CZ9903115A3 - Zdvižný ventil - Google Patents

Description

ZDVIŽNÝ VENTIL

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zdvižného ventilu, opatřeného sedlem ventilu a uzavíracím členem tak, že sedlo ventilu a uzavírací člen jsou umístěné mezi dvěma spojovacími komorami a uspořádané pro vzájemnou spolupráci.

Dosavadní stav techniky

Zdvižné ventily tohoto typu jsou ve stavu techniky známé v mnoha provedeních, například v provedení podle dokumentu DE 36 15 229 Al. V těchto ventilech prstencové sedlo ventilu obklopuje prstencový účinný průřezový profil, který se kompletně uzavírá prostřednictvím prstencového uzavíracího členu. Uvedené uspořádání umožňuje předběžné nastavování průtokové charakteristiky. Tyto ventily jsou vhodné pro všechny druhy tekutin, zejména pak pro kapaliny.

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je zajistit vytvoření zdvižného ventilu v úvodu popsaného typu, který umožňuje dosažení velkého průtokového množství již při malých zdvizích.

78111 (78111a.doc) — 2 ·· ·······*······ ······ ·· • ··· · · · · · · · ·

Řešení uvedeného cíle se v souladu s předloženým vynálezem dosahuje tím, že zdvižný ventil je na obou stranách zúženého účinného průřezového profilu, uspořádaného v průtokovém spojení s první spojovací komorou, opatřený prvním a druhým sedlem ventilu; že uzavírací člen spolupracuje s oběma sedly ventilu; a že obě oblasti, obklopující sedla ventilu na opačné, výtokové straně zúženého účinného průřezového profilu, jsou uspořádané v průtokovém spojení se druhou spojovací komorou.

Dosažení požadovaného většího průtokového množství tekutiny dokonce i při malých zdvizích umožňuje odtékání této tekutiny přes obě a to jak první, tak i druhé sedlo ventilu současně, což znamená, že je uspořádáním ventilu zajištěn přístup průtok tekutiny do obou oblastí obklopujících sedla ventilu na výstupní straně. Toto uspořádání dále zajištuje, že při určitém zdvihu bude pokles tlaku ve zdvižném ventilu relativně nízký. A navíc, vzhledem k tomu, že vlivu působení tlakového rozdílu je vystavená pouze ta část uzavíracího členu, která spolupracuje se zúženým účinným průřezovým profilem, postačují pro uskutečňování přestavovacího zdvihu relativně nízké síly.

Shora použitým výrazem zúžený účinný průřezový profil se v tomto případě rozumí plocha vymezená mezi dvěma sedly ventilu, jejíž délka je určitým násobkem vzájemné vzdálenosti těchto sedel. Pro účely předloženého vynálezu se upřednostňuje poměr délka/vzdálenost, vykazující hodnotu alespoň 5, výhodně hodnotu v rozmezí 10 až 80, a v obzvláště výhodném provedení hodnotu v rozmezí 30 až 60. Je výhodné, jestliže je zmiňovaná vzdálenost po celé délce mezi dvěma sedly ventilu konstantní; může se však rovněž tak měnit v rozmezích shora zmiňovaného poměru délka/vzdálenost.

78111 (78111a.doc)

Je obzvláště výhodné, jestliže zúžený účinný průřezový profil vykazuje prstencovou konfiguraci, která zajišťuje existenci vnějšího a vnitřního sedla ventilu prstencového tvaru. Ostatní vnější rozměry a konfigurace zůstávají stejné, což má za následek zdvojení průtokové oblasti.

Dále je výhodné, jestliže je zúžený účinný průřezový profil vytvořený jako drážka. Namísto drážky je rovněž tak možné použít průchozí štěrbinu.

Podle obzvláště jednoduchého provedení je uzavírací člen opatřený těsněním, které je společné pro obě sedla ventilu.

