HU220017B

HU220017B - Szabályozható golyóscsap

Info

Publication number: HU220017B
Application number: HU9801501A
Authority: HU
Inventors: Winfried Ecker; Bernd Fechner
Original assignee: Argus Gesellschaft Mbh.
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2001-10-28
Also published as: DE59805871D1; SK283570B6; HUP9801501A1; PL327128A1; CZ292608B6; SK91898A3; PL187123B1; CZ9802009A3; EP0889269A1; DE19728562A1; ATE225916T1; HU9801501D0; DE19728562C2; EP0889269B1

Abstract

A találmány szabályozható golyóscsap egy, legalább két házrészből állóés átömlési úttal rendelkező házzal, a házon belül gyűrű alakútömítések között elrendezett tömb alakú zárógolyóval, amelyenkeresztül átmenőút nyúlik át, és ezen átmenőútra merőleges tengelykörül a zárógolyó teljes nyitott helyzetéből az átömlési utatszétválasztó záróhelyzetbe és a két véghelyzet közötti tetszőlegesfojtóhelyzetbe mozgathatóan van kialakítva, továbbá a golyóscsap elvan látva egy első és egy második fojtóelemmel a nyomászajcsökkentésrefojtóhelyzetben lévő zárógolyóval. A találmány lényege, hogy afojtóelemek (40, 41) blendeszerű betétekként vannak kialakítva, azelső fojtóelem (40) a zárógolyó (20) egyik oldalán, az ezen átnyúlóátmenőfurat (21) torkolatában van felvéve, és a második fojtóelem (41)a zárógolyó (20) másik oldalán azzal határosan, az egyik házrész (12’)átömlési útjában van elrendezve, és a fojtóelemek (40, 41) a betétekegyik szélétől átömlőrést alkotva párhuzamosan és egymástólelválasztva a zárógolyó (20) forgásirányában a mindenkori áramlásiútba, körülbelül annak fél keresztmetszetéig benyúló fogakkalrendelkeznek, és a zárógolyó (20) részlegesen nyitott helyzetében,annak mintegy 60°-os nyitási helyzetéig áramlásosztót alkotnak. ŕ

Description

A találmány lényege, hogy a fojtóelemek (40, 41) blendeszerű betétekként vannak kialakítva, az első fojtóelem (40) a zárógolyó (20) egyik oldalán, az ezen átnyúló átmenőíúrat (21) torkolatában van felvéve, és a második fojtóelem (41) a zárógolyó (20) másik oldalán azzal határosán, az egyik házrész (12’) átömlési útjában van elrendezve, és a fojtóelemek (40,41) a betétek egyik szélétől átömlőrést alkotva párhuzamosan és egymástól elválasztva a zárógolyó (20) forgásirányában a mindenkori áramlási útba, körülbelül annak fél keresztmetszetéig benyúló fogakkal rendelkeznek, és a zárógolyó (20) részlegesen nyitott helyzetében, annak mintegy 60°-os nyitási helyzetéig áramlásosztót alkotnak.

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 5 lap ábra)

Ά 13

1. ábra

HU 220 017 B

HU 220 017 Β

A találmány szabályozható golyóscsap egy, legalább két házrészből álló és átömlési úttal rendelkező házzal, a házon belül gyűrű alakú tömítések között elrendezett gömb alakú zárógolyóval, amelyen keresztül átmenőút nyúlik át, és ezen átmenőútra merőleges tengely körül a golyóscsap teljes nyitott helyzetéből az átömlési utat szétválasztó záróhelyzetbe és a két véghelyzet közötti tetszőleges fojtóhelyzetbe mozgatható, továbbá a golyóscsap el van látva egy első és egy második fojtóelemmel a nyomászaj csökkentésére fojtóhelyzetben lévő zárógolyóval.

