HU190891B - Apparatus for operating hydraulic engineering gate valves - Google Patents

Abstract

A találmány szerinti berendezés úszó bójával ellátott és tolózár nyelv szárához csatlakozó, forgathatóan ágyazott emelőt tartalmaz, ahol az emelő (5) és a nyelvszár (10) között olyan ívelt vezérpálya van, amelynek forgáspontja az emelő (5) ágyazásának geometriai tengelyében van. A vezérpálya célszerűen síkbeli evolvens görbe, amelynek síkja az emelőre (5) erősített úszó bója (4) mozgássíkjával azonos, vagy azzal párhuzamos. Egy célszerű kiviteli alaknál az evolvens görbe (16) a származtató alapkörtől (14) a távolabbi szakaszokon az alapkör (14) felé hajlítva van kialakítva. Az evolvens görbe (16) alapkörének (14) kerülete általában tolózár nyelv (11) szárának (10) geometriai tengelyét érinti. A vezérpálya lehet horonyként kialakítva, amikor is a tolózár nyelv (11) szárának (10) végén ebbe illeszkedő vezetőelem célszerűen görgő (29) van. (4. ábra) -1-

Description

A találmány tárgya berendezés vízgépészeti tolózárak működtetésére, úszó bójával ellátott és tolózár nyelv szárához csatlakozó, forgathatóan ágyazott emelővel.

Vízkivételi, vízkezelő és vízszolgáltató művekben az áramlást szabályozó szerelvények segítségével legtöbbször kör keresztmetszetű csőben áramló folyadék útját kell elzárni. Az egyik leggyakrabban használt ilyen szerelvény a tolózár, amely a folyadékvezető cső keresztmetszetét az áramlásra merőleges irányban mozgó tolózár nyelvvel zárja el. Nyitásakor a névleges csőkeresztmetszetet teljes egészében szabaddá teszi.

A tolózár nyelv a szerelvény házában van megvezetve, és mozgatása ráépített szár segítségével történik. A tolózár nyelv szárához csatlakoztathatók a különböző végrehajtó szervek, amelyek a mozgatást végzik.

Ha a zárás és nyitás manuálisan történik, akkor erősokszorozó áttételek alkalmazására van szükség, mivel a tolózárak általában nagyobb méretű csővezetékekhez készülnek, így a működtető erő is viszonylag nagy kell legyen.

Elterjedt megoldás a tolózárak működtetésére a kézikerék, amely csavaros áttétellel működteti a tolózárat.

Más esetben az erősokszorozásra - ha férőhelykorlátozás nincs - emelőt is alkalmaznak. Az emelő rövid karja a tolózár nyelvére hat, a hosszú kart pedig kézzel lehet mozgatni.

Természetesen mindkét megoldás működtethető gépi meghajtással, például villanymotorral is. A gépi meghajtások természetesen automatizálhatok is.

A gépi működtetés előnyei nyilvánvalóak, ugyanakkor azonban hátrányaik is vannak.

A legkézenfekvőbb hátrányuk, hogy viszonylag költségesek, így kis beruházást igénylő helyeken nem alkalmazhatók. További hátrányuk a karbantartási igény és a meghibásodás veszélye.

A fentiek alapján lényegében gazdaságossági kérdés, hogy egy adott helyen manuális vagy gépesített meghajtást alkalmazunk egy tolózár működtetésénél. Vannak azonban olyan létesítmények, ahol nem áll rendelkezésre hálózati villamos energia, illetve az áramkimaradás azzal jár, hogy a tolózár semmilyen értelemben nem működtethető és az el nem zárt vagy meg nem induló vízfolyás súlyos gazdasági károkat okoz. Ilyen helyeken a helyi adottságoknak megfelelő, gazdaságos és viszonylag olcsó megoldások alkalmazása szükséges. Vízgépészeti területen önként adódik az áramló vagy összegyűlt folyadék energiájának felhasználása. Felhasználható például egy adott vízszint emelkedése, amikor is úszó bója felhajtóereje működtetheti áttételen keresztül a tolózárat.

A jelenleg alkalmazott megoldások azonban számos hiányossággal rendelkeznek:

A karáttételnek megfelelően nemcsak az erőviszonyok, hanem az elmozdulások is arányosan változnak akár ívhosszra, akár vízszintes vetületre vonatkoztatva.

A karok mozgásához képest csak erősen korlátozott mértékben változtatható a tolózár mozgatása.

Mivel a tolózárnyelv szára egyenesbe vezetve mozog, az összekötésre, erőátadásra különálló csuklós rúd szükséges. A nagy karáttétel miatt az egész szerkezet terjedelmes. A tolózár mozgáspályájának megfelelő karáttétel szerkezeti önsúlya olyan nagy is lehet, hogy az úszó bóján jelentkező felhajtóerő hatását nagymértékben közömbösíti.

