CZ62596A3

CZ62596A3 - Device for blocking flow of a liquid through a piping in one direction

Info

Publication number: CZ62596A3
Application number: CZ96625A
Authority: CZ
Inventors: Ludovicus Frederikus Bergen
Original assignee: Metalo Monti Vof
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1997-02-12
Also published as: EP0717822A1; WO1995006833A1; US5709242A; CA2170630C; PL174939B1; AU7654994A; CA2170630A1; NL9301504A; CZ289976B6; EP0717822B1; DE69401596D1; JPH09505656A; JP3731893B2; DE69401596T2; PL313261A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro blokování toku kapaliny

Λ potrubím v jednom směru, které je opatřeno ventilovým, v podstatě kulovým tělesem, jež může závěrně spolupracovat se sedlem ventilu, v podstatě prstencovým a uloženým napříč toku kapaliny, čímž je upraven prostředek pro vedení tělesa ventilu v dráze mezi polohou, ve které těleso ventilu je uloženo poblíž sedla ventilu nebo proti němu (uzavřená poloha) a mezi polohou, ve které je těleso ventilu v podstatě vně toku kapaliny (otevřená poloha), přičemž je upravena ventilová komora, uvnitř které je těleso ventilu umístěno v otevřené poloze. Zařízení tohoto typu, často krátce označované jako zpětný vent.il, může být například použito při zpracování odpadní vody.

Dosavadní stav techniky

V USA pat. spisu č. 3 105 516 je popsáno takové zařízení, kterým je rěleso ventilu udržováno ve své otevřené poloze kapalným polštářem, který je tvořen kapalinou ve ventilové skříni za tělesem ventilu. Je zde velký prostor pro vedení kapaliny k polštáři a omezený prostor pro kapalinu, tekoucí od polštáře na dolní stranu ventilu.

Potrubí, ve kterém je zpětný ventil umístěn, může prox bíhat jak vodorovně, tak i svisle, takže ventilová komora prochází ve směru šikmo do strany od potrubí, obvykle v úhlu přibližně 45° vůči potrubí, ve směru toku kapaliny.

Ventilová komora tvoří část skříně zpětného ventilu, která je zase tvořena částí potrubí.

Probíhá-li potrubí svisle a sestupný tok v potrubí má být blokován, je těleso ventilu umístěno nad sedlem ventilu a má specifickou hmotnost, která je vyšší než specifická hmotnost příslušné kapaliny. V důsledku toho dosedá těleso ventilu na sedlo ventilu, když kapalina neteče. Sestupný tok kapaliny není tak možný, kdežto vzestupný tok kapaliny vyvolá nadzvednutí tělesa ventilu od sedla ventilu, takže kapalina může téci. Problém je tedy v tom, že když rychlost toku je vyšší, je těleso ventilu přemísťováno uvnitř ventilové komory ve směru šikmo do strany vůči potrubí pro kapalinu.

Když má být blokován vzestupný tok kapaliny ve svislém potrubí, lze užít ventilového tělesa, majícího nižší specifickou hmotnost než příslušná kapalina, čímž těleso ventilu je umístěno pod sedlem. Když není žádný tok, je těleso ventilu tlačeno proti sedlu ventilu vzestupnou silou, takže blokuje vzestupný tok. Má-li tok sestupný směr, odtlaČí se těleso ventilu od sedla, takže kapalina může míjet těleso ventilu.

Probíhá-li potrubí pro kapalinu vodorovně, je stejně možné použít vzplývajícího nebo klesajícího tělesa ventilu.

V případě klesajícího tělesa ventilu bude ventilová komora umístěna na horní straně potrubí, takže těleso ventilu bude klesat z ventilové komory do potrubí, když je pouze malý tok nebo není vůbec žádný tok. Použije-li se vzlývavého tělesa ventilu, bude ventilová komora umístěna na dolní straně potrubí, takže se dosáhne příslušného výsledku. Tok kapaliny ve vodorovném potrubí je blokován v jednom směru, protože kapalina tlačí těleso ventilu proti sedlu ventilu v tomto směru.

