CZ283321B6 - Recirkulační ventil - Google Patents

Abstract

Recirkulační ventil pro chlazení odstředivého čerpadla tvořeného ventilovou skříní (10) obsahující první komoru (14) pro připojení k odstředivému čerpadlu a druhou komoru (16) pro připojení k výpustnému druhému průchodu (20), recirkulační průchod (30) pro převedení kapaliny z první komory (14) do odstředivého čerpadla. Mezi první komorou (14)a druhou komorou (16) je zpětný ventil (24), který umožňuje kapalině protékat z první do druhé komory. Ke zpětnému ventilu (24) je připojena dutá válcová ventilová průchodka (42) umožňující kapalině protékat z první komory (14) do druhé komory (16). Zpětný ventil (24) je opatřen kruhovým diskem (34) v první komoře (14).ŕ

Description

Recirkulační ventil

Oblast techniky

Předložený vynález se týká recirkulačního ventilu pro recirkulaci kapaliny zpět do odstředivého čerpadla, aby se zamezilo poškození čerpadla v údobích, kdy je minimální poptávka po čerpané kapalině protékající ventilem. Zejména se vynález týká recirkulačního ventilu se dvěma skloněnými řídicími povrchy mezi kruhovým kotoučem a ventilovou skříní, aby se vytvořil větší lineární vztah mezi polohou kruhového kotouče a velikostí toku. Ventil také umožňuje nasazení různě velkých spirálových pružin na kruhový kotouč, aby bylo možno měnit cirkulační rychlost recirkulačního toku. Druhý skloněný povrch poskytuje prostor k nasazení pružiny, aby byly dodrženy lineární charakteristiky jak pro použití bez pružiny při velkém hlavním toku, tak při použití s pružinou při malém toku.

Dosavadní stav techniky

Odstředivá čerpadla jsou používána k rozličným aplikacím. Často je žádoucí, aby kapalina se vracela zpět do odstředivého čerpadla v obdobích malé spotřeby pomocí výstupního zařízení, aby se zabránilo přehřátí čerpadla. Přehřátí je způsobeno výměnou tepla mezi běžícím čerpadlem stálou kapalinou uvnitř čerpadla. Přehřátím čerpadla snižuje se tlak páry, vzniká kapalinová kavitace, která může zničit skříň a oběžné kolo čerpadla.

Recirkulační ventily jsou často používány v odstředivých čerpadlech k regulaci přehřátí. V americkém patentu 4,095,611 je popisován obecně používaný recirkulační ventil s modulací toku regulačním ventilem. Popisovaný ventil je opatřen kruhovou diskovou zpětnou klapkou umístěnou uvnitř dvoudílné ventilové skříně. V obdobích normální spotřeby protékající kapaliny je klapka vlivem rozdílných tlaků otevřena a umožňuje protékání, přičemž je současně uzavřen průchod pro recirkulaci kapaliny. Naproti tomu v obdobích minimální spotřeby kapaliny vrátí se disková zpětná klapka do zavřené polohy, čímž se otevře průchod recirkulační kapaliny, které je umožněn recirkulaci zpětný návrat do čerpadla.

Jiný recirkulační ventil popisovaný v americkém patentu 4,243,064 je opatřen kruhovým hlavním ventilovým diskem a obtokovým ventilovým diskem, které jsou rozmístěny po obou koncích spojovací průchodky. V obdobích normálního kapalinového toku přemístí se spojovací ventilová průchodka do otevřené polohy a způsobí, že kapalina protéká jak hlavní výpustí tak obtékací výpustí. Je-li kapalinový tok minimální, je obtékací ventilový disk nadzvednut nad prstencové sedlo, což způsobí, že kapalina tekoucí hlavní výpustí je převedena do obcházecí výpusti a recirkuluje odstředivým čerpadlem.

