HU225807B1 - Double acting ball valve - Google Patents

Description

Találmányunk tárgya egy kettős zárású gömbszelep, amely zárt állapotában mindkét áramlási irányban a közegnyomástól független, utánszivárgás-mentes zárást biztosít. A találmányunk szerinti elzárószerelvény kis nyomatékkai működtethető, nyomásvesztesége elhanyagolható, szabad keresztmetszete gyakorlatilag megegyezik a csatlakozó csővezetékek áramlási keresztmetszetével. Megoldásunk különösen alkalmas átadórendszerekben és hitelesítő-rendszerekben történő felhasználásra, tág hőmérséklet- és nyomáshatárok között, erősen szennyezett és korrozív közegek esetén is.

A gömbcsapok ismert és egyre elterjedtebben alkalmazott zárószerelvényei az iparnak, ezen belül a kőolaj- és földgáziparnak is, minthogy működtetésük a tolózárakéhoz viszonyítottan csekélyebb nyomatékkai hajtható végre, ugyanakkor nyitott állapotukban nagy átáramlási szabad keresztmetszettel rendelkeznek.

A gömbcsap elnevezés a záróelem ideális alakjára utal, a gyakorlati megvalósításoknál azonban csak elvétve (a kis igényű, kis közegnyomású szerelvények között) található valóban gömb alakú kivitel, jellemzőbbek inkább a forgástest-, illetve gömbhéjfelületekkel rendelkező záróelemek.

Kivitelüket tekintve „csapágyazott gömb”-ként, illetve a közegáramlás irányában szabadon elmozduló, úgynevezett „úszógömb”-ként kerülnek kialakításra.

Az úszógömbös megoldásokra említjük példaként a KLINGER ballomant-A típusú gömbcsapokat, vagy a Lenti Olajipari Gépgyár LGK típusú, könnyített kivitelű gömbcsapjait.

E megoldások előnye a viszonylag egyszerű szerkezeti kialakításban, a mindkét áramlási irányban való alkalmazhatóságban és a jó tömítettségben (utánálló) rejlik, hátrányuk viszont, hogy a zárás művelete a csapágyazott kivitelűeknél nagyobb nyomatékot igényel, és a közegnyomás - mely a mindenkori záróerőt (ill. tömítőerőt) biztosítja - túlzottan igénybeveszi a tömítőelemeket.

A szerelvényházban csapágyazott kivitel esetén a csap veszi fel a közeg nyomását, ugyanakkor a használat során kialakuló kopások következtében a tömítőhatás idővel csökken, melyet különféle szerkezeti kialakításokkal, így például az utánállás lehetőségeinek biztosításával, és/vagy különleges alakú és elasztikus anyagú tömítőelemek alkalmazásával igyekeznek kiküszöbölni.

Példaként említjük a CAMERON (USA) cég elforduló tömítőrendszerű gömbcsapjait, illetve a MAPEGAZ (francia) cég teflon tömítőgyűrűket alkalmazó csapágyazott gömbcsapjait.

A tömítőfelületek kopásának hatékony megelőzése, illetve jelentős csökkentése eredményesen azonban csak úgy biztosítható, ha lehetőség szerint megszüntetjük a záróelem zárási-nyitási (tehát elfordulási) művelete során a tömítőfelületek egymáson történő súrlódását.

E törekvést tükrözi a HU 186 178 lajstromszámú szabadalom szerinti megoldás, melynél egy elasztikus nyomótömböt alkalmaznak, mely csak a zárás-nyitás

90°-os elfordulását követő műveleti szakaszban nyomja rá a záróelemet a tömítőfelületre (ill. oldja a tömítőnyomást).

Alapvetően új és minden korábbinál előnyösebb megoldást jelentenek az úgynevezett gömbszelepek, melyek egyesítik a csapok és szelepek funkcióit, miszerint nyitásuk-zárásuk a csapokra jellemzően elforgatással történik, ugyanakkor záróelemük egy vezérlőorsóval (lásd „szelepszár”) megvezetetten az elfordítás során eltávolodik a tömítőfelületről (lásd „szelepükéről), majd ezt követően rányomódik („ráül”).

Ismert gömbszelepes megoldásként az Orbit Valve Int. Inc. cég ORBIT márkanevű szerelvényeit említjük, melyek gömbszerű záróelemén egy vezetőablak van kimunkálva, és egy vezérlőpályával ellátott, ferde végződésű vezérlőorsóval rendelkezik, mely ferde végződésével csatlakozik a záróelemhez, annak működtetőnyílásán keresztül.