U zpětného ventilu tohoto druhu je důležité včasné a přesné uzavření ventilu. Těleso ventilu obvykle sestává z kovové koule, kolek které se navulkanizuje kaučuk, takže se dosáhne přiměřeného uzavření dolů na kovové sedlo. Požadované specifické hmotnosti tělesa ventilu se přitom dosáhne například vyvrtáním otvorů v kovové kouli nebo tím, že se koule provede jako dutá nějakým jiným způsobem. Dále se v praxi ukázalo, že těleso ventilu se uvnitř ventilové komory nepřemístí buď vůbec nebo jen částečně, je-li tok kapaliny silný, a v důsledku toho vznikne uvnitř zpětného ventilu zřetelný odpor proti proudění. Dále se často stává, že těleso ventilu koná v toku kapaliny vibrační pohyb, který může mít různé nevýhodné důsledky.

Cílem vynálezu je vytvořit zpětný ventil, který pracuje účinně a který odstraňuje shora uvedené nedostatky.

Podstata vynálezu

Aby se tohoto účelu dosáhlo, vyčnívají podle vynálezu části ventilové komory směrem ven pro vytvoření přídavného toku kapaliny mezi prostorem uvnitř ventilové komory na straně tělesa ventilu, která je oddálena od sedla ventilu, a mezi výstupní částí potrubí v každé otevřené poloze tělesa ventilu, a tím vytvářejí uvnitř tohoto prostoru nižší tlak kapaliny, než je tlak kapaliny na straně tělesa ventilu, směřující k sedlu ventilu.

Podle jiného provedení vynálezu má ventilová komora válcovou část, která má větší průměr než těleso ventilu a je na jednom konci opatřena odnímatelným víkem a na druhém konci je spojena s potrubím, a to v místě, kde je na spodní straně sedla ventilu umístěn prostor, mající větší průměr n těleso ventilu, kdežto ostatní části potrubí, v podstatě válcového, mají menší průměr, čímž se osy obou uvedených válcových částí protínají v úhlu přibližně 45°, takže skříň, tvořená ventilovou komorou a potrubím, je v podstatě utvářena tak, že se odchyluje směrem ven od prů4 sečnice válců obou válcových částí, a to v místě, oddáleném od roviny souměrnosti těchto os. Tím, že se vytvoří prostor pro tok kapaliny v tomto místě, bude stále existovat široké kapalinové spojení mezi tou stranou tělesa ventilu, jež je oddálena od sedla ventilu, a spodní částí potrubí.

Když je ventil otevřen jen v malé míře, tj. když je těleso ventilu umístěno v krátké vzdálenosti od sedla ventilu, poteče kapalina podél tělesa ventilu. Podle jednoho význaku vynálezu je skříň zpětného ventilu vytvořena tak, že v případě nepatrného otevření ventilu je těleso ventilu umístěno poblíže té stěny skříně, která leží proti ventilové komoře, takže tok kapaliny bude na této straně ventilu omezen. Podle jiného význaku vynálezu může skříň ventilu být dále vytvořena tak, že když se ventil nepatrně otevře, je tok kapaliny v podstatě směrován k té straně tělesa ventilu, kde je umístěna ventilová komora. Jelikož rychlost toku bude uvnitř ventilové komory snížena, když tok přešel přes prostor mezi tělesem ventilu a sedlem ventilu, sníží se tlak kapaliny, následkem čehož se těleso ventilu bude pohybovat ve směru ventilové komory.

Podle dalšího význaku vynálezu je dráha tělesa ventilu taková, že zpočátku je těleso ventilu vedeno z uzavřené polohy ve směru toku kapaliny, čímž se dráha vychýlí do strany směrem k ventilové komoře, je-li poloha tělesa ventilu taková, že tok kapaliny v podstatě prochází podél tělesa ventilu na straně ventilové komory.