A WO 94/07063 számú leírásból ismeretes egy szabályozható golyóscsap, amely a fent ismertetett típusba tartozik. Ennél a zárószerv a beömlési és kiömlési oldalon egy-egy fojtóelemmel van ellátva, és ezek a fojtóelemek a zárószerv átömlési útjába álló fogakkal rendelkeznek. Továbbá a zárószervhez közvetlenül csatlakozva a házon a be- és kiömlési oldalon további fojtóelemek vannak ugyancsak az áramlási útba beálló fogakkal, amelyek fojtási helyzetben a zárószerv fojtóelemeivel működnek együtt, továbbá a zárószerv egyik felén ferdén furatok vannak kialakítva, amelyek fojtási helyzetben a fojtási helyet megkerülve a közeg kiáramlását teszik lehetővé a zárószerv átmenőútjából a ház kiömlésoldali áramlási útjába.

Ennél az ismert golyóscsapnál kedvezőtlen az igen bonyolult felépítése, különösen a zárószerv tekintetében, amelynél a be- és kiömlésoldali fojtóelemek egy darabból vannak a zárószervvel, és furészfog alakúan vannak kialakítva, továbbá a zárószerv átmenőútjába benyúlóan helyezkednek el. Ezenkívül a zárószerv fojtóelemeinek együttműködése a házoldali fojtóelemekkel zajképző turbulenciát okoz, amit a zárószervben lévő járulékos keresztfuratok még tovább fokoznak.

A találmány feladata egy szabályozható golyóscsap létesítése, amely az ismert megoldás hátrányait kiküszöböli, azaz az ismert megoldásnál lényegesen egyszerűbb felépítésű, továbbá, amelynél fojtási helyzetben a zajképződés nagymértékben le van csökkentve.

A találmány szerint a kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy a fojtóelemek blendeszerű betétekként vannak kialakítva, az első fojtóelem a zárógolyó egyik oldalán az ezen átnyúló átmeneti út torkolatában van elrendezve, a második fojtóelem a zárógolyó másik oldalán, azzal határosán, az egyik házrész átömlési útjában van elrendezve, és a fojtóelemek a betétek egyik szélétől átömlőrészt alkotva, párhuzamosan és egymástól elválasztva a zárószerv forgásirányában a mindenkori áramlási útba álló, körülbelül annak fél keresztmetszetéig benyúló fogakkal rendelkeznek, és a zárószerv részlegesen nyitott helyzetében annak mintegy 60°-os nyitási helyzetéig áramlási osztót alkotnak.

A találmánynál tehát a zárógolyón átnyúló átmenőút torkolati tartományában egy gyűrű alakú betét mint fojtóelem van elrendezve, ami igen egyszerű felépítést biztosít a zárógolyó számára. A második fojtóelemnél ugyancsak egy gyűrű alakú betét van, amely az első fojtóelemmel ellentétes zárógolyó oldalán, közvetlen azzal határosán a ház átömlési útjában van elrendezve.

A találmány egy első és egy második fojtóelemmel rendelkezhet minden további beépítmény, vagy járulékosan a zárógolyón áthatoló áramlási út nélkül úgy, hogy csak a zárógolyó be- és átömlési tartománya okoz kismértékű áramlási zajt, ami az eddig keletkezett zajhoz képest elhanyagolható.

Különösen előnyös, hogy a zárógolyó nyitott helyzetében a blendeszerű betétek azon tartományában, ahol nincsenek fogak, és azok nem nyúlnak be az áramlási útba, egy messzemenően zavartalan áramlás játszódik le, és ott a fojtóelemek ellenére igen nagy áramlási átbocsátás biztosítható. A fojtási helyzetben viszont a kiálló fogak a blendeszerű betéteknél mint áramlási elosztók szerepelnek, amelyek egymással párhuzamos, egymástól adott távolságban fekvő átáramlási réseket alkotnak.