Použitím shora uvedených recirkulačních ventilů vzniká problém spočívající vtom, že vztah mezi pohybem zpětných ventilů a velikostí recirkulačního toku není vždy v lineárním poměru. Takový lineární poměr umožňuje mnohem přesnější regulaci množství recirkulace.

Předmětem vynálezu je konstrukce recirkulačního ventilu se dvěma skloněnými řídicími povrchy mezi diskem zpětného ventilu a ventilovou skříní, aby bylo dosaženo lineárního poměru mezi otevřenou polohou disku zpětného ventilu a tokem kapaliny, který je recirkulován. Hlavní výhodou dvojího skloňuje dodržení náležité linearity s a bez prstence. Mnohem ekonomičtější je obstarání jediného tělesa. Dvojitý sklon umožňuje použít laciného prstence, aby se mohla měnit kapacita hlavního toku a dodržet náležitá linearita.

Jiným předmětem vynálezu je provedení recirkulačního ventilu, ve kterém lze běžně změnit cirkulační rychlost pomocí montáže různých velikostí spirálových pružin na disku zpětného ventilu.

Dalším předmětem vynálezu je provedení recirkulačního ventilu s mechanismem způsobilým k předběžnému nastavení polohy válcových pouzder uvnitř ventilu na udaná recirkulační průtoková množství.

Jiným předmětem je provedení vícenásobných obtokových cest k získání větší obtokové průtočné kapacity při stejné obtokové ventilové průchodce. Další výhodou této konstrukce je, že horní obtokové přívodní průchody poskytují další průtočnou cestu ventilovou průchodkou při otevřeném ventilu, čímž se zvyšuje kapacita hlavního toku.

Shora uvedené a jiné předměty předloženého vynálezu ajejich rozličné charakteristiky a detaily jsou objasněny v následujícím podrobném popisu vynálezu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je recirkulační ventil pro recirkulační chlazení vody odstředivého čerpadla, jehož podstatou je, že obsahuje první komoru připojenou k odstředivému čerpadlu, druhou komoru připojenou k výpusti kapaliny, první průchod k přivedení kapaliny z odstředivého čerpadla do první komory, druhý průchod k vypuštění kapaliny z druhé komory a recirkulační průchod k převedení kapaliny z první komory do odstředivého čerpadla; prostředky ke změně rychlosti cirkulace uvnitř ventilu; prostředky zpětného ventilu umístěné mezi první a druhou komorou, které v podstatě obsahují kruhový disk pro otevření při zvýšení tlaku v první komoře nad tlak kapaliny v druhé komoře a pro zavření při vyrovnání tlaku obou komor; prostředky k regulaci průtočné rychlosti kapaliny recirkulačním průchodem; posuvnou dutou ventilovou průchodku spojenou se zpětným ventilem a umístěnou v první komoře s pohybem mezi otevřenou a zavřenou polohou v závislosti na zpětném ventilu; konstrukční prostředky k řízení polohy a zvedání zpětného ventilu v závislosti na průtoku kapaliny tímto zpětným ventilem; a recirkulační prostředky ventilu provozně spojené s prostředky zpětného ventilu pro regulaci průtoku kapaliny první komorou a recirkulačním průchodem, přičemž recirkulační ventil zabrání průtoku, když je zpětný ventil otevřen a umožní průtok, když je zpětný ventil zavřen.

Přehled obrázků na výkresech

Předchozímu jakož i následujícímu podrobnému popisu se lépe porozumí, jestliže bude sledován podle připojených vyobrazení. Za účelem ilustrace vynálezu je na výkresech znázorněno současné preferované provedení, nicméně se však rozumí, že vynález se neomezuje na přesně vyobrazené uspořádání a znázorněná ústrojí.

Obr. 1 je pohled v řezu na jednu konstrukci recirkulačního ventilu podle vynálezu.

Obr. 2 je dílčí pohled ve větším měřítku na řídicí povrch o dvou sklonech, na část zpětného ventilu a na sedlo zalisované do ventilové skříně se zpětným ventilem v otevřené poloze.

