CZ291009B6 - Vodní ventil řízený servopohonem - Google Patents

Abstract

Vodn ventil ° zen² servopohonem je opat°en ventilov²m sedlem, uspo° dan²m mezi vtokem (6) a v²tokem (7), kter je uzav rateln pohybliv²m prvn m uzav rac m d lem (9). D le je opat°en ° dic komorou (13), kter je p°es krtic otvor (11) spojena s vtokem (6) a kter je pro sv odleh en p°es pilotn ventil (41), kter² m druh² uzav rac d l (17), spojiteln s odleh ovac komorou (16). K otev r n a uzav r n pilotn ho ventilu (41) je druh² uzav rac d l (17) ovladateln² p° mo tlakov²m m diem. Druh² uzav rac d l (17) ut s uje spodn pneumatickou komoru (21) pilotn ho ventilu (41) v i horn pneumatick komo°e (22) a ob komory (21, 22) jsou napojiteln v dy na tlakov potrub (28, 29) a jsou odli n od ° dic komory (13).\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká vodního ventilu řízeného servopohonem s ventilovým sedlem uspořádaným mezi vtokem a výtokem, které je uzavíratelné prvním pohyblivým uzavíracím dílem, a s řídicí komorou, která je přes škrticí otvor spojena s vtokem a která je pro své tlakové odlehčení spojitelná přes pilotní ventil, který má druhý uzavírací díl, s tlakovou odlehčovací komorou, přičemž druhý uzavírací díl pro otevírání a zavírání pilotního ventilu je ovladatelný přímo tlakovým médiem.

Dosavadní stav techniky

Vodní ventil tohoto druhu je znám ze spisu DE-C-24 35 256. u něho je uzavírací díl pilotního ventilu koaxiálně upevněn na kotvě z magneticky měkkého materiálu, v magnetické komoře oddělené od řídicí komory se nachází magnet posunutelný tlakovým médiem. Uzavírací díl pilotního ventilu lze zvednout od sedla pilotního ventilu tím, že permanentní magnet se proti zpětně působící síle tlačné pružiny přibližuje k uzavíracímu dílu pilotního ventilu. Tento ventil je ve své konstrukci poměrně komplikovaný a potřebuje mnoho jednotlivých dílů. Při mnohých použitích je navíc poměrně vysoká stavební výška nevýhodná. Ze spisu GB-A-374 16 je znám vodní ventil, u něhož je druhý uzavírací díl pilotního ventilu ovladatelný přímo tlakovým prostředím. Tento ventil je však stále poměrně komplikovaný a výrobně nákladný.

Podstata vynálezu

Tyto nevýhody a nedostatky jsou odstraněny vodním ventilem řízeným servopohonem, s ventilovým sedlem, uspořádaným mezi vtokem a výtokem, které je uzavíratelné pohyblivým prvním uzavíracím dílem, a s řídicí komorou, která je přes škrticí otvor spojena s vtokem a která je pro své tlakové odlehčení spojitelná přes pilotní ventil, který má druhý uzavírací díl, s odlehčovací komorou, přičemž druhý uzavírací díl po otevření a zavření pilotního ventilu je ovladatelný přímo tlakovým médiem, podle vynálezu, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že druhý uzavírací díl utěsňuje spodní pneumatickou komoru pilotního ventilu vůči horní pneumatické komoře a že obě komory jsou napojitelné vždy na tlakové potrubí a jsou odlišné od řídicí komory. Uzavírací ventil je u vynálezeckého provedení vodního ventilu zvedán ze sedla nikoliv pomocí permanentního magnetu, nýbrž přímo tlakovým médiem a celá magnetická ventilová část je tak zbytečná. Řídicí komora je odlehčena přes odlehčovací komoru, která je spojena s výtokem. Tato odlehčovací komora je tvořena válečkovou membránou, aje při otevřeném pilotním ventilu ovládána ze strany vodního tlaku na ploše, která je podstatně menší než účinná plocha druhého uzavíracího dílu ovládaná tlakovým médiem. Při dynamickém tlaku ve výtoku je k uzavření ventilu postačující již malá reakční síla. Stačí i malá síla pružiny, aby udržela odlehčovací komoru uzavřenou, s tímto dalším provedením je nyní dosahováno bezvadné funkce i při dynamickém tlaku ve výtokovém potrubí. Výhodné je navíc to, že k uzavření druhého uzavíracího dílu je postačující poměrně málo dimenzovaná pružina. Pružná síla této tlačné pružiny je dimenzována tak, že dynamický tlak vznikající eventuálně ve výtokovém potrubí nemůže pohybovat druhým uzavíracím dílem.