Kromě toho je dále obzvláště výhodné, jestliže první a/nebo druhé sedlo ventilu navzájem spolupracuje s těsnicím břítem. Těsnicí břity jsou mnohem pružnější než zbývající část těsnění. Vzhledem k uvedené skutečnosti takové těsnicí břity zajišťují dosahování těsného neprodyšného uzavření za použití menších sil, přičemž se však zároveň i jejich otevírání uskutečňuje při menších tlakových rozdílech.

V souvislosti s uspořádáním prstencových sedel ventilu se doporučuje opatření uzavíracího členu prstencovým těsněním s těsnicím břitem vystupujícím radiálně směrem vně a těsnicím břitem vystupujícím radiálně směrem dovnitř s tím, že tyto těsnicí břity spolupracují, v uvedeném pořadí, s vnějším sedlem ventilu a s vnitřním sedlem ventilu.

S výhodou jsou čelní konce obou sedel ventilu vytvořené jako zaoblené. Tato skutečnost zaručuje snížení nerovnoměrnosti průtoku.

78111 (78111a.doc)

I • · · ···· ··· · · ·

Dále je výhodné, jestliže jsou obě sedla ventilu odstupňovaná do dvou, prvního a druhého, úseků tak, že při malém zatížení ve směru uzavírání budou těsnicí břity zabírat s prvními úseky a při vyšším zatížení bude zabírat těsnění s druhými úseky v oblasti připevnění těsnicích břitů. Při zvyšování zatížení se působení těsnění přesouvá z prvního úseku na druhý úsek, což ve svém důsledku způsobuje omezení síly působící na těsnicí břity směrem nahoru.

Podle přednostního provedení se navrhuje výškové odsazení sedel ventilu tak, aby při přestavování ventilu v uzavíracím směru docházelo nejprve k uzavírání jednoho sedla ventilu a následně k uzavírání druhého sedla ventilu. Při tomto uspořádání může být dosažena taková přechodová charakteristika ventilu, podle které narůstání velikosti zdvihu způsobuje odstupňované zvyšování průtokového množství a to nejdříve pomaleji a následně větší rychlostí.

Jako obzvláště výhodné se doporučuje použití zdvižného ventilu podle předloženého vynálezu jako indikátoru propustnosti s tím, že uzavírací člen je zatížený prostřednictvím první uzavírací pružiny působící proti směru průtoku; a že tento ventil je dále opatřený měřicím zařízením zdvihu pro zjišťování průtokového množství. Otevírání zdvižného ventilu se uskutečňuje v závislosti na velikosti průtokového množství, přičemž již při relativně nízkém poklesu tlaku může být detekována průtoková oblast hodně velkého rozsahu.

Podle dalšího přednostního provedení se navrhuje volitelné zatížení uzavíracího členu prostřednictvím druhé uzavírací pružiny, udržované v neaktivní poloze působením

78111 (78111a.doc) i

gg-wr^- • · * * · · • · · · · • » « · · ···« <»· · · · • · · • · · · · · protipříruby, která je prostřednictvím ovládacího ústrojí přestavítelná do polohy, zajištující uvolnění druhé uzavírací pružiny do činnosti. Prostřednictvím působení druhé uzavírací pružiny je možné udržovat zdvižný ventil ve spolehlivě neprodyšném uzavření. Vzhledem k tomu, že tlak, který se má utěsňovat, působí pouze na prstencovou plochu uzavíracího členu, postačuje pro použití jako druhé uzavírací pružiny pružina s omezenou tuhostí, což ve svém důsledku umožňuje provádět přestavování protipříruby za použití relativně malé síly.

Při použití zdvižného ventilu jako indikátoru propustnosti je dále výhodné, jestliže je uzavírací člen opatřený odměřovacím rotorem, který je upořádaný v pomocné průtokové cestě obcházející prstencovou drážku, a který tvoří součást měřícího zařízení rychlosti pro zjišťování průtokového množství. Vzhledem k tomu, že zdvižný ventil umožňuje výslovně dosahování velkých průtokových množství již při relativně malých zdvizích, slouží odměřovací rotor pro zjišťování přesných výsledků rovněž tak i při malých průtokových množstvích.