A találmány egy előnyös továbbfejlesztése esetén a zárógolyó által felvett első fojtóelem beömlési oldalán, míg a második záróelem, amely a házrész átömlési útjában felfogott fojtóelem, a zárószerv kiömlési oldalán van elrendezve.

A találmány egy további előnyös változata esetén a zárógolyó átömlési útjába benyúló fogak, amelyek az első fojtóelem fogai, a széltől a zárógolyó zárási irányában, míg a házrész átömlési útjába benyúló fogak, amelyek a második fojtóelem fogai, a zárási iránnyal szemben állnak. A két fojtóelem fogai így a blendeszerű betétek mintegy fél kerületén nyúlnak el.

Egy további változat esetén a mindenkori áramlási útban áramlási elosztóként kiálló fojtóelemfogak mindig egy körvonalon helyezkednek el, amely körvonal középpontja a fogakkal ellentétes oldalon van. Amellett a körvonalak sugara legfeljebb azonos a mindenkori áramlási út átmérőjével.

A fojtóelemek kialakításának következtében akadálytalan áramlás jön létre a fogak között, mivel a fogak közötti tér mintegy lencse alakúan van kialakítva, és ez fojtási helyzetben szűkítve van, míg bizonyos helyzetben ezek a rések teljesen eltűnnek, ha a középső fogaknak szabad végei a határos tömítésen túlhaladnak, vagy amikor a zárógolyó átmenőútját határoló szélt a második fojtóelem fogainak szabad végei el nem érik. Ebben az üzemi helyzetben is azonban egy messzemenően turbulenciamentes és zajszegény áramlás jön létre az egymással párhuzamosan futó átömlési rések révén.

A találmány egy további változata esetén az áramlási elosztóként az áramlási útba kiálló fogak révén létrehozott átömlési rések egymással azonos szélességűek, azonban a kiálló fogak közötti átömlési rések az első fojtóelemnél a második fojtóelem átömlési réseitől eltérő méretűek lehetnek, de különösen előnyös, ha kisebbek.

Egy további előnyös változatnál egy, a házrész átömlési útjában elrendezett második fojtóelem egy tengelyirányban mozgathatóan vezetett és rugóerővel tömítőfelületével a zárógolyóra szorított tömítéssel van kialakítva. Ennél a megoldásnál nincs szükség a zárószerv egyik oldalán járulékos tömítésre, hanem a gyűrű alakú blendeként kialakított fojtóelem ellátja a tömítés funkcióját is.

A találmányt részletesen kiviteli példák kapcsán, a rajzok alapján ismertetjük, ahol az

HU 220 017 Β

1. ábra egy, a 2. ábrán mutatott, a találmány szerinti szabályozható golyóscsap I-I vonal mentén vett hosszmetszete, mégpedig be- és kiömlési oldalon lévő fojtóelemekkel, amelyek blende alakú betétként vannak a golyóscsapban elrendezve, a

2. ábra az 1. ábra szerinti II—II vonal mentén vett hosszmetszet a golyóscsapon keresztül, a

3. ábra az 1. ábra szerinti III nyíl irányából vett homlokoldali nézet, a

4. ábra a beömlésoldali fojtóelemet alkotó betét

1. ábra szerinti nézete, az

5. ábra a beömlésoldali betét egy, a 4. ábra szerinti

V nyíl irányából nézve, a

6. ábra a kiömlésoldali fojtóelemet alkotó betét nézete, a

7. ábra egy beömlésoldali betét a 6. ábra szerinti

VII nyíl irányú nézetben, a

8. ábra egy szabályzó golyóscsapot szemléltet a

2. ábra szerinti hosszmetszetben a nyitott helyzethez képest 45°-ban elfordított zárószervvel, azaz fojtási helyzetben, a

9. ábra a találmány szerinti golyóscsap homlokoldali nézetben, mint ahogy a 3. ábrán látható, azonban a nyitott helyzethez képest 30°-kal elfordított zárószervvel fojtási helyzetben.