Ezen ismert megoldásnál a vezérlőorsó ferde vége - miközben a vezérlőorsó függőleges irányban mozdul el - a nyitás műveletének első fázisaként eltávolítja a záróelemet a szelepünkről, és csak ezt követően zajlik le a 90°-os elfordítás, míg záráskor - az ellentétes irányú forgatás során - először visszafordul a záróelem, majd tömítetten rászorul a szelepünkre. Ezen ismert megoldás előnye a rendkívül kis nyomatékigény, hátránya viszont, hogy csak az egyik áramlási irányban nyújt gáztömör zárást.

Ezen ismert megoldást fejlesztette tovább a Lenti Olajipari Gépgyár HU 221 469 lajstromszámú szabadalma szerinti, ROTALOG márkanevű gömbszelepe, kiküszöbölve annak konstrukciós gyengeségeit. E megoldásnál a vezérlőorsó alsó végén egy olyan vezetőpálya van kiképezve, amely ugyancsak biztosítja a zárás és nyitás művelete során a gömbszerű záróelem eltávolítását - és ily módon a súrlódásmentes forgatást -, a szerelvényház tömítőfelületétől (a szelepünkről), azonban a szerelvény nyitott állapotában is rászorítja a záróelemet a tömítőfelületre, ily módon mindenkor védi azt az áramló közeg errozív és korrozív hatásától.

Az ismert gömbszelepek hátránya, hogy - konstrukciójuk lényegéből eredően - mindenkor csak a záróelem egyik oldalán (az áramló közeg felőli részen) biztosítanak tömített zárást.

Találmányunk megalkotásakor egy olyan elzárószerelvény kialakítását tűztük ki célul, amely egyidejűleg biztosít mindkét áramlási irányban gáztömör zárást, így két, egymástól jelentősen eltérő nyomású térrészt is tökéletesen, utánszivárgás mentesen tud elválasztani egymástól.

Célunk volt továbbá, hogy zárószerelvényünk nyitott állapotában a szerelvényház belseje ugyancsak tömítetten el legyen zárva a szerelvényházból kinyúló, a záróelemet működtető (vezérlő) szerkezeti elemektől, egyúttal rendelkezzék az új elzárószerelvény mindazokkal az előnyökkel is, amelyek a legfejlettebb megoldásokat jellemzik, vagyis működtetése kis nyomatékigényű legyen; a kézi vezérlésen túlmenően tetszés szerint motorikus, hidraulikus vagy pneumatikus hajtással is ellátható legyen, teljes keresztmetszetű

HU 225 807 (360°-on nyitó) átáramlást biztosítson, tehát nyomásvesztesége elhanyagolható mértékű legyen.

Olyan elzárószerelvény, amely a fenti célkitűzéseket együttesen, maradéktalanul teljesítené ez idáig nem ismeretes.

Az ismert gömbcsapok, illetve gömbszelepek kis nyomatékigényűek, de nem nyújtanak kétirányú zárást. Igaz ugyan, hogy a már említett Orbit Valve int. Inc. cég kifejlesztett TruSeal márkanéven egy olyan tolózárat, amelynek zárószerelvénye zárt állapotban mindkét áramlási irányban tömítetten zár, e szerelvény azonban nyitott állapotában jelentősen leszűkíti az átáramlási, úgynevezett szabad keresztmetszetet, így hatásfoka rossz Gelentős a nyomásvesztesége), és a kavitáció is jelentős.

Találmányunk lényegét az a felismerés képezi, hogy az ismert gömbszelepek továbbfejlesztésével valósíthatók meg maradéktalanul kitűzött céljaink, amennyiben annak záróelemét két különálló, ugyanakkor egymással szinkrón mozgásban vezérelt félként alakítjuk ki, és a nyitás-zárás művelete során együttes mozgásukat úgy vezéreljük, hogy súrlódásmentesen forduljanak el, majd a zárás utolsó műveleti fázisaként a két különálló fél tömítetten feküdjön fel a szerelvényház egymással szemközti szelepülékein.

Felismertük továbbá, hogy a különálló két záróelemfél együttes, szinkrón mozgatása egy olyan közös vezérlőelemmel biztosítható, amely az ismert vezérlőorsóhoz csatlakozva kettős feladatot lát el: egyrészt egybefogja a két különálló részből álló, azonban rendeltetésszerűen egy egységet képező záróelemfelet, másrészt zárt, kulisszás hajtással biztosítja azok független, de összehangolt mozgását a kívánt mozgáspályának megfelelően. (A zárt kulisszás hajtás kialakítását a célul kitűzött orsó-visszatömítés biztosítása teszi szükségessé.)