A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kidolgozása a célom, amellyel a fenti hiányosságok kiküszöbölhetők, és olyan berendezés kialakítása vízgépészeti tolózárak működtetésére, amely a hagyományos konstrukciónál biztonságosabb nyitást és zárást biztosít, ugyanakkor egyszerűbb és kisebb karbantartást igényel.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottam meg, hogy az úszó bójával ellátott és tolózár nyelv szárához csatlakozó, forgathatóan ágyazott emelőt tartalmazó berendezésben az emelő és a nyelv szár között olyan ívelt vezérpálya van, amelynek forgáspontja az emelő ágyazásának geometriai tengelyén van.

A vezérpálya célszerűen síkbeli pálya, és síkja az emelőre erősített úszó bója mozgássíkjával azonos vagy azzal párhuzamos.

A vezérpálya célszerűen evolvens görbe, amelynek a származtató alapkörtől távolabbi szakaszán adott esetben az evolvens görbék az alapkör felé elhajlanak. Az evolvens görbe származtató körének kerülete célszerűen a tolózár nyelv szárának geometriai tengelyét érinti.

A találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakjánál a vezérpálya horonyként van kialakítva, és tolózár nyelv szárának végén ebbe illeszkedő vezetőelem van elhelyezve. A vezetőelem célszerűen görgő.

Az így kialakított berendezés igen jól használható kisebb vízkezelő, szolgáltató művekben tolózárak biztonságos működtetésére. Felépítése rendkívül egyszerű, meghibásodására gyakorlatilag minimális esély van. Karbantartást nem igényel. Működése rendkívül egyszerű és megbízható.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetem. A rajzon az

1. ábra egy hagyományos tolózár-működtető berendezést mutat, a

2. ábrán az evolvens görbe származtatása, a

3. ábrán az evolvens görbe alkalmazása és a

4. ábrán a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakja látható.

Amint már a korábbiakban is ismertettem, tolózárak működtetésére ismeretes forgathatóan ágyazott emelőre erősített úszó bója alkalmazása. Ilyen megoldást mutat az 1. ábra.

Az itt bemutatott 1 tartályban a víz 2 alsó szint és 3 felső szint között mozog. Ezzel együtt mozog a 4 úszó bója az a szögtartományban. A 4 úszó bója 5 emelő végére van erősítve, az 5 emelő pedig 6 csap körül forgathatóan van ágyazva. A 6 csap az 1 tartály egyik függőleges falán van konzol segítségével rögzítve.

Az 5 emelőhöz csatlakozik 7 rövid kart képezve a 8 csuklós rúd, amely a 9 ágyazás által egyenesbe vezetett 10 szárhoz csatlakozik, ugyancsak csuklós kapcsolattal. A 10 szár végén van a 11 tolózár nyelv, amely zárja, illetve nyitja a 12 csővezetéket.

Az ábrán látható 13 vízszintingadozás következtében az 5 emelő a 6 csap körül elfordul, és ezzel a 11 to-23

190.891 lózár nyelv különböző helyzeteit hozza létre. Ez az elmozdulás mindig arányos a vízszint változásával, mértéke gyakorlatilag alig változtatható.

Mivel a 11 tolózár nyelv 10 szára egyenesbe vezetve mozog, az 5 emelő pedig 6 csap körül forog, összekapcsolásukhoz külön 8 csuklós rúd szükséges. Általában a nagy karáttétel miatt az egész szerkezet terjedelmes, önsúlya adott esetben olyan nagy is lehet, hogy az úszó bóján jelentkező felhajtóerő hatását jelentős mértékben közömbösíti.

A 2. ábrán látható, hogyan szerkeszthető ismert módon olyan görbe, amellyel lehetővé válik a bemutatott hagyományos megoldásnál lényegesen egyszerűbb, biztonságosabb és a követelményeknek jobban megfelelő konstrukció kialakítása.

A találmány lényege, hogy a tolózár nyelv szára és az úszó bójával ellátott emelő között ívelt vezérpálya van, amely az igényeknek megfelelő módon végzi a tolózár nyitását és zárását. A vezérpálya a találmány egy célszerű kiviteli alakja szerint evolvens görbe alakú. Ezen görbe származtatását mutatja a 2. ábra.

A 2. ábrán az evolvens görbe származtatását vezetjük le az oktatásban használt módszerrel.

Álló 14 alapkörre rátekert 15 zsineg vége a nyíl irányában, a 14 alapkörtől távolodva, spirálban kifeszítve írja le a 16 evolvens görbét.