Podle dalšího význaku vynálezu může být těleso ventilu vedeno do své polohy částí stěny skříně, která probíhá dovnitř a alespoň částečně do ventilové komory. Použitím tohoto vedení lze zabránit tomu, aby těleso ventilu dosedlo na stěnu ventilové komory takovým způsobem, že by se zmenšilo kapalinové spojení mezi prostorem uvnitř ventilové komory, a to na straně tělesa ventilu, oddálené od sedla ventilu, a mezi spodní stranou potrubí.

Podle dalšího význaku vynálezu je skříň ventilu opatřena zarážkovou plochou, na kterou může těleso ventilu dosednout v takové poloze, že dosedá téměř jako závěr na sedlo ventilu, když potrubí probíhá vodorovně a kdy není téměř žádný nebo vůbec žádný tok kapaliny. Tato zarážková plocha může tvořit část stěny skříně, která prochází až do bodu, zcela blízkého k tělesu ventilu, na straně potrubí protilehlé k ventilové komoře, když těleso ventilu dosedá na sedlo ventilu. Bude zřejmé, že v opaku k případu se svislým potrubím, nebude těleso ventilu dosedat na sedlo ventilu v důsledku své vlastní hmotnosti, když potrubí prochází vodorovně, a v důsledku toho probíhá sedlo ventilu v podstatě ve svislé rovině. Tím, že se zarážková plocha umístí takovým způsobem, že těleso ventilu, na ni dosedající, je umístěno ve velmi krátké vzdálenosti od sedla ventilu, bude těleso ventilu tlačeno proti sedlu při minimálním toku kapaliny ve směru, který má být blokován, následkem čehož bude zablokován tok kapaliny .

Podle dalšího význaku vynálezu je těleso ventilu vytobeno z polyurethanu, v důsledku čehož je uvnitř kulovitého tělesa ventilu umístěn jeden nebo větší počet kusů materiálu, majících různou specifickou hmotnost, vyšší nebo nižší. V praxi se ukázalo, že polyurethan je velmi vhodným materiálem pro povrch tělesa ventilu. Možná z toho důvodu, že specifická hmotnost polyurethanu je přibližně stejná jako specifická hmotnost zpracovávané kapaliny, nebylo polyurethanu nikdy použito pro kulovité těleso zpětného ventilu. Když se podle vynálezu začlení kusy materiálu o odlišné specifické hmotnosti do licího materiálu při tvarování kulovitého tělesa ventilu, může být specifická hmotnost tělesa ventilu nasta6 véna jednoduchým způsobem. Takto lze do polyurethanu začlenit kusy kovu, aby se dosáhlo klesajícího tělesa ventilu. Tímto způsobem lze obdržet ventilová tělesa, která jsou zevně identická, avšak která mají odlišnou hmotnost.

Pro lepší porozumění vynálezu bude nyní popsáno jedno jeho provedení v souvislosti s výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je v průřezu šikmý průmět skříní zpětného ventilu.

Obr. 2 až 6 jsou pohledy na průřez skříní, na kterých jsou naznačeny různé polohy tělesa ventilu.

Obdobné části jsou na různých výkresech označeny stejnými značkami. Vyobrazení jsou pouze schematická a znázorňují zpětný ventil tak, jak může být umístěn ve vodorovném potrubí.

Obr. 1 znázorňuje skříň zpětného ventilu, která je opatřena dvěma přírubami 1^, 2, pomocí nichž může být skříň v potrubí uložena. Za tím účelem mohou být příruby _1, 2 opatřeny otvory (neznázorněno), kterými mohou procházet svorníky. Skříň je opatřena průchodem 3, který je v podstatě válcový a kterým může proudit kapalina, když je skříň uložena v potrubí. Průchod 3 má v podstatě stejný průřez jako ostatní část potrubí, ve kterém je skříň uložena.

Skříň je dále opatřena sedlem 4 ventilu, která probíhá v podstatě v rovině napříč ke směru průchodu 2· ^vpodstatě kulové těleso ventilu (v obr. 1 neznázorněné), může dosedat na sedlo 4 ventilu. Průměr sedla 4 ventilu je přibližně roven průměru válcového průchodu 3, zatímco průměr tělesa ventilu je značně větší, aby těleso ventilu dosedalo přesně na sedlo 4 ventilu. Je zřejmé, že proud kapaliny směrem doleva (na výkresech) se zablokuje, když těleso ventilu dosedne na sedlo 4 ventilu a je proto tlačeno proti sedlu 4 ventilu tlakem kapaliny.

