FI81895C - Reglerventil. - Google Patents

Description

81 895 Säätoventtiili Tämä keksintö koskee säätöventtiiliä, jonka muodostaa läpi virtauskanavalla varustettu pesä, pesän sisälle läpivir-tauskanavaan sovitettu, pyörähdyskappaleen tai pyörähdyskap-5 paleen osan muotoinen sulkuelin ja sulkuelimestä pesän ulkopuolelle ulottuva kääntöakseli, jolloin sulkuelimen sulku-pinnan tai sulkuelimen virtauskanavan edellä kulkevan reunan muoto poikkeaa jäljessä kulkevan reunan muodosta.

Keksintö soveltuu erityisesti kiertosäätöventtiilei-10 hin, kuten pallo-, segmentti- tai tulppaventtiileihin. Yhteistä näille venttiileille on se, että kierrettäessä sul-kuelintä suljetusta asennosta avattuun asentoon, aukko alkaa muodostua sulkuelimen sulkupinnan toisesta reunasta alkaen. Tällaisessa venttiilissä on virtauskanavalla varustettu pe-15 sä, pesään kierrettävästi sovitettu sulkuelin ja sulkuelimen kiertämiseen käytetty kääntöakseli, joka on johdettu pesän ulkopuolelle tiiviste-elimien avulla. Pesään on sovitettu erillinen tiiviste tai pesään on koneistettu tiivistepinta, joka voi olla kosketuksessa sulkuelimen tiivistävän pyöräh-20 dyspinnan kanssa. Vaihtoehtoisesti tiivisteen ja sulkuelimen välillä voi olla välys, jolloin virtaus sulkuasennossa välyksen kautta on vähäinen verrattuna virtaamaan venttiilin ollessa täysin auki.

Säätökäytössä venttiilin käyttäytymistä voidaan kuvata 25 venttiilin sisäisellä ominaiskäyrällä. Käyrä kuvaa kokoon-puristumattoman väliaineen virtausmäärää venttiilin avaus-kulman tai iskun suhteen vakio-olosuhteissa paineen pysyessä muuttumattoman. Käyrä esitetään venttiilin kapasiteettiker-toimella Cv (Kv), jonka avulla voidaan laskea venttiilin lä-30 pi virtaava väliaineen määrä, kun tunnetaan paine-ero venttiilin yli ja väliaineen tiheys.

Ominaiskäyrä kuvaa ohjaussignaalin vaikutusta venttiilin . ’ virtausmäärään. Käyrän muoto on venttiilin luonteenomainen piirre, joka vaikuttaa ohjaukseen. Ominaiskäyrän kaksi 35 tyypillistä muotoa ovat lineaarinen- ja tasaprosenttinen malli. Lineaarisessa mallissa venttiilin avauskulma ja virtausmäärä ovat vakiosuhteessa. Kuvaaja on lineaariastei-kolla suora. Tasaprosenttisessa mallissa avauskulman tai 2 81895 signaalin vakiomuutos aiheuttaa virtaukseen muutoksen, joka on prosentuaalisesti yhtä suuri kuin edellinen. Virtauksen/ avauskulman kuvaaja on eksponenttikäyrä.

Venttiilin valinta ominaiskäyrän perusteella riippuu sää-5 tökohteesta ja olosuhteista. Säädettävyyteen vaikuttaa myös ulkoinen säätöpiiri (putkisto). Prosessin säätäjän ja venttiilin asentosäädön takaisinkytkennän avulla voidaan vielä muuttaa käyttäytymismallia, mutta yleisen käytettävyyden kannalta on edullista, jos mallia voidaan helposti vaihtaa 10 itse venttiilissä.