Výhodné z hlediska snadnosti konstrukčního provedení je pak takové uspořádání druhého uzavíracího dílu, kdy je tento proveden jako píst.

Z hlediska dokonalé funkce je pak výhodné další provedení druhého uzavíracího dílu, kdy je proveden jako diferenciální píst.

-1 CZ 291009 B6

Pro správnou funkci ventilu podle vynálezu je též vhodné, aby otvor pilotního ventilu procházel pevnou stěnou řídicí komory.

Z téhož důvodu je výhodné, když otvor pilotního ventilu je uspořádán tak, že je na straně druhého uzavíracího dílu propojen při otevřeném pilotním ventilu silákovou odlehčovací komorou, spojenou s výtokem.

Vzhledem k minimalizaci výrobních nákladů je pak výhodné, když je ovládáni druhého uzavíracího dílu při otevřeném pilotním ventilu na tlakové straně provedeno s pomocí plochy podstatně menší než je tlakově ovládaná účinná plocha druhého uzavíracího dílu.

Tato menší plocha na tlakové straně je tvořena v podstatě membránou, zvláště válečkovou membránou, na níž je upevněn uzavírací píst.

Vzhledem ke snadnosti konstrukčního provedení je pak výhodné, když je druhý uzavírací díl ovladatelný pneumaticky pomocí podtlaku a/nebo přetlaku.

Z hlediska dokonalé funkce je pak výhodné, když je u pilotního ventilu uzavírací pohyb docílen poklesem podtlaku a/nebo přetlaku.

S výhodou je pak u druhého uzavíracího dílu zpětné přestavení do uzavřené polohy provedeno pomocí tlačné pružiny.

Z montážního hlediska je výhodné, když ventil obsahuje alespoň jeden nasaditelný díl skříně.

Z téhož důvodu je výhodné, když alespoň jeden díl skříně je upraven pro uložení uzavíracího dílu.

Konstrukčně i montážně je pak konečně výhodné, když díl skříně, vytvořený jako víko, je uvolnitelně nasazen na další díl skříně a je upraven pro uložení druhého uzavíracího dílu a další díl skříně pak je upraven pro uložení prvního uzavíracího dílu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže objasněn na příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojených výkresů, na nichž znázorňuje obr. 1 řez vodním ventilem podle vynálezu a obr. 2 je řezem z obr. 1, když je ventil otevřen.

Příklady provedení vynálezu

Vodní ventil 1, znázorněný na obr. 1 a obr. 2, má skříň 2, která je zkonstruována ze tří dílů 3, 4 a 5 skříně. Střední díl 4 skříně je uchycen na dílu 3 a k tomu účelu je opatřen blokovacím prstencem 35, který zabírá do vybrání 38 dílu 3 skříně, a západkovým dorazem 36 zapadá pod západkový okraj 37 dílu 3 skříně. Jak je patrné, jsou dorazy 33 zasunuty do bočních vybrání 34 dílu 3 skříně. Díl 5 skříně je vytvořen jako víko a je nasunut na střední díl 4 skříně a k tomu účelu je opatřen více po obvodě rozdělenými západkovými jazýčky 23. které zapadají pod rameno 24 dílu 4 skříně. Skříň 2 se dá tedy velmi jednoduše sestavit bez použití nářadí. Alespoň díly 4 a 5 skříně jsou díly zhotovenými vstřikovým litím z vhodného plastu.

Díl 3 skříně má vtok 6 a výtok 7, jakož i prstencovité ventilové sedlo 8, které je obklopeno prstencovitou vtokovou komorou 12. Tato vtoková komora 12 je přes malý škrticí otvor 11 v pružné membráně 10 prvního uzavíracího dílu 9 spojena s řídicí komorou 13. Membrána 10 je upnuta na obvodovém okraji mezi dílem 3 skříně a dílem 4 skříně, a tyto oba díly 3, 4 skříně

-2CZ 291009 B6 vzájemně utěsňuje. Membrána 10 má uprostřed zpevňovací díl 39, který je s nepatrnou vůlí posuvně veden ve svisle stojícím dílu 40 výtoku 7.