Proud kapaliny směrem doprava bude však pohybovat tělesem ventilu směrem od sedla 4 ventilu, takže se vytvoří průchod a kapalina může proudit. Aby se těleso ventilu posunulo vně toku kapaliny, je upravena ventilová komora 5_, která u znázorněného provedení probíhá šikmo vzhůru. Ventilová komora 5, nebo alespoň její část, má tvar v podstacě válcový, jehož průměr je nepatrně větší než průměr tělesa ventilu, a který je v důsledku toho značně větší než průměr válcového průchodu 3. Ventilová komora 5. je opatřena víkem 6 o tvaru v podstatě půlkruhovém, přičemž víko 6 je se skří ní spojeno odnímatelně. Těleso ventilu může být umístěno uvnitř skříně, odstraní-li se víko 6.

Skříň je dále opatřena vnitřním výstupkem 7, který tvoří vedení, na které může těleso ventilu dosednout. Tvar výstupku, popřípadě vedení 7_ je takový, že kulové tělese ventilu je vedeno šikmo vzhůru do ventilové komory _5, když těleso ventilu je umístěno ve vzdálenosti od sedla 4 ventil

Tvar skříně je dále důležitý v bodě, kde je propojen válcový tvar ventilové komory 5. a válcový tvar průchodu 3, kterýžto bod je označen jako úžlabí _8. Poblíže úžlabí 8 je skříň opatřena vnějším výstupkem 9. Tento výstupek 9 může být upraven na kterékoliv straně roviny souměrnosti skříně, tato rovina je na výkresech šrafována. Výsledkem úpravy výstupku 9. je, že stěna skříně nesleduje kolmou průsečnici mezi válcovou ventilovou komorou 5. a válcovým průchodem nýbrž, že uvnitř skříně je na této pomyslné průsečnici prostor, kde může téci kapalina.

Obr. 2 až 6 znázorňují stejný průřez skříně podle obr. 1, s kulovým tělesem 10 ventilu, které je znázorněno přerušovanou čarou a zeujímá různé polohy. Činnost zpětného ventilu bude vysvětlena na těchto výkresech.

V situaci podle obr. 2 existuje sotva nějaký nebo neexistuje vůbec žádný tok kapaliny, takže kulové těleso 10 ventilu, které má vyšší specifickou hmotnost než kapalina, se bude pohybovět k nejnižšímu bodu. V této poloze dosedá těleso 10 ventilu na část sedla 4 ventilu, umístěnou na straně dna, a na zarážku 11, vytvořenou tou částí stěny skříně, která je umístěna na takovém místě, že těleso LO ventilu, dosedající na tuto zarážku, vytvoří téměř úplný uzávěr na sedlu 4 ventilu, avšak ponechá otevřený malý otvor na horní straně sedla 4 ventilu. Poloha tělesa 10 ventilu, které dosedá na zarážku 11, je taková, že již při minimálním toku kapaliny do leva uzavře se těleso 10 ventilu dolů na sedlo 4 ventilu, čímž vyjide ze záběru se zarážkou 11.

Obr. 3 znázorňuje tuto situaci tělesa 10 ventilu, kde těleso 10 ventilu je oddáleno od zarážky 11 o malou vzdálenost. V důsledku toho není těleso 10 ventilu ovlivňováno zarážkou 11, když závěrně dosedá na sedlo 4 ventilu, takže lze dosáhnout správného uzavření. Pokud je tlak kapaliny ve válcovém průchodu 3 větší než tlak kapaliny na levé straně tělesa ventilu, zůstane zpětný ventil uzavřen, což znamená, že těleso 10 ventilu podrží svou uzavírací polohu vůči sedlu 4 ventilu, takže tok kapaliny směrem do leva je blokován.