E felismerések alapján találmányunk tárgya egy kettős zárású gömbszelep, amely az ismert gömbszelepek továbbfejlesztésének tekinthető.

Megoldásunknak - hasonlóan az ismert megoldásokhoz - szelepülékekkel ellátott szelepháza, tömszelencével rendelkező szelepfedele, e szelepfedél furatán át a szelepházba benyúló és a gömbszelep záróeleméhez annak működtetőnyílásán át kapcsolódó, vezérlőpályával ellátott működtetőorsója van, melynek másik vége közvetve kézi, illetve távvezérlésű hajtásokhoz van csatlakoztatva, továbbá záróelemének felfekvő felületei egy gömbhéjon helyezkednek el, és egy átömlőfurattal, valamint a működtetőorsóval szemközti oldalon, azzal egytengelyűén egy támasztócsappal rendelkezik.

Megoldásunk sajátosan új jellemzői, hogy záróeleme két különálló záróelemfélből áll, amelyek a záróelem átmenőfuratának tengelyvonalán és a támasztócsap középvonalán áthaladó 0-0 sík mentén egymáshoz illeszkedőek, és ezen 0-0 síkra nézve tükörszimmetrikus kialakításúak; továbbá a vezérlőpályával ellátott működtetőorsó végére egy, a záróelem működtetőnyílásába benyúló működtetőfej van rögzítve, amely kettős, a működtetőorsó tengelyvonalára tükörszimmetrikus elrendezésű zárt kulisszás hajtással kapcsolódik az egyik, illetve a másik záróelemféllel.

Célszerűen a zárt kulisszás hajtás a működtetőfejben kiképzett vezetőhornyokból és egy-egy működtetőcsapból áll, melyek a vezetőhornyokon átvezetve kapcsolódnak a két záróelemfél egyikéhez, illetve másikához.

A találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelep előnyös kiviteli alakjánál a működtetőfej felső része hengeres kiképzésű, és egy tengelyirányú furattal, e körül körbefutó kúpos tömítőfelülettel -, valamint egy sugárirányú furattal rendelkezik, míg alsó, a záróelem működtetőnyílásának megfelelően téglalap keresztmetszetű részében kiképzett vezetőhornyok két, egymással párhuzamos tengelyirányú szakaszból és ehhez csatlakozó két, szögben kifelé hajló szakaszból állnak.

Előnyös továbbá, ha a két záróelemfélben az átmenőfurat tengelyvonalával párhuzamosan egy-egy vezetőfurat van kiképezve a működtetőcsapok számára.

A kettős zárású gömbszelep egy célszerű kiviteli alakjánál a működtetőorsó palástján kettős, egymással mindvégig párhuzamos felületekkel rendelkező vezérlőpálya van kiképezve, melyek két-két szélső pályaszakasza a működtetőorsó tengelyvonalával párhuzamos, és egymáshoz képest negyed fordulattal (90°-kal) elfordított helyzetű, és ezeket egy csavarvonal alakú pályaszakasz köti össze.

Célszerű továbbá, ha a működtetőorsó és annak mozgását vezérlő, vele egytengelyű működtetőhüvely kényszerkapcsolatát a működtetőhüvelyben elhelyezett, palástjukkal a vezérlőpályákhoz kapcsolódó forgatócsapok biztosítják. Előnyösen a két záróelemfélből álló záróelem támasztócsapjának két támasztócsapfele a 0-0 síktól szögben hátrametszett kiképzésű és (kétoldalrói) vezetőbetétek fogják közre.

Gömbszelepünk kézi, illetve motorikus meghajtású kiviteli alakjánál a működtetőorsó felső vége menetes, és egy orsóanyán keresztül kapcsolódik a kézikerékhez, illetve a motorikus hajtáshoz.

További előnyös kiviteli alakoknál a gömbszelep pneumatikus vagy hidraulikus meghajtású, ez esetben a le-fel mozgó működtetőtengely tengelykapcsoló közbeiktatásával csatlakozik a pneumatikus vagy hidraulikus munkahengerekhez.