Podle dalšího přednostního provedení předloženého vynálezu zdvižný ventil zahrnuje měřicí zařízení impulsů, které na základě snímání značek upravených na odměřovacím rotoru, detekuje četnosti impulsů rychlost prostřednictvím vyhodnocování a zdvih prostřednictvím vyhodnocování vzájemného poměru impulsů a prodlev mezi těmito impulsy. Díky tomuto uspořádání se může zjišťování rychlosti a provádět velmi jednoduchým zdvihu ventilu velikosti způsobem.

78111 (78111a.doc) • · * ·· · · ·· · · • » · · · · · · * · · * ” * , ·············· ··· · · « · · • · · · · «· ·· · · ··

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález bude blíže vysvětlen na základě příkladů jeho výhodných provedení v kombinaci s připojenou výkresovou dokumentací, ve které představuje obr. 1 zdvižný ventil podle předloženého vynálezu v podélném řezu;

obr. 2 indikátor propustnosti podle předloženého vynálezu v podélném řezu; a obr. 3 oblast A sedla ventilu z obr. 2 ve zvětšeném pohledu.

Příklady provedení vynálezu

Zdvižný ventil podle obr. 1 vykazuje těleso 1 se vstupní spojovací komorou 2. a výstupní spojovací komorou £.

Mezi vstupní spojovací komorou 2 a výstupní spojovací komorou £ je uložená vložka 4. s prstencovou drážkou £, uspořádanou v průtokovém spojení se vstupní spojovací komorou 2 a opatřenou na svém konci vnějším sedlem £ ventilu a vnitřním sedlem 2 ventilu. Otevřený konec prstencové drážky £, opatřený sedly £ a 2 ventilu, tvoří zúžený účinný průřezový profil £, přičemž poměr mezi délkou vnějšího sedla £ ventilu a jeho vzdáleností od vnitřního sedla 2 ventilu vykazuje přibližné hodnotu 35. Uzavírací člen £ ventilu, který je zatížený prostřednictvím proti směru otevírání ventilu působící vratné pružiny £, je uložený v přídavné vložce 10. jejíž otáčení umožňuje nastavování hodnoty koeficientu k_v. Uzavírací člen £ je, působením

78111 (78111a.doc) neznázorněného ovládacího ústrojí, v axiálním směru přestavitelný prostřednictvím jehly H, vedené skrze ucpávku a vystupující vně ventilu. Tímto ovládacím ústrojím může být například termostat, sloužící pro uzavírání ventilu při zvýšení venkovní teploty.

Uzavírací člen £ je opatřený prstencovým těsněním 1£, které vykazuje na něm vytvořený, radiálně vně vystupující vnější těsnicí břit 14, určený pro vzájemnou spolupráci s vnějším sedlem £ ventilu, a radiálně vně vystupující vnitřní těsnicí břit 15. určený zase pro vzájemnou spolupráci s vnitřním sedlem 7 ventilu. Obě sedla £ a 7 ventilu vykazují zaoblené čelní plochy. Uzavírací člen £ je kromě toho vytvořený tak, že oblast 16. nacházející se na vnější straně vnějšího sedla £ ventilu, a prostřednictvím průnikových kanálků 18 i oblast 17, nacházející se na vnitřní straně vnitřního sedla J_ ventilu, jsou uspořádané v průtokovém spojení s výstupní spojovací komorou £.

