důvodů symetrie jsou toky média v komorách k2, k3, k6 a k7 v podstatě stejné a v podstatě polovinou velikosti toků v komorách kl a k9.

Při malém úhlu otevření se vstup 3. spojuje pouze s komorou kl a výstup 4 s komorou k9. Podmínky jsou podobné, jako tomu bylo již při vysvětlování ve spojení s obr. 2a a obr. 4, ale musí být uvedeno, že v provedení se dvěma dvojicemi protínajících se stěn podle obr. 3a je zde více míst zúžení, než v provedení s jednou dvojící protínajících se stěn podle obr. 2a a obr. 4.

Zúžení může být přirozeně nastaveno měnícím se počtem otvorů ve stěnách, definujících komory, a/nebo velikostí těchto otvorů. Je rovněž zcela zřejmé, že těleso ventilu nemusí být nutně kulové, a že je vynález rovněž použitelný ve ventilu s tělesem ve tvaru kulové výseče nebo ve válcovém/kuželovém škrtícím ventilu při zajištění, že průchod je v podstatě válcový.

Bylo rovněž ověřeno, že zařízení podle vynálezu je rovněž výhodné ve ventilech pro regulaci toků plynu nebo páry.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Kuželka ventilu (1), který zahrnuje pouzdro (2) ventilu se vstupem (3) a výstupem (4), výhodně uspořádaných vzájemně proti sobě na opačných stranách pouzdra (2), a v pouzdru ventilu (2) mezi vstupem (3) a výstupem (4) těleso (5) ventilu, vytvořené se v podstatě válcovým průchodem (6) a otočně namontované v pouzdru (2), takže s ventilem (1) v plně otevřené poloze leží průchod (6) společně se vstupem (3) a výstupem (4) vzájemně spolu v přímce, v průchodu (6). jsou uspořádané v podstatě rovné stěny, definující komory mezi sebou a vytvořené s průchozími otvory (11; 11'), přičemž vstup je na začátku otevíracího posouvání ventilu spojen pouze s jednou komorou, která jej přes otvory ve stěnách a prostřední komory spojuje s komorou naproti a s výstupem, a postupně s více a s více komorami, přičemž nakonec jsou všechny komory spojeny se vstupem s výstupem během postupného otevírání ventilu, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu dvojici protínajících se stěn (8a, 8b; 9a, 9b, 10a,

   10b), které jsou umístěny v průchodu (6), takže dvě protilehlé komory (ΚΙ, K4; kl, k9), situované nejblíže ke vstupu a k výstupu, leží symetricky vzhledem k centrální rovině, ve které je situována centrální osa (6a) průchodu (6), během otočného posouvání tělesa (5) ventilu mezi otevřenou a uzavřenou polohou, a obráceně, takže tok média, protékající do komory (Kl; kl), ležící nejblíže u vstupu, prostřednictvím průchozích otvorů (11; 11') ve stěnách (8a, 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) je rozdělen na množství toků média, které jsou smíchány v komoře (K4; k9), situované nejblíže k výstupu, což má za následek tlakový spád.

   • ·

   I · « · « · ·

   I · * « · · • · ··· ·· ····
2. 2. Kuželka ventilu podle nároku 1, vyznačující se tím, že má dvě dvojice protínajících se stěn (9a, 9b, 10a, 10b), které jsou rovnoběžné po dvojicích a jejichž osy (9c, 10c) protnutí jsou situovány na každé straně a rovnoběžně s centrální osou (6a) průchodu (6) .
3. 3. Kuželka ventilu podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že otvory (11) mají tvar štěrbin.
4. 4. Kuželka ventilu podle nároku 3, vyznačující se tím, že štěrbiny jsou jednotně šikmé vzhledem k centrální ose průchodu, výhodně takovým způsobem, že v případě dvou sousedních stěn svírají vzájemně spolu pravý úhel.
5. 5. Kuželka ventilu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že otvory (11') jsou kruhové.

   v
6. 6. Způsob uspořádání kuželky ve ventilu (1) s pouzdrem (2) ventilu s tělesem (5) ventilu, otočně namontovaným v pouzdru (2) a se v podstatě válcovým průchodem (6), který při ventilu (1) ve zcela otevřené poloze leží v přímce se vstupem (3) a výstupem (4), umístěnými na opačných stranách pouzdra (2), vyznačující se tím, že v průchodu (6) se umístí alespoň jedna dvojice protínajících se, v podstatě rovných stěn (8a, 8b;

   9a, 9b, 10a, 10b) opatřených s průchozími otvory (11; 11'), přičemž tyto stěny (8a, 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) se orientují tak, že dvě protilehlé komory (Kl, K4; kl, k9), definované protínajícími se rovnými stěnami a válcovou stěnou průchodu (6), jsou situovány symetricky vzhledem ke vstupu (3) a výstupu (4), přičemž tok média, přiváděný do komory (Kl; kl), situované nejblíže u vstupu, se rozděluje přes otvory (11; 11') ve stěnách (8a, 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) do množství toků média tak, aby se vytvořil tlakový spád, přičemž uvedené toky média se potom smíchají v komoře (K4; k9), situované nejblíže u výstupu.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že dvě dvojice protínajících se stěn (9a, 9b, 10a, 10b) se umístí se stěnami rovnoběžnými po dvojicích, přičemž tyto stěny jsou vyrovnány tak, že protínající se stěny nebo osy (9c, 10c) protnutí jsou umístěny na každé straně a rovnoběžně s centrální osou (6a) průchodu (6).