A továbbiakban ábrák alapján ismertetjük a találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelepet egy előnyös kiviteli alakjának felépítésének és működésmódjának bemutatásával, ahol az

a. ábrán a találmányunk szerinti, két záróelemfélből álló záróelem látható részben metszetben, az

b. ábrán az egyik záróelemfél oldalnézete látható, részben metszetben, a

2a. ábrán a záróelemfelek együttes mozgását vezérlő működtetőfej oldalnézete látható, részben metszetben, a

2b. ábra a 2a. ábra szerint működtetőfej A-A metszeti képe, a

3a. ábrán a működtetőfejhez kapcsolódó, azt mozgató működtetőorsó oldalnézete látható, a

HU 225 807

3b. ábrán bemutatott kivitelű működtetőorsót pneumatikus vagy hidraulikus hajtás esetén alkalmazzuk, a

4a. ábra a találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelep egy előnyös, mechanikus hajtású kiviteli alakjának összeállítási rajzát ábrázolja, részben metszetben, a

4b. ábrán A-A metszősíkban látható a működtetőorsó kényszerhajtása, a

4c. ábrán pedig a 4a. ábra B-B metszősíkjában a működtetőfej és a két záróelem zárt kulisszás hajtású kapcsolódását mutatjuk be.

Az 1a. ábrán láthatóan a találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelep 1 záróeleme két azonos kialakítású (egybevágó) 1A és 1B záróelemfélből áll.

Az 1A és 1B záróelemfelek egy 0-0 sík mentén egymáshoz illesztve alkotnak egyetlen gömbszerű 1 záróelemet, amelynek az ismert megoldásokkal egyezően 2 átömlőfurata, egy 3 támasztócsapja és ezzel szemközti oldalán egy, a 2 átömlőfuratig benyúló 4 működtetőnyílása van, ahol is a 3 támasztócsap tengelyvonala, valamint a 4 működtetőnyílás középvonala egybeesik az 1 záróelemnek a 2 átömlőfuratra merőleges középvonalával.

Az 1A-1B záróelemfelek tehát ezen 0-0 síkra nézve tükörszimmetrikus kialakításúak, ily módon egy-egy 3A, illetve 3B támasztócsapféllel, egy-egy 4A, illetve 4B működtetőnyílás-féllel és a 2 átömlőfurat felével rendelkeznek.

Az 1 A, illetve 1B záróelemfeleken, továbbá egy-egy átmenő- 5A, illetve 5B vezetőfurat van kiképezve, a 2 átömlőfurat tengelyvonalával párhuzamosan, a 3A, illetve 3B támasztócsapfelekkel ellentétes oldalon. Az 5A, illetve 5B vezetőfuratok távolsága a 0-0 síktól kisebb, mint a 4A, illetve 4B működtetőnyílás-felek b távolsága, ily módon az 5A, illetve 5B vezetőfuratok keresztezik a 4A, illetve 4B működtetőnyílás-feleket.

Megfigyelhetjük továbbá, hogy a 3A és 3B támasztócsapfelek a 0-0 síkhoz viszonyítottan egy a szögben hátrametszett felülettel rendelkeznek. (A gyakorlatban célszerűen az 1A és 1B záróelemfeleket egyetlen gömbből - pontosabban gömbszerű testből - alakítjuk ki, az egyes, előbbiekben felsorolt szerkezeti részek kiképzését követően a 0-0 (szimmetria) sík mentén történő szétvágással.)

Az F bázisfelületek az 5A vezetőfurat kiképzését, valamint a szerelést könnyítik meg, egyben csökkentik az 1A záróelemfél súlyát.

Az 1b. ábrán az egyik 1A záróelemfél látható oldalnézetben, részben metszetben.

Az 1a. és 1b. ábrán jól látható, hogy az 1 záróelem nem teljes gömb, illetve az 1A és 1B záróelemfelek nem félgömbök, csupán annyiban rendelkeznek gömbhéjfelületekkel, amennyiben az a helyes működtetés szempontjából szükséges - egyebekben pedig, az ismert megoldásokkal egyezően a súlycsökkentés és a gyártástechnológia egyszerűsítése határozza meg alakjukat. (Az ilyen testeket nevezzük „gömbszerű”-nek.)

A 2a. ábrán az 1A, illetve 1B záróelemfelek együttes mozgatását biztosító 6 működtetőfej kialakítása látható oldalnézetben, részben metszetben.