Díl 4 skříně tvoří se stěnou 14 homí uzávěr řídicí komory 13 a uprostřed má takzvaný pilotní otvor 15, který ze zadní strany stěny 14 tvoří s druhým uzavíracím dílem 17 pilotní ventil 4L Při otevřeném pilotním ventilu 41 podle obr. 2 ústí pilotní otvor 15 do odlehčovací komory 16, která je přes radiální kanál 16a v dílu 4 skříně, jakož i s ním spojeným vertikálním kanálem 16b v dílu 3 skříně, spojena s výtokem 7. Odlehčovací komora 16 má poměrně malé rozměry a je tvořena válečkovou membránou 19, na kterou je uprostřed natvarován uzavírací píst 18. Obvodový okraj 49 válečkové membrány 19 je upnut na prstencovitém upevňovacím dílu na zadní straně stěny

14. Uzavírací píst 18 je pevně umístěn na talířovitém zpevňovacím dílu 43 druhého uzavíracího dílu 17.

Druhý uzavírací díl 17 utěsňuje spodní pneumatickou komoru 21 oproti homí pneumatické komoře 22. k tomu účelu je na obvodě jeho zpevňovacího dílu 43 další válečková membrána 25 vnitřním okrajem 25a upnuta na zpevňovacím dílu 43 a vnějším okrajem 25b mezi díly 4 a 5 skříně. Tlačná pružina 20 drží druhý uzavírací díl 17 v uzavírací poloze, znázorněné na obr. 1, a na spodním okraji je opřena na zpevňovacím dílu 43 a na horním konci vnitřní strany na dílu 5 skříně. Spodní pneumatická komora 21 je pomocí druhé vsuvky 27 a tlakového potrubí 28 spojena s pneumatickým ovladačem 30. Při činnosti ovladače 30, kterým je kupříkladu ruční tlačítko s membránovou bublinou 30a, může být ve spodní pneumatické komoře 21 nastaven tlak kupříkladu 5 kPa. Horní pneumatická komora 22 je pomocí první vsuvky 26 a potrubí 29 rovněž spojena s pneumatickým ovladačem 30, kterým však může být v homí pneumatické komoře 22 vytvářen podtlak kupříkladu rovněž 5 kPa. Druhý uzavírací díl 17 je tedy ovladatelný ovladačem 30 pneumatickým podtlakem a přetlakem. Myslitelné je také provedení, u kterého je první vsuvka 26 otevřená a druhá vsuvka 27 pro vytváření přetlaku ve spodní pneumatické komoře 21 je napojena na pneumatický ovládač 30. Konečně může být otevřena i druhá vsuvka 27 a první vsuvka 26 může být napojena na pneumatický ovladač, kterým může být v homí pneumatické komoře 22 vytvářen podtlak. Ve všech případech může být druhý uzavírací díl 17 tlakovým rozdílem nadzvedáván proti zpětně působící síle tlačné pružiny 20, a tím může být zvedán uzavírací píst 18 z ventilového sedla 15a pilotního otvoru Γ5.

Následně je blíže vysvětleno působení ventilu L Jestliže je ventil 1 napojen na potrubí 50 s tlakovou vodou, je vtoková komora 12 i řídicí komora 13 naplněna vodou. Škrticí otvor 11 v membráně 10 způsobí, že tlak v řídicí komoře 13 je v podstatě roven tlaku vody ve vtokové komoře 12. Protože má nyní první uzavírací díl 9 v řídicí komoře 13 větší účinnou plochu než ve vtokové komoře 12, je výsledkem síla, která první uzavírací díl 9 podle obr. 1 přitiskne dolů na ventilové sedlo 8.

Aby se ventil otevřel, je v jednom zvýše zmíněných způsobů ovládáním ovladače 30 druhý uzavírací díl 17 ovládán pneumatickým podtlakem a/nebo přetlakem Druhý uzavírací díl 17 je tlakovým rozdílem nadzvedáván proti zpětně působící síle tlačené pružiny 20, dokud z vnitřní strany nepřilehne na díl 5 skříně. Pilotní ventil 41 je nyní otevřený a voda teče pilotním otvorem 15 z řídicí komory 13 do odlehčovací komory 16 a zní kanály 16a a 16b do výtoku 7. Úbytek tlaku v řídicí komoře 13 a v podstatě stejný tlak vody ve vtokové komoře 2 mají za následek, že první uzavírací díl 9 je zvedán z ventilového sedla do polohy, znázorněné na obr. 2. Voda vtékající u vtoku 6 ve směru šipky 45 může nyní proudit otvorem 47 ve směru první šipky 44 do výtoku 7 a tento opouštět ve směru další šipky 46. Ventil 1 zůstává otevřený, dokud pneumatický rozdíl tlaků udržuje druhý uzavírací díl 17 v poloze, znázorněné na obr. 2.

