CZ281024B6 - Pojistný ventil - Google Patents

Abstract

Pojistný ventil pro jištění proti přetlaku, například nádrží, které pracují s plynnými, parními nebo kapalnými medii. Pojistný ventil (10) je opatřen skříní (12) s ventilovým sedlem (18) a s ním spolupracující ventilovou součástí. Ventilová součást sestává ze sedlového ventilu (22) a s ním pevně spojeného šoupátkového pístu (24). Sedlový ventil (22) je určen k utěsnění a šoupátkový píst (24) k řízení media, protékajícího pojistným ventilem (10). Tím jsou těsnicí funkce a řídicí funkce navzájem odděleny, čímž se z části redukují nebo odstraní vibrace pojistného ventilu (10).ŕ

Description

Pojistný ventil

Oblast techniky

Vynález se týká pojistného ventilu, obzvláště pro jištění proti přetlaku u zařízení, pracujících s plynnými a/nebo parními a/nebo kapalnými médii a/nebo jejich směsmi, opatřené přítokovým a odtokovým potrubím, ventilovým sedlem a ventilovou součástí, zatíženou ve směru jejího uzavírání pružinou.

Dosavadní stav techniky

Pojistné ventily tohoto typu se používají například pro jištění proti přetlaku u nádrží a zařízení, u nichž plyny, páry, přehřáté a podchlazené tekutiny, například voda, mají být při měnících se stavech přístrojů současné nebo za sebou jištěny proti překročení tlaku.

U velkých zařízení na výrobu páry může být takový ventil použit jako předřazená ovládací součást pro pojistné ventily ovládané samotným médiem nebo u menších zařízení přímo k jištění proti překročení tlaku.

Pro takové případy se používají pružinou zatížené přetlakové ventily, které jsou vybaveny posilovači zdvihu, jako například brzdovými kotouči, zdvihovými kloboučky nebo kovovými měchovými kompenzátory. Avšak vzhledem k tomu, že se při kritické expanzi stlačitelných médií a stávajících měnitelných protitlacích mění statické tlaky při výtokových rychlostech na hranici blízké zvukové rychlosti na velmi nízké absolutní tlaky, jsou tyto známé ventily při vzniku protitlaků a zrněné proudových poměrů značné ohroženy vibracemi. Pokusy, kterými se měly tyto ventilové vibrace tlumit použitím mechanických nebo hydraulických přídavných tlumicích zařízení dosud neprokázaly požadovaný výsledek.

Podstata vynálezu

Vynálezu byla stanovena úloha dále zlepšit pojistný ventil již uvedeného typu tak, aby se obzvláště při střídajících se protitlacích co nejvíc zabránilo vibracím, v každém případě však, aby se tyto vibrace zmenšily.

Podle vynálezu se toho dosáhne pojistným ventilem, zejména pro jištění proti přetlaku u zařízení, která pracují s plynnými a/nebo parními a/nebo kapalnými médii a/nebo jejich směsmi, opatřený skříní s přívodním a odtokovým potrubím, ventilovým sedlem uspořádaným v přívodním potrubí a ventilovou součástí, která je zatížená ve směru jejího uzavírání alespoň jednou pružinou upravenou na konci ventilové součásti odlehlém od ventilového sedla. Podle vynálezu je ventilová součást tvořena sedlovým ventilem s ventilovým kuželem a s ním pevně spojeným řídícím pístem, který je zařazen, při pohledu ve směru proudění, ve vzdálenosti za ventilovým kuželem a v uzavřené poloze uzavírá průchod média do odtoku.

Z toho vyplývá rozdělení funkce těsnicího sedla a řídicí hrany. Na těsnicím sedle vznikají výhodně jen statické tlaky, což

-1CZ 281024 B6 má výhodu, že v oblasti eroze, kavitace a nárazů kapek tyto jevy oproti známým ventilům zmenšeny. Ventil podle vynálezu je proto také nezávislý na protitlaku a hmotovém průtolcu. Vysoké protitlaky stupňují proporcionálně průtočnou cestu, takže může být prováděno jak řízení velkých ventilů, tak také kontrola tlakových nádrží přímo za použití ventilu podle vynálezu. Náběhový tlak ventilu je závislý pouze na přetlaku jištěné nádrže, a v každém případě je v podstatě nezávislý na hodnotách tlaku, na stavech přístrojů a na hustotě pracovních médií.

Výhodné řešení spočívá v tom, že průměr řídicího pístu je větší než průměr ventilového sedla.

Další výhodné provedení pojistného ventilu podle vynálezu spočívá v tom, že pro vedení řídicího pistu je ve skříni vestavěno pouzdro, které je opatřeno prstencovým kanálem, který obklopuje řídicí píst a je příčnými otvory v pouzdru propojen s odtokovým potrubím.