A 15 zsinegvég és a 14 alapkört érintő pontok közötti távolságkülönbség egyenlő az érintő pontokhoz tartozó sugarak által bezárt központi β szög kerületi ívhosszával. Tehát a β szöghöz tartozó 17 ívdarab egyenlő a kiegyenesített 18 emelkedéssel.

Ezeket az emelkedéseket, illetve összegezéseket nevezzük a későbbiekben 19 löketnek.

A 3. ábrán az evolvens görbe alkalmazásának elvi vázlatát látjuk.

A 14 alapkört a 20 központja körül, az odarajzolt nyíl irányában forgatjuk a mereven ráerősített 16 evolvens pályával.

Az elmozdulás a 21 helyzetbe viszi a 16 evolvenst, amikor is létrej ön a 22 vezetett löket, amelyet a 23 vezetékben mozgó 24 tolattyú a 14 alapkört érintő irányban egyenesbe vezet.

A 4. ábra a találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakját mutatja.

A 12 csővezetékből kifolyó víz az 1 tartályban gyűlik össze és megemeli a vízszintet a 2 alsó szintről a 3 felső szintig. Ezzel együtt emelkedik a 4 úszó bója, amely az 5 emelő elmozdítható végét emeli, miközben az egész 5 emelő elfordul a 6 csap körül. A 6 csap az 1 tartályhoz van rögzítve.

Az 5 emelő ágyazott végén lévő 28 agyhoz 25 evolvens villa van csatlakoztatva. A 25 evolvens villában gördül a tolózár nyelv 10 szárának végére erősített 29 görgő. A 25 evolvens villának az 5 emelővel együtt történő elmozdulása során a 10 szár a 26 tolózár testben lévő 23 vezetékben mozog, és nyitja vagy zárja a 11 tolózár nyelvet.

Nyitáskor a folyamat fordítva játszódik le, azaz a víznek a 3 felső szintről történő süllyedése során a 25 evolvens villa lefelé húzza all tolózár nyelv 10 szárát és ezzel a tolózárat nyitja.

All tolózár nyelv teljes elzáródását megelőző fázishoz tartozó 27 evolvens villa 26 szakaszon az addig szabályos evolvens görbe pályája az elméleti 14 alapkör felé elhajlik, annak érintése nélkül. Ez megnöveli az áttételt és a tolózárra nézve nagyobb zárószorítást jelent.

Az úszó bója elvi 0-180°-os mozgását természetesen nem lehet teljes mértékben használni, mert a két végpontban és azok közelében az erőkar nulláig lecsökken és a forgatónyomaték is megszűnik.

Gyakorlatilag emiatt a forgáspontra húzott vízszintesre nézve csak 120-150°, közel szimmetrikusan elosztott szögtartomány használható.

Az egykarú emelő elvén felépített működtető lökőelem szintén csak a szögtartománynak áttételesen megfelelő utat, vagy annak vetületét tudja megtenni.

Tervezéskor a tényezők illesztésének sorrendje hozzávetőlegesen a következő:

A tolózár zárásához szükséges tolóerő ismeretében egy elméleti karáttételt veszünk fel, amelynek másik végén kiadódik a szükséges felhajtóerő (különösen a zárási helyzetben), vagyis az úszó bója névleges térfogati mérete. A lehetséges vízszintváltozás ismeretében kiadódik az úszó bójás karvég függőleges mozgása, illetve az ahhoz tartozó elfordulási szögtartomány.

Ebben a szögtartományban egy olyan méretű kör sugarát keressük meg, amelynek kerületi ívhossz darabja a tolózár mozgástartományával - löketével egyenlő.

Ez a kör lesz a kívánt evolvens származtatási alapköre. Az említett szögtartományba szerkesztett evolvens pontjainak távolsága a kört érintő pontjáról, annak emelkedését jelenti, mint löket felhasználásra alkalmas kényszerpályát. A kialakított evolvens kezdeti szakasza erre nem előnyös (kb. a O-tól 60° központi szöghöz tartozó rész) csak a további hossz.

A tolózár zárási helyzete előtti esetenként megnövekedő tolóerő legyőzésére az evolvens idetartozó szakaszát olyan formán kell eltorzítani, hogy görbülete „köralak” felé közeledjék.

Ezzel a tolózár mozgását az addigi fajlagos evolvens emelkedéshez képest csökkenti, így szorosabb zárást idéz elő.

A tolózár nyitása a valamikor bekövetkező vízszint csökkenését a tolózár nyelv nyugvó súrlódása miatt nem követi azonnal (a bója felhajtóerejének csökkenése ellenére sem), hanem csak akkor, amikor a „szárazra” kerülő bója és karszerkezet önsúlya azt lerántja. Ez a mozgó együttes éppen ezért bizonyos határozott önsúllyal bír.