A 6 működtetőfej felső része hengeres kialakítású, és egy tengelyirányú 7 furattal, ennek felső végén egy körbefutó 8 kúpos tömítőfelülettel, valamint egy, a tengelyirány 7 furatot keresztező, sugárirányú átmenő- 9 furattal rendelkezik. (A 7 furatba csatlakozik egy működtetőorsó, melynek pozícionált rögzítését biztosítja a 9 furat, illetve a 9 furatban elhelyezett 29 összekötő csap, amint azt az összeállítási rajz kapcsán bemutatjuk.)

A 6 működtetőfej alsó része négyszög keresztmetszetű. E részben a 6 működtetőfej középvonalára tükörszimmetrikusan elhelyezkedő 11a és 11b vezetőhornyok vannak kiképezve.

A 11a és 11b vezetőhornyok alsó szakasza egymással (és a 6 működtetőfej középvonalával) párhuzamos, míg felső szakaszuk e középvonaltól β szögben széthajtó. (A 11a és 11b vezetőhornyok párhuzamos szakaszainak távolsága megegyezik az 1. ábrán bemutatott 1A, illetve 1B záróelemfelek 5A, illetve 5B vezetőfuratainak távolságával azok 0-0 sík mentén összeillesztett állapotában.)

A 2b. ábrán a 2a. ábra A-A metszősíkjában látható a 6 működtetőfejben kialakított két, egymással párhuzamos tengelyű (és párhuzamos falú) 11a és 11b vezetőhorony.

A 3a. ábrán a 6 működtetőfej 7 furatába csatlakozó 12 működtetőorsó kialakítása látható oldalnézetben.

Kiviteli példánkban a kettős zárású gömbszelep amint az a 4a. ábrán látható - mechanikus meghajtású, ennek megfelelően a 12 működtetőorsó felső vége menetes kialakítású.

A 12 működtetőorsón egy kettős, egymástól és a 12 működtetőorsó tengelyvonalától mindvégig azonos távolságban lévő 13a és 13b vezérlőpálya van kiképezve. A 13a és 13b vezérlőpályák felső I. pályaszakaszai a tengelyvonallal párhuzamos sík felületek, melyeket egy-egy csavart felületű, II. pályaszakasz köt össze az alsó, ugyancsak sík felületű, de az I. pályaszakaszhoz képest 90°-kal elfordított III. pályaszakasszal. (A kettős

I. és III. pályaszakaszok a 12 működtetőorsó egyenesbe vezetését, míg a kettős II. pályaszakasz egy kényszerkapcsolat révén a 12 működtetőorsó 90 fokos elfordítását biztosítja.) A 12 müködtetőorsó alsó részén egy sugárirányú átmenő-14 furat van.

A 3b. ábrán látható 12 működtetőorsó kialakítása csupán annyiban tér el a 3a. ábra szerinti kiviteli alaktól, hogy a végén a menetes kiképzés helyett egy lépcsős kialakítás látható. E kiviteli alakot pneumatikus vagy hidraulikus távhajtás esetén javasoljuk, amikor is egy tengelykapcsoló közbeiktatásával a 12 működtetőorsóhoz csatlakozik a hajtás.

A 4a. ábrán a találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelep egy egyszerű, mechanikus vezérléssel ellátott kiviteli alakja látható oldalnézetben, egy SZ szelepházban elhelyezve, a csatlakozószerelvényekkel együtt.

Gömbszelepünk két 1A és 1B záróelemfélből álló 1 záróeleme egy önmagában ismert kialakítású SZ

HU 225 807 szelepház belső terében helyezkedik el. Ábránkon a gömbszelep zárt állapotában látható, ekkor az 1A és 1B záróelemfelek gömbhéjon fekvő tömítőfelületeikkel ráfekszenek (és mint bemutatjuk erővel rászorulnak) az SZ szelepház be- és kiömlőnyilásánál kialakított szelepülékekre, amelyek fém 15 ülésgyűrűk. Az SZ szelepházat felülről egy 16 szelepfedél zárja tömítetten és csavarokkal rögzítetten, míg a 16 szelepfedéllel szemközti oldalán - annak szimmetriatengelyével egytengelyűén - egy 17 szerelőtárcsa van. A 16 szelepfedél egy vállal két félre osztott belső furattal rendelkezik, ezen át nyúlik be az SZ szelepház belső terébe a 6 működtetőfejjel ellátott 12 működtetőorsó, ezek pozícionált kapcsolatát biztosítja a 6 működtetőfej 9 furatán és a 12 működtetőorsó 14 furatán átfűzött 29 összekötő csap. A belső furat vállán 18 tömszelencegyűrűk fekszenek fel, melyeket a 16 szelepfedélhez csavarozott tömszelencedugó rögzít előfeszítetten.