Jiné výhodné provedení spočívá v tom, že prstencový kanál je opatřen řídicí hranou, která je v uzavřené poloze v záběru s řídicím pístem.

Poslední výhodné provedení vynálezu spočívá v tom, že v odtoku pojistného ventilu je pro odtlakování média na výtoku upravena odlehčovací tryska, například Lavalova, což má tu výhodu, že v prstencovém průřezu mezi řídicím pístem a prstencovým kanálem budou existovat v podstatě statické poměry a nevznikne proto v této oblasti žádná kavitace.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen za pomoci připojených výkresů konkrétních příkladu provedení, kde na obr. 1 je řez pojistným ventilem podle vynálezu v uzavřeném stavu, na obr. 2 je ventil podle obr. 1 v částečně otevřeném stavu, na obr. 3 je pojistný ventil podle vynálezu ve zcela otevřeném stavu, na obr. 4 je řez pojistným ventilem podle vynálezu ve zcela otevřeném stavu, přičemž za ventilem je zařazena odlehčovací tryska a na obr. 5 je řez ventilem podle vynálezu v uzavřeném stavu ve spojení s ventilem, řízeným pojistným ventilem.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn pojistný ventil 10 s ventilovou skříní 12 s přítokem 14 a odtokem 16 a ventilovým sedlem 18. S ventilovým sedlem 18 spolupůsobí ventilová součást, která je tvořena sedlovým ventilem s ventilovým kuželem 22. který ventilové sedlo 18 otevírá a zavírá, dále řídicím pístem 24., který je pomocí dříku 26 pevně spojen s ventilovým kuželem 22. Na válcový řídicí píst 24 je napojena pístnice 28., která je z ventilové skříně 12 vyvedena ven a zasahuje do vnitřku pružinové komory 44. jak je popsáno dále.

Ventilový kužel 22, dřík 26, řídicí píst 24 a pístnice 28 jsou účelné zhotoveny z jednoho kusu.

-2CZ 281024 B6

Ve ventilové skříni 12 je vestavěno pouzdro 30, ve kterém je axiálně veden řídicí píst 24.

V oblasti řídicího pístu 24 je pouzdro 30 opatřeno prstencovým kanálem 32, obklopujícím řídicí píst 24, který je pomocí alespoň jednoho, s výhodou více příčných otvorů 34, vytvořených v pouzdru 30, spojen s odtokem 16.

Ventilová skříň 12 je na straně odvrácené od přítoku 14 uzavřena ventilovým víkem 42, které je vhodně spojeno s ventilovou skříní 12 a slouží jak k upevnění pouzdra 30, tak také k ohraničení zdvihu ventilové součásti.

Pístnice 28 prochází středovým otvorem ventilového víka 42, přičemž mezi pístnicí 28 a ventilovým víkem 42 je účelně upraveno vhodné těsnění, například 0 kroužek, a pístnice 28 vyčnívá do pružinové komory 44, která je také, například pomocí šroubů, upevněna na ventilové skříni 12.

V pružinové komoře 44 je umístěna tlačná ventilová pružina 50. například jedna nebo více šroubových pružin, které soustředně obklopují pístnicí 28 a jsou upnuty mezi dva pružinové talíře 46, 48. Spodní pružinový talíř 46 je spojen vhodným způsobem s pístnicí 28., zatímco horní pružinový talíř 48., opatřený závitovým nátrubkem 52., je našroubován ve středovém závitovém otvoru ve víkové části pružinové komory 44 a pojištěn kontramatkou 54. Horní pružinový talíř 48 může být do pružinové komory 44 zašroubován méně nebo více, takže pomocí závitového nátrubku 52 a kontramatky 54 je možno nastavit předpětí ventilové pružiny 50, a tím nabíhací tlak pojistného ventilu 10.

Pojistný ventil 10 podle vynálezu pracuje následujícím způsobem.

Jakmile se v přítoku 14 dosáhne nastavený nabíhací tlak, zmenší se těsnící působení na ventilovém sedle 18 natolik, že médium z přítoku 14 prostoupí do komory 36 mezi ventilovou součástí a pouzdrem 30 a naplní komoru 36.

Řídicí píst 24 má větší průměr než ventilové sedlo 18 a tato přídavná prstencová plocha řídicího pístu 24 je tedy také médiem tlačena do komory 36., takže se ventilový kužel 22 z ventilového sedla 18 nadzdvihne, jak je znázorněno na obr. 2. Řídicí hrana 58, tvořená prstencovým kanálem 32 se nalézá v poloze, znázorněné na obr. 2, ale není ještě uvolněna řídicím pístem 24.