Jak je naznačeno prostřednictvím šipek 19 . při otevření ventilu protéká tekutina prstencovou drážkou 5, na jejímž výstupu se proud tekutiny rozděluje na dvě části. Jedna část proudu tekutiny protéká skrze otvor vytvořený po otevření ventilu mezi vnějším sedlem £ ventilu a k němu přiřazeným vnějším těsnicím břitem 14 přímo do oblasti 16 a takto přímo do výstupní spojovací komory £. Druhá část proudu tekutiny protéká skrze otvor vytvořený mezi vnitřním sedlem 2 ventilu a k němu přiřazeným vnitřním těsnicím břitem 15 do oblasti 17 a z této oblasti prostřednictvím průnikových kanálků 18 také do výstupní spojovací komory £. Při tomto uspořádání postačují pro dosažení průchodu velkého průtokového množství i velmi malé zdvihy ventilu. Vstupní tlak působí na uzavírací člen £ pouze v oblasti prstencové drážky 5, neboli

78111 (78111a.doc)

I

na plochu zúženého účinného průřezového profilu £. Ve shodě se shora uvedeným jsou z hlediska velikosti malé i síly, požadované pro přestavování uzavíracího členu prostřednictvím ovládacího ústrojí, což je vyhovující.

Prstencové těsnění 13 je obvykle vytvořené z pryže nebo pružné plastické hmoty. Vzhledem k tomu jsou na něm vytvořené těsnicí břity 14 a 15 měkké a pružně poddajné; v důsledku uvedené skutečnosti jsou schopné přizpůsobovat se tvaru sedel £ a 7 ventilu a takto těsně a neprodyšně uzavírat ventil za použití malé síly.

S odvoláním na obr. 2 a 3 jsou shodné součásti indikátoru propustnosti označené vztahovými značkami zvýšenými o hodnotu 100.

Nejprve se poměr délka/vzdálenost účinného průřezového profilu £ nastaví tak, že vykazuje hodnotu asi 45. Toto uspořádání výslovně umožňuje dosažení velkých průtokových množství již při malém zdvihu.

Jak může být seznatelné ze zmiňovaného obr. 3, je vnitřní sedlo 107 ventilu vzhledem k vnějšímu sedlu 106 ventilu výškově odsazené tak, že při přestavování ventilu do

uzavřené	polohy	bude	do uzavíracího záběru	přicházet
nejdříve	těsnicí	břit	11£ a	vnitřní sedlo 107	ventilu	a
následně	těsnicí	břit	111 a	vnější sedlo 106	ventilu.	V
důsledku	tohoto	uspořádání	se dosahuje	přechodová

charakteristika ventilu spočívající v tom, že na začátku zdvihu ventilu je přístupná pouze jedna průtoková oblast a to jmenovitě oblast mezi vnějším sedlem 106 ventilu a těsnicím břitem 114, zatímco druhá průtoková oblast, nacházející se mezi vnitřním sedlem 107 ventilu a těsnicím

78111 (78111a.doc) ♦ · · · · · · • · «··· ··· · · • · · · •· «· ·· · · břitem 115. se otevírá a je přístupná později.

Vnější sedlo 106 ventilu a vnitřní sedlo 107 ventilu jsou vytvořené jako odstupňované do dvou úseků. První úsek 120. 121 je vytvořený jako prstencové vně vystupující vyložení, zatímco druhý úsek 122. 123 tvoří vnější okraj prstencové drážky 105. Těsnicí břity 114 a 115 spolupracují s prvním úsekem 120. 121, zatímco se druhým úsekem 122, 123 spolupracuje oblast připevnění těsnicích břitů k prstencovému těsnění 113 .

Během normálního pracovního chodu zdvižného ventilu je uzavírací člen 108 zatížený prostřednictvím relativně měkké uzavírací pružiny 124. Vzhledem k tomuto uspořádání přizpůsobuje uzavírací člen 108 velikost zdvihu ventilu v závislosti na průtoku. Za tohoto stavu slouží zdvižný ventil v kombinaci s měřicím zařízením zdvihu, které bude popsáno dále, jako průtokoměr pro zjišťování průtokového množství.