Az 1. ábrán hosszmetszetben ábrázolt 10 golyóscsap 11 házzal rendelkezik, amely két, egymást megközelítően golyó alakra kiegészítő 12, 12’ házrészből áll. A két 12, 12’ házrész 13 csavarokkal van egymással összekötve, amit azonban részleteiben nem ábrázolunk. A 12,12’ házrészek egy vonalba eső 14,14’ átömlési utakkal rendelkeznek. All ház egymással ellentétes oldalain a 12,12’ házrészeken 15,15’ csőszakaszok vannak csatlakozó 16, 16’ karimákkal felhegesztve, amelyek lehetővé teszik a 10 golyóscsapnak egy nem ábrázolt csővezetékbe történő beszerelését.

A házon belül zárószervként egy 20 zárógolyó van elrendezve 21 átmenőfurattal ellátva, mégpedig a 12, 12’ házrészek által felvett tömítések között. Egy 22 kapcsolótengely segítségével a 20 zárógolyó 23 forgástengely körül az 1. és 2. ábrákon látható nyitott helyzet és ezen nyitott helyzethez képest 90°-kal elfordított záróhelyzet között kapcsolható. Nyitott helyzetben a 21 átmenőfurat a 14, 14’ átömlési utakkal egy vonalba esik, míg a 90°-kal elfordított zárási helyzetben a 14, 14’ átömlési utak el vannak egymástól választva. Természetesen a 20 zárógolyó minden közbenső helyzetbe is beállítható. A 23 forgástengely derékszögben fut a 20 zárógolyó 21 átmenőfuratához.

A 8. és 9. ábrák sematikusan ábrázolják a 20 zárógolyó közbenső helyzeteit, amikor a 10 golyóscsapot nyitási helyzetből zárási helyzetbe, illetve fordítva mozgatjuk, amikor is a 21 átmenőfurat hossztengelye mintegy 45° és 30°-os szögben áll a 12, 12’ házrészek 14, 14’ átömlési útjaira.

A 20 zárógolyó egymással szemben fekvő 24, 24’ ágyazócsapokkal all házban felvett 25, 25’ ágyazóperselyekben van forgathatóan ágyazva. A 22 kapcsolótengely egy 26 háztoldatban ismert módon forgathatóan van ágyazva, valamint egy 27 szövetpersely révén van a 20 zárógolyót felvevő ház belső terétől elszigetelve, és - itt nem ismertetett módon - szilárdan van a 20 zárógolyóval összekapcsolva. A 10 golyóscsap működtetése a nyitott és zárási helyzet között egy nem ábrázolt motor segítségével történhet, amely mereven a 22 kapcsolótengellyel, vagy egy ugyancsak nem ábrázolt kézikerékkel van összekapcsolva, amely a 22 kapcsolótengelynek a 20 zárógolyóval ellentétes végén van elfordulásmentesen rögzítve.

A beömlésoldali 12 házrészben az ezen a házrészen áthatoló 14 átömlési úttal szembe sugárirányban bővített 29 gyűrűkamrában egy 30 tömítés foglal helyet. Ennél a 30 tömítésnél egy ismert fémtömítésről van szó, amelynek a 20 zárógolyóra felfekvő 31 tömitőfelülete van. Ennek a kialakítása igazodik a gömb alakú golyóformához. A 20 zárógolyóval ellentétes oldalán a tömítés 32 tányérrugóra fekszik fel.

A kiömlésoldali 12’ házrészben is el van rendezve egy, a 14’ átömlési utat sugárirányban bővítő 34 gyűrűskamrában egydarabosan a még később részletezett fojtóelemmel egy darabból kialakított 35 tömítés. Ez a 35 tömítés egy, a golyóformához igazított 36 tömítőfelülettel a 20 zárógolyóra fekszik fel, és ugyancsak egy 37 tányérrugóval rá van szorítva a 20 zárógolyóra.