Venttiilin kapasiteettikerroin määrittelee venttiilin sopivuuden suunniteltuun käyttöön. Jos kapasiteetin tarve on suurempi kuin venttiilin kapasiteetti ko. olosuhteissa, ei venttiilin läpi virtaa tarvittavaa määrää. Jos taas kapasi-15 tetti on liian suuri, se tarkoittaa, että venttiilin toiminta tapahtuu pienellä säätöalueella lähellä kiinniasentoa. Tällöin venttiilin, käyttölaitteen ja säätäjän geometriset virheet ja välykset ovat suhteessa avauskulmaan tai iskuun suuria ja piiristä ei tule vakaata. Ongelma on niin vaikea, 20 että se on pyritty ratkaisemaan erikoisrakenteisilla käyttölaitteilla, joissa käyttölaite/säätäjä viritetään toimimaan koko työalueellaan, vaikka venttiilin tarvitsema isku olisi vain osa siitä.

Säätökäytössä on tunnettua vaihtaa venttiilin säätöelin 25 käyttöolosuhteiden vaatimusten mukaan. Tapa on yleinen etenkin istukkatyyppisissä säätöventtiileissä. Esimerkkiraken-teena on US-patentti nro 3 821 968 ja saksalainen julkaisu DE 2 359 717. Vaihto voi tapahtua vain purkamalla venttiili.

Tunnettua on myös rakenne, jossa palloventtiilin/tulppa-30 hanan virtauskanavassa on erikseen käännettävissä oleva sää-töläppä, US-patentti nro 2 809 662 tai vaihdettava kuristin-levy, US-patentti nro 3 610 286.

Rakenteiden haittapuolena on mutkikkuus ja siitä johtuva kalleus. Silloin kun muutos vaatii osien vaihtamista, on 35 putkiston paine nollattava. Pystyputkessa on lisäksi putki tyhjennettävä vaihdon ajaksi.

Tunnetaan myös sellaisia palloventtiileitä, missä pallon sulkupinnan tuloreunan muotoilu poikkeaa sulkupinnan jättö- 3 81895 reunan muotoilusta. Tällaisia venttiileitä on kuvattu esimerkiksi GB-patenteissa nro 1 151 661 ja nro 1 395 038 sekä US-patentissa nro 4 037 818. Näillä tunnetuilla venttiileillä on kuitenkin aina sama avaussuunta ja sama sulkusuunta.

5 Tämän keksinnön mukaisella rakenteella voidaan yhdistää tunnettujen ratkaisujen hyvät puolet. Keksinnön mukaiselle säätöventtiilille on ominaista se, että sulkuelimen sulku-pinnan tai sulkuelimen virtausaukon molemmat reunat on muotoiltu haluttuja erilaisia ominaiskäyriä ja/tai maksimikapa-10 siteetteja vastaaviksi, ja että ominaiskäyrän ja/tai maksi-mikapasiteetin vaihtamiseksi venttiilin avaussuunnaksi valitaan jompi kumpi kiertosuunta.

Sulkuelimen virtauskanavan se reuna, joka ensimmäisenä avaa tien virtaukselle tulopuolelta jättöpuolelle eli pesän 15 ensimmäisestä virtauskanavasta toiseen virtauskanavaan, on muotoiltu valitun ensimmäisen käyttäytymismallin mukaan. Käyttölaitteen käännetty toimisuunta muuttaa tilanteen sellaiseksi, että virtaustien ensimmäisestä virtauskanavasta toiseen virtauskanavaan avaa nyt ensimmäisen mallin jättö-20 puolen reuna, joka on muotoiltu niin, että se vastaa haluttua toista käyttäytymismallia. Näin saavutetaan kaksi erilaista ominaiskäyrää ja/tai kaksi erilaista maksimikapasi-teettia. Vaihto voidaan suorittaa venttiilin ollessa pai-*: koillaan paineenalaisessa putkistossa esim. silloin, kun 25 prosessiarvojen muutos vaatii tätä.