Tužší uzavírací pružina 125 se během normálního pracovního chodu udržuje prostřednictvím protipříruby 126 mimo vzájemný záběr s uzavíracím členem 108. Protipříruba 126 je uložená na vložce 127. která je, působením ovládacího ústrojí, přestavitelná do uvolňovací polohy prostřednictvím jehly 129. Tímto ovládacím ústrojím může být například elektrický motor, přičemž je však rovněž tak možné provádět ovládání jehly manuálně. Přemisťování jehly 129 a vložky 127 směrem nahoru způsobuje aktivaci a uvedení uzavírací pružiny 125 do činnosti tak, že společným účinkem působení obou, a to jak relativně měkké uzavírací pružiny 124, tak i tužší uzavírací pružiny 125. dochází k uzavírání zdvižného ventilu a v důsledku toho k dosednutí těsnění na sedla 106. 107 ventilu a neprodyšnému utěsnění obou, a to jak prvního úseku

78111 (78111a.doc)

• · ·

120. 121. tak i druhého úseku 122. 123 sedel ventilu. V tomto případě zdvižný ventil slouží jako uzavírací zařízení.

Ve vnitřním prostoru uzavíracího členu 108 je uspořádaný odměřovací rotor 130. který se uvádí do činnosti přiváděním tekutiny ze vstupní spojovací komory 102 přes hrdlo 131. odkud pak tato tekutina protéká přes kanálek 132 do výstupní spojovací komory 103. Hrdlo 131. odměřovací rotor 130 a kanálek 132 tvoří společně pomocnou průtokovou cestu, která obchází prstencovou drážku 105 a takto i hlavní průtokovou cestu zdvižného ventilu jako takovou. Prostřednictvím odměřovacího rotoru 130 se, na základě zjišťování jeho rychlosti, zaznamenávají a vyhodnocují malá průtoková množství.

Elektro-optické měřicí zařízení 133 impulsů, činné na základním principu přerušování světelného paprsku prostřednictvím předem stanovených značek, upravených na oběžných kolech odměřovacího rotoru 130. generuje sled impulsů a tento sled impulsů odesílá na vstup 135 vyhodnocovacího obvodu 136. Na základě vyhodnocení četnosti těchto impulsů se pak stanovuje rychlost odměřovacího rotoru 130. Na základě vyhodnocení vzájemného poměru impulsů a prodlev mezi těmito impulsy se zase stanovuje zdvih uzavíracího členu, přičemž se, současně se změnou zdvihu, vzhledem k tomu, že oběžná kola odměřovacího rotoru 130 vykazují konstantní tloušťku, mění vzdálenost mezi navzájem přilehlými oběžnými koly odměřovacího rotoru. Měřicí zařízení 133 impulsů ve spojení s vyhodnocovacím obvodem 136 takto tvoří měřicí zařízení zdvihu a měřicí zařízení rychlosti.

Shora popsané uspořádání zdvižného ventilu umožňuje,

78111 (78111a.doc) při jeho použití jako indikátoru propustnosti, dosažení následujícího pracovního režimu. Malá průtoková množství se stanovují na základě otáčení odměřovacího rotoru 130 při uzavřené poloze zdvižného ventilu. Vetší průtoková množství se detekují na základě zjišťování zdvihu uzavíracího členu 108 a připočítávají k průtokovému množství zjištěnému prostřednictvím odměřovacího rotoru 130. V případě, kdy na základě různých specifických kritérií, zjistí vyhodnocovací obvod určité propouštění ventilu, a to buďto, z hlediska velikosti, malé nebo velké průtokové množství, uvede ovládací ústrojí 128 prostřednictvím uvolnění protipříruby do činnosti tužší uzavírací pružinu 125. která svým působením napomáhá při uzavírání ventilu, načež dochází k uzavírání zdvižného ventilu. Současně je možné prostřednictvím uzavření hrdla 131 víčkem 137. uspořádaném na vložce 127. uzavřít i pomocnou průtokovou cestu.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

78111 (78111a.doc) ·· ·· ·· · · • ·· · ♦ * · * • · · · » * · · • · ···· « · * » ’ · » · · · ·