A 16 szelepfedél felső része peremes, ehhez egy működtetőhüvely van csavarokkal rögzítve. A 20 működtetőhüvely csőszerűén kiképzett, felső részén egy csapágyfészek és körbefutó perem van, melyhez egy csapágyfedél van csavarokkal rögzítve.

A 12 működtetőorsó a 20 működtetőhüvely belső furatán halad át, azzal egytengelyűén. Kényszerkapcsolatukat egy-egy 22a, illetve 22b forgatócsap biztosítja, mely 22a és 22b forgatócsapok a 20 működtetőhüvely furatának két, egymással szemközti érintője mentén fúrt furatokban vannak elhelyezve, és palástjukkal kapcsolódnak a 12 működtetőorsó 13a (ill. 13b) vezérlőpályájához.

Ezt a „kulisszás” kényszerkapcsolatot mutatja be a 4b. ábra az A-A metszősíkban. Az ábrán jól láthatók az egymással párhuzamosan elhelyezkedő 22a és 22b forgatócsapok, az elhelyezésüket szolgáló, a 20 működtetőhüvelyben kiképzett érintőirányú furatok és, hogy a 22a és 22b forgatócsapok palástjuk mentén kapcsolódnak a 12 működtetőorsó 13a és 13b vezérlőpályáinak felső I. pályaszakaszaihoz. Ez a viszonylag nagy felületű és kettős kapcsolódás pontos egytengelyűséget és nagyobb élettartamot biztosít.

Kiviteli példánkban a 12 működtetőorsó felső menetes vége egy csapágyazott 23 orsóanyához kapcsolódik, melynek tengelyirányú elmozdulása a 21 csapágyfedél és csapágyak által korlátozott. A 23 orsóanyához kapcsolódik 24 fészkes reteszekkel a gömbszelepet működtető 25 kézikerék, mely egy 26 rögzítőgyűrűvel van ellátva.

Ennek tömített furatán nyúlik át a 12 működtetőorsó végéhez kapcsolt 27 jelzőtoldat, melyen 28 pozíciójelzőt helyeztünk el.

A 12 működtetőorsó alsó végére egy 29 összekötő csappal van a 6 működtetőfej rögzítve, mely a sugárirányú 14 és 9 furatokat köti össze.

A 6 működtetőfej alsó, négyszög keresztmetszetű vége belenyúlik az 1A és 1B záróelemfelekből álló 1 záróelem azonos alakú és méretű 4 működtetőnyílásába, amint az a 4c. metszeti ábrán látható (B-B metszet).

A 6 működtetőfej 11a vezetőhornyán és az 1A záróelemfél 5 A vezetőfuratán átfűzött 30A működtetőcsap, valamint a 11 b vezetőhornyon és az 1B záróelemfél 5B vezetőfuratán átfűzött 30B működtetőcsap biztosítja kapcsolatukat, egyben a különálló 1A és 1B záróelemfelek összekapcsolódását, melyet a B-B metszősíknak megfelelően a 4c. ábrán láthatnak. A metszeti ábra jól érzékelteti, hogy ez a kapcsolat valósítja meg a kettős 10 zárt kulisszás hajtást.

A kettéosztott 3A, illetve 3B támasztócsapfelekből álló 3 támasztócsapot kétoldalról 31 vezetőbetétek fogják közre és vezetik meg, míg helyzetének pontos beállítására egy 17 szerelőtárcsa tömített furatában elhelyezkedő 32 támasztócsavar szolgál. A 32 támasztócsavar tengelyvonala a 12 működtetőorsó tengelyvonalában fekszik. (Gömbszelepünk helyes működése a szigorú egytengelyűséggel biztosítható.) A szerelések pontosságát, a tájolásokat illesztőcsapok biztosítják.

A találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelep a következőképpen működik.

Nyitott pozíciójában a 12 működtetőorsó - és vele együtt a 6 működtetőfej - felső szélső helyzetében van, ennek megfelelően a két 1A-1B záróelemfélhez rögzített 30A, illetve 30B működtetőcsapok a 6 működtetőfej 11a és 11b vezetőhomyainak alsó részén helyezkednek el és ebben a helyzetükben a 0-0 sík mentén illeszkedően összefogják a két 1A-1B záróelemfelet. A 6 működtetőfej felső helyzetének megfelelően a 2 átömlőfurat teljes keresztmetszetében szabad, így a fluidum akadálytalanul áramolhat át a gömbszelepen.