Ventilová součást se však dále pohybuje směrem vzhůru a řídicí píst 24 uvolní řídicí hranu 58, jak je znázorněno na obr. 3, a otevře tím prstencový průřez 20, kterým proudí médium přes prstencový kanál 32 a příčné otvory 34 k odtoku 16.

Médium se tím v oblasti prstencového průřezu 20, prstencového kanálu 32 a příčných otvorů 34 odtlakuje. Vytvoření pojistného ventilu 10 podle vynálezu tedy dovoluje ustavení libovolného protitlaku v odtoku 16., a to s hodnotou o něco nižší než činí nabíhací tlak. Klesne-li provozní tlak v přítoku na nebo pod nabíhací tlak, potom se ventilová součást pohybuje pomocí ventilové pružiny 50 dolů směrem na ventilové sedlo 18., přičemž však nejdříve

-3CZ 281024 B6 řídicí píst 24 přejede řídicí hranu 58 a uzavře prstencový průřez 20.

Tím se průtok pojistného ventilu 10 přiblíží téměř k nule, potom se při prakticky klidovém proudění ventilová součást pohybuje pomocí ventilové pružiny 50 dále směrem dolů a ventilové sedlo 18 se ventilovým kuželem 22 uzavře.

Teprve potom se sníží zbývající tlak v komoře 36 pod řídicím pístem 24 a to vůlí řídicího pístu 24, to znamená vůlí mezi řídicím pístem 24 a pouzdrem 30.

U příkladu provedení podle obr. 4 je v odtoku 16 upravena odlehčovací tryska 56, například Lavalova tryska. U tohoto příkladu provedení se médium nejdříve odtlakuje v trysce 56 s tím důsledkem, že v prstencovém průřezu 20 a prakticky také v oblasti prstencového kanálu 32 a příčných otvorů 34 nastanou v podstatě statické poměry a nedochází proto v této oblasti k žádné kavitaci.

Na obr. 5 je naznačen případ použití pojistného ventilu 10. Pojistný ventil 10 zde slouží jako předřazený řídicí ventil pro ventil 60, který je právě tak jako přítok 14 pojistného ventilu 10 napojen na zdroj tlaku, v tomto případě tlakovou nádrž 66. Ventil 60 je opatřen ventilovým kuželem 62, který otevírá a zavírá ventilové sedlo a který je pevně spojen s ovládacím pístem 64, zatíženým pružinou.

Jakmile tlak v tlakové nádrži 66 dosáhne nebo překročí nabíhací tlak pojistného ventilu 10, otevře se pojistný ventil 10, jak je popsáno shora. Odtok 16 pojistného ventilu 10 je nyní potrubím 68 spojen s prostorem pod ovládacím pístem 64., čímž se tento působením média, proudícího do tohoto prostoru z potrubí 68 a proti síle své pružiny nadzdvihne, a tím zvedne ventilový kužel 64 z jeho ventilového sedla, čímž se toto sedlo otevře.

Poklesne-li tlak a uzavře-li se pojistný ventil 10, může médium pod ovládacím pístem 64 odtékat přes klapku 70 s tím důsledkem, že ovládací píst 64 se pohybuje dolů a ventilový kužel 62 opět uzavře své ventilové sedlo.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pojistný ventil, zejména pro jištění proti přetlaku u zařízení, která pracují s plynnými a/nebo parními a/nebo kapalnými médii a/nebo jejich směsmi, opatřený skříní s přívodním a odtokovým potrubím, ventilovým sedlem uspořádaným v přívodním potrubí a ventilovou součástí, která je zatížená ve směru jejího uzavírání alespoň jednou pružinou upravenou na konci ventilové součásti odlehlém od ventilového sedla, vyznačující se tím, že ventilová součást je tvořena sedlovým ventilem s ventilovým kuželem (22) a s ním pevné spojeným řídicím pístem (24), který je zařazen, při pohledu ve směru proudění, v odstupu za ventilovým kuželem (22) a v uzavřené poloze uzavírá průchod média do odtoku (16).
2. 2. Pojistný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že průměr řídicího pístu (24) je větší než průměr ventilového sedla (18).
3. 3. Pojistný ventil podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pro vedení řídicího pístu (24) je ve skříni (12) vestavěno pouzdro (30), které je opatřeno prstencovým kanálem (32), který obklopuje řídicí píst (24) a je příčnými otvory (34) v pouzdru (30) propojen s odtokem (16).
4. 4. Pojistný ventil podle nároku 3, vyznačující se tím, že prstencový kanál (32) je opatřen řídicí hranou (58), která je v uzavřené poloze v záběru s řídicím pístem (24).
5. 5. Pojistný ventil podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že v odtoku (16) pojistného ventilu (10) je pro odtlakování média na výtoku upravena odlehčovací tryska (56).