Sulkuelimen sulkupinnan reunat voidaan muotoilla eri tavoin esim. siten, että toinen reuna antaa tasaprosenttisen ominaiskäyrän ja toinen reuna lineaarisen ominaiskäyrän. Vastaavasti voidaan saavuttaa kaksi eli Cv-aluetta reunojen 30 erilaisella muotoilulla.

Kun sulkuelintä käännetään 180° alueella tavanomaisen 90° kääntöalueen asemesta, saadaan sulkuelimen molemmat reunat toimimaan venttiilin virtausominaisuuksiin vaikuttavina.

Kun toinen virtauskanava on sopivimmin suurempi kuin en-35 simmäinen virtauskanava, voidaan venttiilin täyden aukon kapasiteetti saada yhtä suureksi molemmilla käyttäytymismal-*.· leiliä. Kääntämällä sulkuelintä yli 90 astetta se reuna, joka on antanut pienemmän kapasiteetin venttiilin avauksen 81895 aikana, voidaan kääntää pienemmän virtauskanavan muodostaman projektion ulkopuolelle, jolloin vapaa aukko läpi venttiilin on vähintään pienemmän virtauskanavan suuruinen.

Keksinnön kuvaukseen on käytetty segmenttiventtiiliä 5 eräänä suoritusmuotona.

Keksintö käy lähemmin selville seuraavasta selityksestä ja oheisista piirustuksista, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista venttiiliä sulkuasen-nossa ja leikattuna kääntöakselin ja virtauskanavan tasossa, 10 kuvio 2 esittää leikkausta A-A kuviosta 1, kuvio 3 esittää samaa leikkausta venttiilin ollessa avatussa asennossa, kuvio 4 esittää neljää erilaista sulkuelimen sulkupinnan reunan muotoa, 15 kuvio 5 esittää virtaussuunnasta katsottuna venttiiliä ja sen sulkuelimen sulkupinnan eri asentoja ja kuvio 6 esittää leikkausta B-B kuviosta 5.

Venttiilissä on pesä 1, jossa on ensimmäinen virtauskana-va 2 ja toinen virtauskanava 2'. Virtaussuuntaa on merkitty 20 nuolella C. Sulkuelimenä on piirustusten esittämässä sovellutuksessa pallonsegmentti 3, johon on yhdistetty pesän läpi ulkoneva kääntöakseli 4. Kääntöakselin ja pesän välille on : : sovitettu tiivistysasennelma 5. Pesän ja sulkuelimen välillä ' on sulkutiiviste 6. Virtaus tulee normaalisti tiivisteen 6 25 puolelta ja kohtaa kuristuskohdan, jota säädetään muuttamal-la sulkuelimen 3 ja tiivisteen 6 välistä avautumiskulmaa.

Sulkuelimessä on virtausaukon sulkeva sulkupinta 7. Sulkupinnan reunat 8 ja 9 on muotoiltu keskenään eri tavoin, reuna 8 on lähinnä V-muotoinen, kun taas reuna 9 on kääntö-30 akselin 4 suuntainen. V-muotoinen reuna 8 antaa tasaprosent-tisen ominaiskäyrän ja suora reuna 9 antaa lineaarisen omi-naiskäyrän. Standardin mukaan venttiili sulkeutuu kun sitä > kierretään myötäpäivään kääntöakselin 4 puolelta katsottuna ja vastaavasti avautuu, kun sitä kierretään vastapäivään. 35 Standardin mukaisessa sulkusuunnassa siis sulkuelimen reuna 8 kulkee edellä tuloreunana ja reuna 9 jäljessä jättöreuna-na.

: Keksinnön mukaan keksinnön sulkusuunta ja avaussuunta li 5 81895 ovat kuitenkin vaihdettavissa ja sulkusuuntana voi olla yhtä hyvin kierto vastapäivään. Tällöin tuloreunana toimiikin reuna 9. Koska reunojen 8 ja 9 muotoilut poikkeavat toisistaan, saadaan sulkusuuntaa vaihtamalla vaihdettua myös vent-5 tiilin ominaiskäyrä. Toimintasuunta voidaan vaihtaa yksinkertaisesti kääntämällä toimilaite. Itse venttiiliä ei tarvitse irrottaa putkistosta, vaan se voi olla paineenalaisena paikoi1laan.