Ventil 1 se pak uzavírá tím, že se vedený pneumatický diferenční tlak zvedá tím, že se kupříkladu samočinně uvolní membránová bublina 30a ovladače 30. Tlačná pružina 20 se nyní pohybuje směrem dolů a sráží ventilový uzavírací píst 18 na ventilové sedlo 15a pilotního ventilu 4L Protože je nyní pilotní otvor 15 uzavřen, vznikne velmi rychle v řídicí komoře 13 tlak vody, který je roven tlaku vody ve vtokové komoře 12. Na základě již výše zmíněné výsledné dolů působící

-3CZ 291009 B6 síly se první uzavírací díl 9 pohybuje dolů a přitiskne se na ventilové sedlo 8. Ventil 1 je nyní opět uzavřen. Při vysokém přípojném tlaku může ve výtoku 7 vzniknout poměrně vysoký dynamický tlak, který krátkodobě zvyšuje tlak v odlehčovací komoře 16. Protože je nyní účinná plocha druhého uzavíracího dílu 17 podstatně menší než účinná plocha tohoto uzavíracího dílu Γ7, ovládaná tlakovým médiem, je působení síly na uzavírací díl 17 poměrně malé a nemůže v žádném případě tlačnou pružinu 20 zkrátit.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (13)

1. Vodní ventil řízený servopohonem, s ventilovým sedlem, uspořádaným mezi vtokem (6) a výtokem (7), které je uzavíratelné pohyblivým prvním uzavíracím dílem (9), a s řídicí komorou (13), která je přes škrticí otvor spojena s vtokem (6) a která je pro své tlakové odlehčení spojitelná přes pilotní ventil (41), který má druhý uzavírací dil (17), s odlehčovací komorou (16), přičemž druhý uzavírací díl (17) pro otevření a zavření pilotního ventilu (41) je ovladatelný přímo tlakovým médiem, vyznačující se tím, že druhý uzavírací díl (17) utěsňuje spodní pneumatickou komoru (21) pilotního ventilu (41) vůči horní pneumatické komoře (22) a že obě komory (21,22) jsou napojitelné vždy na tlakové potrubí (28,29) a jsou odlišné od řídicí komory (13).

2. Vodní ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhý uzavírací díl (17) je proveden jako píst.

3. Vodní ventil podle nároku 1 nebo 2, v y z n a č u j í c í se tí m, že druhý uzavírací díl (17) je proveden jako diferenciální píst.

4. Vodní ventil podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že u pilotního ventilu (41) prochází otvor (15) pevnou stěnou (14) řídicí komory (13).

5. Vodní ventil podle nároku 4, vyznačující se tím, že otvor (15) pilotního ventilu (41) je na straně druhého uzavíracího dílu (17) propojen při otevřeném pilotním ventilu (41) s tlakovou odlehčovací komorou (16), spojenou s výtokem (7).

6. Vodní ventil podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že u druhého uzavíracího dílu (17) je ovládání při otevřeném pilotním ventilu (41) na tlakové straně provedeno s pomocí plochy podstatně menší než je tlakově ovládaná účinná plocha druhého uzavíracího dílu (17).

7. Vodní ventil podle nároku 6, vyznačující se tím, že menší plocha na tlakové straně je tvořena v podstatě membránou (19), zvláště válečkovou membránou (19), na níž je upevněn uzavírací píst (18).

8. Vodní ventil podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že druhý uzavírací díl (17) je ovladatelný pneumaticky pomocí podtlaku a/nebo přetlaku.

9. Vodní ventil podle nároku 8, vyznačující se tím, že u pilotního ventilu (41) je docílen uzavírací pohyb poklesem podtlaku a/nebo přetlaku.

10. Vodní ventil podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že u druhého uzavíracího dílu (17) je zpětné přestavení do uzavřené polohy provedeno pomocí tlačné pružiny (20).

-4CZ 291009 B6

11. Vodní ventil podle jednoho z nároků 1 až 10, v y z n a č u j í c i se tím , že dále obsahuje alespoň jeden nasaditelný díl (3, 4, 5) skříně.

12. Vodní ventil podle nároku 11,vyznačující se tím, že alespoň jeden díl (4, 5) 5 skříně je upraven pro uložení uzavíracího dílu (9, 17).

13. Vodní ventil podle nároku 11 nebo 12, vy z n a č u j í c í se tím, že díl (5) skříně, vytvořený jako víko, je uvolnitelně nasazen na další díl (4) skříně a je upraven pro uložení druhého uzavíracího dílu (17) a další díl (3,4) skříně je pak upraven pro uložení prvního io uzavíracího dílu (9).