A 10 szabályzó golyóscsap a beömlési és kiömlési oldalon egy-egy 40, 41 fojtóelemmel van ellátva. Ezek a 40,41 fojtóelemek blendeszerű betétekként vannak kialakítva, és szélüknél egy gyűrűstesttel rendelkeznek, amelyből 44, 45 fogak állnak ki befelé mutatóan, és a fogak között 42, 43 átömlőrések jönnek létre. Ezek a 44, 45 fogak mintegy a fél áramlási keresztmetszeten túlnyúlnak, és egy képzeletbeli 46, 47 körvonalon végződnek, amelyek 48,49 középpontjai a fogaktól mentes 51, 52 blendetartományban fekszenek.

A beömlésoldali fojtóelem egy sugárirányú bővületben van felfogva a 20 zárógolyó 21 átmenőfuratának beömlésoldali szájtartományában, és golyóformához igazított külső kontúrja van. A 44 fogak a 20 zárógolyó 23 forgástengelyére merőlegesen állnak ki a 21 átmenőfuratban, mégpedig a 20 zárógolyó forgásirányában, mikor az zárási helyzete felé billen.

A kiömlésoldali 41 fojtóelem egy darabból van a kiömlésoldali 35 tömítéssel kialakítva, és közvetlenül a 20 zárógolyóhoz csatlakozva a 12’ házrész 14’ átömlési útjában helyezkedik el. Egy körbefutó gyűrűstestről, mint ahogy az különösen a 7. ábrán látható, 43 átömlőréseket alkotva párhuzamosan egymással 45 fogak állnak az áramlási útba, mégpedig a 20 zárógolyónak a működtetéskor végzett forgásirányával szemben. A 45 fogak is egy 47 körvonalon végződnek, amelynek 49 középpontja a 45 fogaktól mentes szabad 52 blendetartományban fekszik. A 41 fojtóelem a 20 zárógolyó felé eső oldalán a golyóformához igazított kontúrral van kialakítva.

Az 1-3. ábrák a 10 golyóscsapot a 20 zárógolyóval teljesen nyitott állapotban szemléltetik. Ebben az üzemi helyzetben a szabad áramlási utat a 20 zárógolyó csak egész kis mértékben befolyásolja. Ezt különösen a

HU 220 017 Β

3. ábra szemlélteti. Amennyiben a 20 zárógolyót a

2. ábra szerinti 53 nyíl irányában zárási helyzete felé 23 forgástengelye körül forgatjuk, a zárási folyamat előrehaladásával csökken az átáramlási keresztmetszet a beáramlás oldali 40 fojtóelem kiálló 44 fogai között és a beömlés oldali 30 tömítés, valamint a kiáramlás oldali 12’ házrész 14’ átömlési útjába álló 45 fogak között, a 20 zárógolyón áthatoló 21 átmenőfurat korlátozása révén.

A 8. ábrán a 20 zárógolyó egy közbenső üzemi helyzete látható, amely helyzetben a beömlésoldali 40 fojtóelemnek a 44 fogak által szabadon hagyott 51 blendetartománya a beömlésoldali 12 házrész 14 átömlési útjából kibillentett helyzetben van, és a kiömlésoldali 41 fojtóelem kiálló 45 fogaktól szabad 52 blendetartománya a 20 zárógolyó 21 átmenőfúratán kívül áll.

A 9. ábra beömlési oldalról szemlélteti a szabályzó 10 golyóscsapot a 20 zárógolyó közbenső helyzetében, amikor is a beömlésoldali 40 fojtóelem középső 44 fogai még éppen az átömlő keresztmetszet egy lencse alakú tartományát hagyják szabadon.