Obr. 4 znázorňuje situaci, ve které započal malý tok kapaliny směrem doprava. Zpětný ventil se tím otevře, jelikož těleso 10 ventilu se pohybuje doprava a vyjde ze záběru se sedlem 4 ventilu. Skříň zpětného ventilu je provedena tak, že většina kapaliny prochází na horní straně tělesa ventilu, jak je naznačeno šipkami 12. Tohoto toku kapaliny se dosáhne celou řadou faktorů, jichž je použito ve vzájemném spojení, každý faktor jednotlivě může však také vyvolat účinek podle vynálezu. Tyto faktory jsou:

1) tvar vedení 7 (vnitřního výstupku skříně), který je takový, že těleso ventilu se zpočátku pohybuje více doprava než vzhůru od sedla ventilu,

2) tvar vnější stěny skříně na straně dna, který je takový, že když těleso 10 ventilu zaujímá polohu, znázorněnou na výkrese, sahá tato stěna do bodu blízkého k tělesu 10 ventilu, a

3) skříň poblíže úžlabí 8, jež má vnější výstupky, tak tvarované, že kapalina tekoucí do ventilové komory 5 může snadno téci k výstupní části průchodu 3.

Jelikož kapalina má málo místa pro průchod na straně dna tělesa 10 ventilu, (tento tok je naznačen přerušovanou čarou 13) , dojde ke zvýšení tlaku kapaliny na straně dna tě· lesa 10 ventilu. Na druhé straně se bude kapalina, procházející na horní straně tělesa 10 ventilu, rozepínat, jelikož může odtékat širokým průchodem poblíže úžlabí 8, v důsledku čehož se sníží tlak kapaliny uvnitř ventilové komory

5. Výsledkem toho bude, že se těleso 11 ventilu bude pohybo vat vzhůru proti síle gravitace pod řízením vedení 7_> ^v Případě, že tok kapaliny je dostačující, aby toho dosáhl.

Obr. 5 znázorňuje situaci, kdy těleso 10 ventilu je z části umístěno ve ventilové komoře 5_, což je výsledkem shora popsaného toku kapaliny. V této situaci je prostor mezi kulovým tělesem 10 ventilu a víkem 6. ventilové komory spojen přes široký průchod poblíže úžlabí 8 s dolní částí průchodu 3, takže tlak uvnitř ventilové komory je nižší nad tělesem 10 ventilu než pod tělesem 10 ventilu. Širokého průchodu pro kapalinu poblíže úžlabí 8. je dosaženo vnějšími výstupky 9 skříně, jak je popsáno v souvislosti s obr. 1.

Když tok kapaliny směrem doprava je postačující, zaujme těleso 10 ventilu, řízené vedením Ί_, polohu zcela blízko víka _6 ventilové komory 5, nebo proti tomuto víku, jak je znázorněno na obr. 6. Těleso 10 ventilu je tím umístěno úplně nebo téměř úplně vně toku kapaliny, takže se kapalina sotva setká s nějakým odporem, když proudí zpětným ventilem.

Pokusy ukázaly, že u známých ventilů, které jsou podobně opatřeny ventilovou komorou, se těleso ventilu pohybuje pouze ve směru ventilové komory J do omezeného stupně a zastaví se někde v polovině cesty, jelikož tok kapaliny je takový, že těleso ventilu je udržováno v určité poloze odtokem kapaliny, čímž se těleso ventilu může nebo nemusí dostat do vibrací nežádoucím způsobem. Jelikož těleso ventilu není při činnosti zpětného ventilu viditelné, nebyl tento problém dříve rozpoznán.

Zpětný ventil může být také opatřen ventilovým tělesem, které má nižší specifickou hmotnost než kapalina, čímž ventilová komora ovšem nemá svah směrem nahoru, (jak je znázorněno na výkresu), nýbrž svažuje se dolů. Činnost takového zpětného ventilu je jinak stejná, jak bylo shora popsáno

Zpětný ventil může být také umístěn ve svislém potrubí, čímž sedlo ventilu probíhá v podstatě ve vodorovné rovině.