JUDr. Miloš Všetečka - 12 advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zdvižný ventil, opatřený sedlem ventilu a uzavíracím členem tak, že sedlo ventilu a uzavírací člen jsou umístěné mezi dvěma spojovacími komorami a uspořádané pro vzájemnou spolupráci, vyznačující se tím, že je na obou stranách zúženého účinného průřezového profilu (F), uspořádaného v průtokovém spojení s první spojovací komorou (2; 102), opatřený prvním sedlem (6; 106) ventilu a druhým sedlem (7; 107) ventilu; že uzavírací člen (8; 108) spolupracuje s oběma sedly (6, 7; 106, 107) ventilu; a že obě oblasti (16, 17; 116, 117), obklopující sedla (6, 7;

   106, 107) ventilu na opačné, výtokové straně zúženého účinného průřezového profilu (F) , jsou uspořádané v průtokovém spojení se druhou spojovací komorou (3; 103).
2. 2. Zdvižný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že zúžený účinný průřezový profil (F) vykazuje prstencovou konfiguraci, která zajištuje existenci vnějšího

   a vnitřního sedla ventilu tvaru. (6, 7; 106, 107) prstencového 3. Zdvižný ventil podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zúžený účinný průřezový profil (F) je vytvořený jako drážka (5; 105) •
3. 4. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že uzavírací člen (8; 108) je opatřený těsněním (13; 113), které je společné pro obě sedla (6, 7; 106, 107) ventilu.

   16 78111 (78111a.doc)

   I
4. 5. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že první sedlo (6; 106) ventilu a/nebo druhé sedlo (7; 107) ventilu spolupracuje s těsnicím břitem (14, 15; 114, 115).
5. 6. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že uzavírací člen (8; 108) je opatřený prstencovým těsněním (13; 113) s těsnicím břitem (14; 114) vystupujícím radiálně směrem vně a těsnicím břitem (15; 115) vystupujícím radiálně směrem dovnitř s tím, že tyto těsnicí břity spolupracují, v uvedeném pořadí, s vnějším sedlem (6; 106) ventilu a s vnitřním sedlem (7; 107) ventilu.
6. 7. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že čelní konce obou sedel (6, 7;

   106, 107) ventilu jsou zaoblené.
7. 8. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že obě sedla (106, 107) ventilu jsou odstupňovaná do úseků tak, že při malém zatížení ve směru uzavírání zabírají těsnicí břity (114, 115) s prvními úseky (120, 121) a při vyšším zatížení zabírá těsnění (113) s druhými úseky (122, 123) v oblasti připevnění těsnicích břitů (114, 115) .
8. 9. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že sedla (106, 107) ventilu jsou výškově odsazená tak, že při přestavování ventilu v uzavíracím směru dochází nejprve k uzavírání prvního sedla (107) ventilu a následně k uzavírání druhého sedla (106) ventilu.

   16 78111 (78111a.doc) • · • « · « k
9. 10. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že se použije jako indikátor propustnosti s tím, že uzavírací člen (108) je zatížený prostřednictvím první, proti směru průtoku působící uzavírací pružiny (124); a že ventil je dále opatřený měřicím- zařízením zdvihu pro zjišťování průtokového množství.
10. 11. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že uzavírací člen (108) je zatížený prostřednictvím druhé uzavírací pružiny (125), udržované v neaktivní poloze působením protipříruby (126); a že tato protipříruba (126) je prostřednictvím ovládacího ústrojí přestavitelná do polohy, zajišťující uvolnění druhé uzavírací pružiny (125) do činnosti.
11. 12. Zdvižný ventil podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že uzavírací člen (108) je opatřený odměřovacím rotorem (130), který je upořádaný v pomocné průtokové cestě obcházející prstencovou drážku (105), a který tvoří součást měřícího zařízení rychlosti pro zjišťování průtokového množství.
12. 13. Zdvižný ventil podle nároků 10 až 12, vyznačující se tím, že zahrnuje měřicí zařízení (133) impulsů, který na základě snímání značek, upravených na odměřovacím rotoru, detekuje rychlost prostřednictvím vyhodnocování četnosti impulsů a zdvih prostřednictvím vyhodnocováním vzájemného poměru impulsů a prodlev mezi těmito impulsy.