A gömbszelep zárásakor a 25 kézikereket jobbra forgatva a balmenetű 23 orsóanya a 12 működtetőorsót tengelyirányban lefelé mozgatja mindaddig, míg a 22a és 22b forgatócsapok a 13a és 13b vezérlőpálya felső, tengelyirányú I. pályaszakaszaihoz kapcsolódnak. A 12 működtetőorsóval együtt süllyedő 6 működtetőfej mindeközben összetartja az 1A és 1B záróelemfeleket, minthogy ezen függőleges irányú elmozdulás során a 30A és 30B működtetőcsapok még a 11a és 11b vezetőhornyok egymással párhuzamos alsó szakaszával kapcsolódnak.

Tovább forgatva a 25 kézikereket, a 22A és 22B forgatócsapok a 12 működtetőorsó csavart vonalú II. pályaszakaszaihoz kapcsolódnak, és a kényszerkapcsolat révén 90°-kal elfordítják azt. A 12 működtetőorsóval együtt forduló 6 működtetőfej magával fordítja a két egymáshoz illeszkedő (egymáshoz zárt) 1A-1B záróelemfelet, amelyek az elfordulás során nem érintkeznek (nem súrlódnak) az SZ szelepház 15 ülésgyűrűivel.

Tovább forgatva a 25 kézikereket a 12 működtetőorsó elfordulási kényszer nélkül süllyed tovább (a III. pályaszakasznak megfelelően), ekkorra azonban a 30A és 30B működtetőcsapok már a 6 működtetőfej 11a és 11 b vezetőhornyainak felső, β szögben széthajtó szakaszával kapcsolódnak, és a kényszerkapcsolat révén az 1A és 1B záróelemfelek felső része kezd eltávolodni egymástól, majd a 3A, illetve 3B támasztócsapfeleken elbillenve felülnek az SZ szelepház 15 ülésgyűrűin, végezetül a 25 kézikereket ütközésig tekerve erővel ráékelődnek azokra.

A 3A és 3B támasztócsapfelek a szögben hátrametszett felületei biztosítják, hogy a billenés ne egy

HU 225 807 pont, hanem egy megnövelt él mentén történjen, (ahol α>β).

A 4a. ábrán ebben a zárt pozícióban látható a találmányunk szerinti gömbszelep. A 6 működtetőfej - kissé benyúlva a 2 átömlőfurat terébe - alsó szélső helyzetét foglalja el, miközben az 1A-1B záróelemfelek ék alakban szétnyíltak, és gömbhéj alakú felületükkel ráfekszenek a 15 ülésgyűrűkre. Ez a „fém a fémen tömítés mindkét áramlási irányban egyidejűleg biztosít gáztömör zárást, a közegnyomástól független záróerővel.

A gömbszelep nyitásakor a 25 kézikerék balra forgatásával az előzőekben ismertetett mozgásfázisok fordított sorrendben ismétlődnek. A zárt kulisszás kényszerkapcsolat révén a 6 működtetőfej először visszabillenti a 0-0 síkba az 1A és 1B záróelemfeleket, így a fordítás művelete ismét súrlódásmentesen történik, majd a 25 kézikerék ütközésig történő elforgatásával a 6 működtetőfej (és 12 működtetőorsó) ismét felső szélső pozíciójába kerül. Ebben a helyzetben a 6 működtetőfej felső végén körbefutó 8 kúpos tömítőfelület rányomódik a 16 szelepfedél kettéosztott furatának vállára, és fémes tömítéssel gáztömör zárást biztosít. A záróerőt az SZ szelepházban lévő nyomás is növeli. Ebben a helyzetében szükség esetén cserélhetőek a tömszelence-tömítések (18 tömszelencegyűrűk).

A 4. ábrák kapcsán találmányunk egy mechanikus (25 kézikerekes) hajtással ellátott kiviteli alakját mutattuk be. Amennyiben motorikus hajtást alkalmazunk, az egyes szerelvények kapcsolatai azonosak maradnak.

Minthogy a 12 működtetőorsó rendeltetésszerűen alternáló mozgást végez a nyitás-zárás művelete során, rendkívül kedvezően távvezérelhető, és pneumatikus vagy hidraulikus hajtás alkalmazható, melyeket egy tengelykapcsoló segítségével - önmagában ismert módon - kapcsolunk a 12 működtetőorsóhoz.