A működés indoklása az, hogy ha a vízszint lassú, fokozatos csökkenését a tolózár lassú nyitása is követné, akkor a nyitás kezdetén kis résen is áramló folyadék helyi rongálást okozna az illeszkedő felületeken. A gyorsanlejátszódónagy keresztmetszetnyitás ezt megakadályozza.

Természetesen a bemutatott kiviteli példa csupán egy lehetőség a találmány szerinti megoldás számos megvalósítási formája közül. Alkalmazható a találmány szerinti berendezésben az evolvensen kívül egyéb szükség szerint kialakított vezérpálya is, és alkalmazható a berendezésben, amennyiben erre megfelelő hely áll rendelkezésre egykarú emelő helyett kétkarú emelő is. A forgáspont körül lengő emelő és a vezérgörbe egymáshoz viszonyított helyzete is tetszés szerinti lehet. A lényegében függőleges síkú bójamozgáshoz képest a vezérgörbe úgy is elhelyezhe3

190.891 tő, hogy a löket az úszó bója mozgásával párhuzamos másik síkban legyen. Maga a vezérgörbe is elhelyezhető tetszőleges síkben vagy akár térben.

Mint mondottam, a találmány szerinti berendezésben tetszőleges vezérpályát alkalmazhatunk, célszerű azonban evolvens görbe felhasználása.

Az evolvens felhasználását más tetszés szerinti vezérlőgörbével szemben az indokolja, hogy készítése a fogaskerékgyártásban ismert, úgynevezett „lefejtő” eljárással szabatosan végezhető.

Az evolvens-geometria szerint származtatott görbe alaptulajdonságait felhasználva lehetséges, hogy az emelőkarok elmozdulásától - bizonyos tág határok között - függetlenül mozogjon az evolvens ívvel kényszerített tolózár lökete a mozgástartományon belül.

Az evolvens görbe felhasználása valamilyen csatlakozó kötőelem egyenes vonalú elmozdítására úgy történik, hogy a származtató alapkör középpontja körül forgatjuk, miközben az illető elem mozgása a kör érintő vonalában a görbére támaszkodik.

Az elem egységnyi elmozdulása, lökete arányos összefüggésben van a származtató kör kerületén „lefejtődő” ívhosszal, sőt az evolvens kezdeti szakaszának kivételével a löket és ívhossz egyenlő.

Az egységnyi ívhossz alatt értelmezhető valamilyen központi szöghöz tartozó kerülethossz darabja. Ez utóbbi függ a kör sugarától is.

Ilyen módon a kör sugarának (átmérőjének) változtatásával az adott szögelfordulástól függetlenül lehet létrehozni különböző körívdarabokat, amelyek evolvens görbe formájában az említett löketet jelentik.

Az elmondottakból látható, hogy a találmány szerinti berendezés lényegesen egyszerűbb és sokkal biztonságosabban működtethető, mint a hasonló hagyományos megoldás. A vezérpálya alkalmazása lehetővé teszi a vízszint mozgásával gyakorlatilag bármilyen függvénykapcsolatban álló tolózár nyelv mozgatás létrehozását anélkül, hogy a szerkezet bonyolulttá válna, vagy befeszülés, illetve egyéb üzemzavar veszélye lépne fel. A berendezés karbantartást gya5 korlatilag nem igényel, olcsó és egyszerűen előállítható.

Claims (7)

1. Berendezés vízgépészeti tolózárak működtetésére, úszó bójával ellátott és tolózár nyelv szárához csatlakozó, forgathatóan ágyazott emelővel azzal jellemezve, hogy az emelő (5) és a nyelvszár (10) között

15 olyan ívelt vezérpálya van, amelynek forgáspontja az emelő (5) ágyazásának geometriai tengelyében van,

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérpálya síkbeli pálya, és síkja az emelőre (5) erősített úszó bója (4)

20 mozgássíkjával azonos vagy azzal párhuzamos.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérpálya evolvens görbe (16).

4. A 3. igénypont szerinti berendezés kiviteli alak25 ja, azzal jellemezve, hogy az evolvens görbe (16) a származtató alapkörtől (14) a távolabbi szakaszokon az alapkör (14) felé hajlítva van kialakítva.

5. A 4. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az evolvens görbe (16)

30 alapkörének (14) kerülete a tolózár nyelv (11) szárának (10) geometriai tengelyét érinti.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérpálya horonyként van kialakítva, és a tolózár nyelv

35 (11) szárának (10) végén ebbe illeszkedő vezetőelem van.

7. A 6. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezető elem görgő (29).