Kuviossa 3 on sulkuelintä käännetty yli 90°, jolloin pie-10 nemmän kapasiteetin antanut reuna on käännetty pienemmän virtauskanavan 2 muodostaman projektion ulkopuolelle. Vapaa aukko 10 suuremman virtauskanavan 2' puolella on tällöin vähintään pienemmän virtauskanavan suuruinen.

Kuviossa 4 on esitetty erilaisia sulkupinnan reunan muo-15 toja, joilla saadaan aikaan erilaisia ominaiskäyriä. V-muo-toisessa reunassa V:n kyljet voivat olla kaarevat. V-muodon korkeus voi vaihdella. Kärki voidaan pyöristää eri tavoin. Nämä eri muodot ovat sinänsä tunnettuja.

Kuvioissa 5 ja 6 on vielä havainnollistettu sitä, miten 20 virtausaukko muuttuu sulkupinnan 7 V-muotoisen reunan 8 avauskulman muuttuessa.

Keksintö ei rajoitu vain edellä esitettyyn sovellutukseen vaan se voi vaihdella eri tavoin patenttivaatimusten puitteissa.

25 Pallosegmentin asemesta sulkuelimen muoto voi olla mm.

: pallo, kartio tai lieriö tai kartion tai lieriön osa.

Kuviossa 7 on esitetty eräänä keksinnön suoritusmuotona sulkuelimenä käytetty pallo. Tällöin voidaan kaksi erilaista ominaiskäyrää saada aikaan muotoilemalla pallon 3 läpi kul-30 kevan virtauskanavan 11 kaksi reunaa 8 ja 9 haluttuja omi-naiskäyriä vastaaviksi. Tällöin voidaan tulopuolen sulkupin-tana käyttää jompaa kumpaa pallon kahdesta sulkupinnasta 7 ja 7'. Virtausaukon 11 jompi kumpi reuna 8 tai 9 valitaan tuloreunaksi kääntösuuntaa muuttamalla.

Claims (3)

6 81895

1. Säätöventtii1i, jonka muodostaa läpivirtauskanavalla varustettu pesä (1), pesän sisälle läpivirtauskanavaan (2, 2') sovitettu, pyörähdyskappaleen tai pyörähdyskappaleen 5 osan muotoinen sulkuelin (3) ja sulkuelimestä pesän ulkopuolelle ulottuva kääntöakseli (4), jolloin sulkuelimen sul-kupinnan tai sulkuelimen virtauskanavan (11) edellä kulkevan reunan (8) muoto poikkeaa jäljessä kulkevan reunan (9) muodosta, tunnettu siitä, että sulkuelimen (3) sulku-10 pinnan (7) tai sulkuelimen virtauskanavan (11) molemmat reunat (8, 9) on muotoiltu haluttuja erilaisia ominaiskäyriä ja/tai maksimikapasiteetteja vastaaviksi, ja että ominais-käyrän ja/tai maksimikapasiteetin vaihtamiseksi venttiilin avaussuunnaksi valitaan jompi kumpi kiertosuunta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että sulkuelimen (3) sulkupinnan (7) tai sulkuelimen virtauskanavan (11) toinen reuna (8) on muotoiltu pääasiassa tasaprosenttista ominaiskäyrää vastaavaksi ja toinen reuna (9) pääasiassa lineaarista ominaiskäyrää 20 vastaavaksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että sulkuelimen (3) sulkupinnan (7) tai sulkuelimen virtauskanavan (11) reunat (8, 9) on muo toiltu siten, että ne vastaavat keskenään erilaisia kapasi-25 teettialueita. li 7 81 895 Pat entkrav