V tomto případě bude těleso ventilu dosedat na sedlo ventilu, když je skoro nulový tok, nebo není vůbec žádný tok, takže zarážková poloha 11, shora popsaná, nekoná žádnou funkci.

Také u svislého potrubí je možno použít, jak vzplývajícího tak klesajícího tělesa ventilu.

Shora popsané provedení je příklad a jeho jediným účelem je velký počet možností vynálezu.

třeba pokládat pouze za podrobněji vysvětlit

Zastupuje:

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro blokování toku kapaliny potrubím v jednom směru, které je opatřeno ventilovým, v podstatě kulovým tělesem (10), jež může závěrně spolupracovat se sedlem (4) ventilu, v podstatě prstencovým a uloženým v podstatě napříč toku kapaliny, čímž je ipraven prostředek pro vedení tělesa (10) ventilu v dráze mezi polohou, ve které těleso (10) ventilu je uloženo poblíže sedla (4) ventilu nebo proti němu (uzavřená poloha), a mezi polohou, ve které je těleso (10) ventilu v podstatě vně toku kapaliny (otevřená poloha), přičemž je upravena ventilová komora (5), uvnitř které je těleso (10) ventilu umístěno v otevřené poloze, vyznačující se tím, že části (9) ventilové komory (5) vyčnívají směrem ven pro vytvoření přídavného toku kapaliny mezi prostorem uvnitř ventilové komory (5) na straně tělesa (10) ventilu, která je oddálena od sedla (4) ventilu, a mezi výstupní částí potrubí v každé otevřené poloze tělesa (10) ventilu a tím vytváří uvnitř tohoto prostoru nižší tlak kapaliny než je tlak kapaliny na straně tělesa (10) ventilu, směřující k sedlu (4) ventilu.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačuj ic i se t i m , že ventilová komora (5) má válcovou část, která má větší průměr než těleso (10) ventilu a je na jednom konci opatřena odnímatelným víkem (6) a na druhém konci je spojena s potrubím (3), a to v místě, kde je na spodní straně sedla (4) ventilu umístěn prostor, mající větší průměr než těleso (10) ventilu, kdežto ostatní části potrubí, v podstatě válcového, mají menší průměr, čímž se osy obou uvedených válcových částí protínají v úhlu přibližně 45°, takže skříň, tvořená ventilovou komorou (5) a potrubím (3) je v podstatě utvářena tak, že se odchyluje směrem ven (9) od průsečnice válců obou válcových částí, a to v místě oddáleném od roviny souměrnosti těchto os.
3. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že skříň zpětného ventilu je vytvořena tak, že v případě nepatrného otevření ventilu je těleso (10) ventilu umístěno poblíže té stěny skříně, která leží proti ventilové komoře (5), takže tok kapaliny je na této straně ventilu omezen a je v podstatě směrován k té straně tělesa (10) ventilu, kde je umístěna ventilová komora (5).
4. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dráha tělesa (10) ventilu je taková, že z počátku je těleso (10) ventilu vedeno z uzavřené polohy ve směru toku kapaliny, čímž se dráha vychýlí do strany směrem k ventilové komoře (5), když poloha tělesa (10) ventilu je taková, že tok kapaliny v podstatě prochází podél tělesa (10) ventilu na straně ventilové komory (5).
5. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že těleso (10) ventilu je vedeno do své dráhy částí (7) stěny skříně, tato část probíhá dovnitř a alespoň částečně do ventilové komory ( 5 ) .
6. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že skříň ventilu je opatřena zarážkovou plochou (11), na kterou těleso (10) ventilu může dosednout v takové poloze, že dosedá téměř jako závěr na sedlo (4) ventilu, když potrubí probíhá vodorovně a kdy není téměř žádný nebo vůbec žádný tok kapaliny.
7. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že těleso (10) ventilu je vyrobeno z polyurethanu, což umožňuje, že uvnitř kulového tělesa (10) ventilu je upraveno jeden nebo více dílů z materiálu majícího odlišnou specifickou hmotnost, vyšší nebo nižší.