Obr. 2a znázorňuje modifikovaný tvar ventilového sedla, který lze použít u předloženého vynálezu.

Obr. 3 je dílčí pohled v řezu na modifikovanou průchodku uloženou v recirkulačním ventilu.

Příklad provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje recirkulační ventil 10 provedený podle vynálezu. Recirkulační ventil 10 je tvořen tělesem 12 ventilu s první a druhou komorou 14 a 16, přívodním průchodem 18 a výpustným průchodem 20. Recirkulační ventil je konstruován výhodně z materiálu odolného proti korozi jako je litina nebo nerezavějící ocel. První komora 14 je oddělena od druhé komory 16 dovnitř směřujícím žebrem 22 prstencového tvaru vytvářející ventilové sedlo pro zpětný ventil 24- Zpětný ventil 24 je uložen v axiálním směru tělesa 12 ventilu a při svém pohybu je veden dolním nábojem 26 a horním nábojem 28. Dolní náboj 26 je dílčí součástí tělesa 12

-2CZ 283321 B6 ventilu aje ve spojení s ventilovým vedením 29 tvořícím recirkulační průchod 30, který bude dále podrobněji popsán. Horní náboj 28 je umístěn ve vodicím prstenci 32 na horním konci tělesa 12 ve výpustném průchodu 20.

Zpětný ventil 24 je tvořen kruhovým diskem 34, vodicím hřídelem 36, který drží v jeho poloze horní pouzdro 28 uložené v horním náboji 28 a dutou válcovou ventilovou průchodkou 42 uloženou v dolním náboji 26 a vedením ventilu 29. Zpětný ventil 24 dále obsahuje spirálovou pružinu 44 s předpětím mezi horním vodicím pouzdrem 38 a kruhovým diskem 34· Spirálová pružina 44 zajišťuje pružné ovládání kruhového disku 34 mezi zcela otevřenou a zavřenou polohou a působí předpětím na kruhový disk 34 v zavřené poloze. Ve zcela zavřené poloze kruhový disk 34 dosedá na ventilové sedlo 46 zalisované do prstencového žebra 22, které vyčnívá ze stěny tělesa 12 ventilu. Usazení ventilového sedla se používá, když je těleso ventilu z litiny a může být předem vytvořeno jako prstenec z teflonu plněného 25 % skla. Usazení není žádoucí do tělesa ventilu z nerezavějící oceli. Těsné dosednutí kruhového disku 34 na ventilové sedlo 46 je dosaženo, když kruhový disk 34 je zavřen, přičemž je zabráněno průtoku kapaliny z druhé komory 16 do první komory 14. Čelo 48 ventilového sedla 46, které přichází do styku s kruhovým diskem 34 je skloněno v úhlu dvou stupňů od čela 50 kruhového disku. Tento úhel zajišťuje rovnoměrný styk mezi ventilovým sedlem 46 a kruhovým diskem 34 po celém jeho obvodu, čímž je docíleno lepší usazení zpětného ventilu 24 při uzavírání. Vzájemný vztah ventilového sedla 46 a kruhového disku 34 je patrný z obr. 2, který ukazuje zpětný ventil v otevřené poloze. Jiných úhlů lze použít podle závislosti na odrazové pružnosti materiálu sedla. Obr. 2a ukazuje jiný tvar zapuštění 46A ventilového sedla a dosedací povrch 48A, který je ve styku s kruhovým diskem při zavřené poloze. Při tomto zapuštění je skoseno ventilové sedlo do tvaru obráceného v, přičemž každá sešikmená plocha svírá úhel tří stupňů s horizontální plochou.