A 20 zárógolyónak ilyen üzemi helyzetében a gyorsítandó közeg még jelentős fojtás esetén is a 44, 45 fogak között kialakuló 42, 43 átömlőréseken keresztül jelentős zajképződés nélkül áramlik, és közben a beállítástól függően kisebb, vagy nagyobb mértékben fojtást szenved. A zajképződés még a fojtás növelésével sem emelkedik. A 20 zárógolyó 21 átömlőfuratába beálló 44 fogak és a kiömlésoldali 12 házrész 14’ átömlőútjába álló 45 fogak áramlásosztókat alkotnak, amelyek csak a közvetlen fojtási tartományban okoznak statikai nyomáscsökkenést, az áramlás azonban a 10 golyóscsapon belül nincs jelentős mértékben befolyásolva.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Szabályozható golyóscsap egy, legalább két házrészből álló és átömlési úttal rendelkező házzal, a házon belül gyűrű alakú tömítések között elrendezett tömb alakú zárógolyóval, amelyen keresztül átmenőút nyúlik át, és ezen átmenőútra merőleges tengely körül a zárógolyó teljes nyitott helyzetéből az átömlési utat szétválasztó záróhelyzetbe és a két véghelyzet közötti tetszőleges fojtóhelyzetbe mozgathatóan van kialakítva, továbbá a golyóscsap el van látva egy első és egy második fojtóelemmel nyomászajcsökkentésre fojtóhelyzetben lévő zárógolyóval, azzal jellemezve, hogy a fojtóelemek (40, 41) blendeszerű betétekként vannak kialakítva, az első fojtóelem (40) a zárógolyó (20) egyik oldalán, az ezen átnyúló átmenőfúrat (21) torkolatában van felvéve, és a második fojtóelem (41) a zárógolyó (20) másik oldalán azzal határosán, az egyik házrész (12’) átömlési útjában van elrendezve, és a fojtóelemek (40,41) a betétek egyik szélétől átömlőrést (42, 43) alkotva párhuzamosan és egymástól elválasztva a zárógolyó (20) forgásirányában a mindenkori áramlási útba, körülbelül annak fél keresztmetszetéig benyúló fogakkal (44, 45) rendelkeznek, és a zárógolyó (20) részlegesen nyitott helyzetében, annak mintegy 60°-os nyitási helyzetéig áramlásosztót alkotnak.
2. Az 1. igénypont szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy az átmenőfuratban (21) a zárógolyón (20) lévő első fojtóelem (40) a beömlési oldalon van elrendezve, és átömlési útjában (14’) az egyik házrész (12’) által felfogott fojtóelem (41) a zárógolyó (20) kiömlési oldalán van elrendezve.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy az első fojtóelemnek (40) a zárógolyó (20) átmenőfuratába (21) nyúló fogai (44) szélétől a zárógolyó (20) zárási irányába, és a második fojtóelemnek (41) az egyik házrész (12’) átömlési útjába (14’) nyúló fogai (45) a zárógolyó (20) zárási irányával szemben állnak.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy a fojtóelemeknek (40, 41) az áramlási útban álló fogai (44, 45) körvonalon (46, 47) végződnek, amelyek középpontjai (48, 49) a fogakkal (44,45) ellentétes oldalon fekszenek.
5. A 4. igénypont szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy a körvonalak (46, 47) sugarai, amelyeken a fojtóelemek (40, 41) fogai (44, 45) végződnek, az áramlási út átmérőjével legfeljebb azonosak.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy a fojtóelemek (40, 41) fogai (44, 45) által alkotott átömlőrések (42, 43) előnyösen azonos szélességűek.
7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy az első fojtóelem (40) fogai (44) közötti átömlőrések (42) kisebb szélességűek, mint a második fojtóelem (41) átömlő rései (43)
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti golyóscsap, azzal jellemezve, hogy az egyik házrész (12’) átömlési útjában (14’) elrendezett második fojtóelem (41) egy tengelyirányban mozgathatóan vezetett és tömítőfelületével (36) a zárógolyóra (20) rugóerővel szorított tömítéssel (35) van kialakítva.