Obr. 2 ukazuje řídicí povrch o dvou sklonech ve druhé komoře 16 definující dvoudílnou mezeru mezi tělesem 12 ventilu a zpětným ventilem 24 obsahující kolmý povrch 52 vpodstatě ukončující druhý šikmý povrch 54. Kolmý povrch 52 definuje nesešikmenou mezeru mezi tělesem 12 ventilu a kruhovým diskem 34· Nesešikmená mezera poskytuje okamžité zvednutí ventilu ze sedla při počátečním průtoku. Sešikmený druhý povrch potom řídí zvedání zpětného ventilu ze sedla podle vzrůstajícího toku. Šikmý povrch 54 obsahuje první poměrně málo sešikmenou část 54a a druhou strmější část 54b. Jak se zvyšuje požadavek průtoku tak se podle toho zvyšuje rychlost toku kapaliny zpětným ventilem. Sešikmená mezera vlivem svých dvojitě šikmých částí umožňuje mnohem jednotnější nebo přímoúměmější vztah zvedání disku 34 podle zvyšující se rychlosti toku. Alternativně může existovat nevelký rádius, který není znázorněn, v místě mělčí části 54a, aby se dosáhlo rovnoměrnějšího pohybu kruhového disku 34. Jinou alternativou je nahražení obou úhlů jediným poloměrem R tak, jak je znázorněno čárkovanou čarou v obr. 2. Velikost sešikmené mezery lze předem nastavit nebo změnit podle požadavků montáže prstence 56 kolem kruhového disku 34· Rozměr prstence 56 omezuje velikost mezery mezi ventilovou skříní a diskem, kterou kapalina může protékat a tím řídí cirkulační rychlost ventilu 10.

Recirkulační průchod 30 znázorněný v obr. 1 a 3 vede z první komory 14 k recirkulačnímu otvoru 58. Ventilová průchodka 42 je dutá a obsahuje vstupní otvory 62 a 64 a větší počet otvorů 66. Když je zpětný ventil usazen, kapalina protéká průchodkou a vytéká otvory 66 do recirkulačního průchodu 30. Ventilová průchodka znázorněná v obr. 1 obsahuje válcové horní pouzdro 68 a dolní pouzdro 70 zalisovaná do dolního náboje, ve kterém je ventilová průchodka 42 uložena. Dolní konec horního pouzdra 68 určuje otevření a uzavření otvorů 66, kterými kapalina vystupuje z ventilové průchodky 42 a teče do recirkulačního průchodu 30 podle posice ventilové průchodky. Recirkulační otvor 58 obsahuje vyúsťovací kroužek 72, který je vyměnitelný, přičemž průměrem poskytnutého otvoru je regulována cirkulační rychlost recirkulačního toku.

Obr. 3 znázorňuje modifikovaný tvar vložkových pouzder 74 a 76, která jsou uložena v dolním náboji a potom tlakem deformována do prstencových vybrání 78, 78 v náboji a v poloze zajištěna.

-3CZ 283321 B6

Kapalina vystupující z odstředivého čerpadla přichází do recirkulačního ventilu 10 přívodním průchodem 18 a zaplní první komoru 14 a ventilovou průchodku 42- V obdobích malého průtoku tlak kapaliny v první komoře 14 se vyrovnává s tlakem ve výpustném průchodu 20 a způsobí že zpětný ventil 24 zůstane v zavřené poloze účinkem spirálové pružiny 44. Následkem toho přitékající kapalina do recirkulačního ventilu 10 vtéká vstupním otvorem 62 do ventilové průchodky a potom do obtoku 60. Při zavřeném zpětném ventilu 24 jsou otvory 66 ventilové průchodky 42 nastaveny do otevřeného recirkulačního průchodu 30, čímž je umožněno kapalině protékání obtokem 60.

Po snížení průtoku recirkulačním ventilem 10 vznikne tlakový rozdíl mezi první komorou 14 a druhou komorou 16, přičemž tlak kapaliny v první komoře 14 vzroste nad tlak v druhé komoře 16. Když tlakový rozdíl přesáhne předchozí zátěž spirálové pružiny 44, pohybuje se zpětný ventil 24 v podélném směru do jeho otevřené polohy. Podélný pohyb zpětného ventilu 24 směrem do zcela otevřené polohy ovlivní pohyb ventilové průchodky, přičemž se zvednou otvory 66 mimo jejich předchozí polohu k recirkulačnímu průchodu 30, čímž se sníží a případně eliminuje průtok kapaliny obtokem 60. Kapalina nyní vstupuje do ventilové průchodky 42 a místo odtoky 66 ventilové průchodky vystupuje průchody 63 a protéká kolem disku 34 zpětného ventilu.

Otevření zpětného ventilu 24 způsobí zvednutí disku 34 z ventilového sedla 46, čímž je přerušeno těsné uzavření a umožněno protékání kapaliny druhou komorou 16 k výpustnému průchodu 20. V době počátečního toku kapaliny pohybuje se zpětný ventil 24 vzhůru k vrcholu kolmého povrchu 52 v nesešikmené mezeře. Jestliže se průtok zvyšuje, pohybuje se zpětný ventil 24 až do zcela otevřené polohy. Rychlost zvedání zpětného ventilu je regulována šikmým povrchem 54 a šikmou mezerou mezi povrchem 54 a zpětným ventilem, čímž je docíleno lineárního vztahu mezi rychlostí toku a pohybem disku zpětného ventilu.

Když se sníží průtočné množství, tlak kapaliny v druhé komoře 16 opět stoupne a tlakový rozdíl mezi oběma komorami se vyrovnává. Když je velikost tlakového rozdílu menší než tlak způsobený spirálovou pružinou 44, vrací tato pružina zpětný ventil 24 do jeho zcela zavřené polohy, přičemž kruhový disk 34 dosedne těsně na ventilové sedlo 46. Otvory 66 jsou opět nastaveny do recirkulačního průchodu 30 a směr kapaliny je znovu převeden ventilovou průchodkou 42 do obtoku 60 k zpětné recirkulaci odstředivým čerpadlem.

Je třeba připustit, že lze provést specialisty vdaném oboru určité změny shora popsaných provedení podle vynálezu aniž by bylo překročeno široké pojetí předloženého vynálezu. Z toho důvodu je pochopitelné, že vynález se neomezuje pouze na specielní konstrukci, ale jeho záměr spočívá v ochraně všech modifikací, které jsou provedeny v oblasti a duchu vynálezu jak je definováno v následujících připojených nárocích.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Recirkulační ventil pro recirkulační chlazení vody odstředivého čerpadla sestávající z ventilové skříně (12), která je rozdělená na první komoru (14) s přívodním průchodem (18) pro připojení k odstředivému čerpadlu, na druhou komoru (16) s výpustí (20) pro odvod kapaliny, a recirkulační průchod (30) ústící do první komory (14) pro převod kapaliny z této první komory (14) do odstředivého čerpadla, vyznačující se tím, že mezi první komorou (14) a druhou komorou (16), pro zajištění průchodu kapaliny při větším tlaku v první komoře (14) je uložen zpětný ventil (24) tvořený diskem (34) a konstrukčními prostředky pro řízení polohy a zvedání disku (34) zpětného ventilu (24), přičemž s diskem (34) je spojena ventilová průchodka (42) pro regulaci rychlosti kapaliny recirkulačním průchodem (30), kde tato ventilová průchodka (42) je uložena v první komoře (14) suvně, v závislosti na poloze disku (34).

   -4CZ 283321 B6
2. 2. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že je opatřen prostředky které vyvozují na disk (34) předem nastavený tlak.
3. 3. Recirkulační ventil podle nároku 2, vyznačující se tím, že prostředky s předem nastaveným tlakem jsou tvořeny spirálovou pružinou (44).
4. 4. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že konstrukční prostředky pro řízení polohy a zvedání jsou tvořeny řídicím povrchem (54) v druhé komoře (16) ventilové skříně (12).
5. 5. Recirkulační ventil podle nároku 4, vyznačující se tím, že řídicí povrch (54) o dvou sklonech (54a, 54b) tvoří nesešikmenou a sešikmenou mezeru mezi diskem (34) zpětného ventilu (24) a ventilovou skříní (12) v druhé komoře (16), přičemž sešikmená mezera sestává z první části tvořící první sklon (54a) s nesešikmenou mezerou a druhou částí (54b) tvořící druhý sklon s nesešikmenou mezerou, větší strmostí než v případě prvního sklonu.
6. 6. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že konstrukční řídicí prostředky tvoří zaoblení o poloměru (R) ventilové skříně (12) v druhé komoře (16).
7. 7. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloha prostředků zpětného ventilu (24) je udržována upevňovacími prostředky.
8. 8. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že disk (34) zpětného ventilu (24) je usazen proti sedlu (46) zasazeném do ventilové skříně (12) v zavřené poloze, přičemž sedlo (46) je uzpůsobeno ke zdokonalenému usazení.
9. 9. Recirkulační ventil podle nároku 8, vyznačující se tím, že prostředky zdokonaleného usazení zahrnují plochu (48A) sedla (46), které se dotýká kruhového disku (34), svírající s příslušnou dosedací plochou disku (34) dva úhly.
10. 10. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředky ke změně cirkulační rychlosti kapaliny uvnitř recirkulačního ventilu (10) tvoří vyměnitelná spirálová pružina (56), namontovaná na kruhovém disku (34).
11. 11. Recirkulační ventil podle nároku 10, vyznačující se tím, že spirálová pružina (56) je vytvořená k řízení šířky sešikmené mezery.
12. 12. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředky pro regulaci toku kapaliny recirkulačním průchodem (30) tvoří válcová pouzdra (68, 70), umístěná mezi ventilovou skříni (12) a průchodkou (42).
13. 13. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředky pro regulaci rychlosti toku kapaliny směrované přes recirkulační průchod (30) jsou dále tvořeny clonou (72) vmontovanou do recirkulačního průchodu (30).
14. 14. Recirkulační ventil podle nároku 12, vyznačující se tím, že prostředky pro regulaci rychlosti toku kapaliny jsou dále tvořeny proměnlivým postavením válcového pouzdra (68, 70), které nastavuje umístění nebo velikost mezery mezi válcovými pouzdry (68, 70).

    -5CZ 283321 B6
15. 15. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se t í m, že ventilová průchodka (42) obsahuje větší počet otvorů (66), které umožňují kapalině protékat z první komory (14) do recirkulačního průchodu (30).
16. 16. Recirkulační ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že ventilová průchodka (42) obsahuje množství prstencových vybrání (78), které v seskupení s otvory (66) tvoří průchod pro kapalinu, když zpětný ventil (24) je v uzavřené poloze.
17. 17. Recirkulační ventil podle nároku 15, vyznačující se tím, že konstrukční prostředky pro řízení polohy a zvedání zpětného ventilu (24) obsahují řídicí povrch (54), nesešikmenou a sešikmenou mezeru mezi kruhovým diskem (34) a ventilovou skříní (12).
18. 18. Recirkulační ventil podle nároku 17, vyznačující se tím, že prostředky pro změnu rychlosti cirkulace kapaliny uvnitř recirkulačního ventilu (10) obsahují vyměnitelný prstenec (56) zapuštěný do kruhového disku (34) čímž je šířka sešikmené mezery měnitelná.
19. 19. Recirkulační ventil podle nároku 18, vyznačující se tím, že kruhový disk (34) spočívá na sedle (46) zasazeném ve ventilové skříni (12) při zavřené poloze, přičemž ventilové sedlo (46) je opatřeno zdokonaleným těsněním, které je tvořeno plochou (48A) sedla (46) s dvoustupňovým sklonem vůči příslušnému čelu kruhového disku (34).