A 3b. ábrán a 12 működtetőorsó felső végét e kapcsolatnak megfelelően alakítottuk ki, egyebekben megegyezik a 3a. ábra szerinti kiviteli alakkal.

Találmányunk nem korlátozódik az 1-4. ábrákon bemutatott kiviteli példára.

Eltérő lehet az SZ szelepház kialakítása, azonban az egytengelyűséget, az 1 záróelem szerelhetőségét és pontos beállíthatóságát biztosítani szükséges.

Hasonlóképpen a 12 működtetőorsó és a csatlakozó müködtetőszerelvények kialakítása is különböző lehet, ezek önmagukban ismert megoldások. A kiviteli példánkban bemutatott kettős 13a, illetve 13b vezérlőpálya alkalmazása azonban előnyös, úgyszintén a palástjukkal kapcsolódó 22a és 22b forgatócsapok.

A példaként bemutatottól eltérő lehet az 1 záróelem alakja is a működésben részt nem vevő felületek tekintetében. Kialakítását az alkalmazott gyártástechnológia határozza meg.

Az egyes kiviteli példák mindegyikére jellemző azonban az osztott 1A és 1B záróelemfelekből álló 1 záróeiem, valamint ezek együttes, szinkrón mozgását biztosító működtetőfej és ezen szerkezeti elemek 10 zárt kulisszás hajtású kényszerkapcsolata.

összefoglalóan elmondhatjuk, hogy a találmányunk szerinti kettős zárású gömbszelep számos előnnyel rendelkezik.

Egyenes kivitele és a teljes körkeresztmetszeten történő nyitás következtében akadálymentesen görényezhető, a kis kavitáció növeli az élettartamát, a szerelvény kevésbé érzékeny a szennyeződésekre, minimális (1-2%) a nyomásvesztesége.

A kétirányú megbízható (fém a fémen) gáztömör zárás következtében két különböző, akár jelentősen eltérő nyomású (40-60 bar különbségű) térrészt is tökéletesen, utánszivárgás-mentesen választ el egymástól. Zárt állapotában az SZ szelepház nyomásmentessé tehető.

A záróerő a közegnyomástól független, a zárt állapot (szélső ütközési helyzettel) jól érzékelhető.

Az 1 záróelem súrlódásmentes mozgatása jelentősen megnöveli az élettartamot, egyúttal kis nyomatékigényű a hajtása.

Nyitott állapotában az ugyancsak erővel záró, fémes tömítéssel (a 6 működtetőfej 8 kúpos éle mentén) biztosított az orsó-visszatömítés, így nyomás alatt, kiépítés nélkül cserélhető a tömszelence-tömítés.

Mint említettük, a fenti előnyök - melyekkel együttesen egyetlen ismert elzárószerelvény sem rendelkezik - a széles körű felhasználáson túlmenően speciális, nagyígényű feladatok ellátására is alkalmassá teszi gömbszelepünket.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kettős zárású gömbszelep, amelynek szelepülékekkel ellátott szelepháza (SZ), tömszelencével (18) rendelkező szelepfedele (16), e szelepfedél (16) furatán át a szelepházba (SZ) benyúló és a gömbszelep záróeleméhez (1), annak működtetőnyílásán (4) át kapcsolódó, vezérlőpályával (13A, 13B) ellátott működtetőorsója (12) van, melynek másik vége közvetve kézi vagy távvezérlésű hajtásokhoz van csatlakoztatva, továbbá gömbszerű záróeleme (1) egy átömlőfurattal (2) és a működtetőorsóval (12) szemközti oldalán egy azzal egytengelyű - támasztócsappal (3) rendelkezik, azzal jellemezve, hogy záróeleme (1) két különálló záróelemfélből (1A és 1B) áll, amelyek a záróelem (1) átömlőfuratának (2) tengelyvonalán és a támasztócsap (3) tengelyvonalán áthaladó sík (0-0) mentén egymáshoz illeszkedőek, és ezen síkra (0-0) nézve tükörszimmetrikus kialakításúak, továbbá a vezérlőpályával (13A, 13B) ellátott működtetőorsó (12) végére egy működtetőfej (6) van rögzítve, amely a működtetőorsó (12) tengelyvonalára tükörszimmetrikusan elrendezett, kettős zárt kulisszás hajtással (10) kapcsolódik az egyik, illetve másik záróelemfélhez (1A, illetve 1B).
2. 2. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy zárt kulisszás hajtása (10) a működtetőfejben (6) kiképzett, a működtetőorsó (12) tengelyvonalára tükörszimmetrikus elrendezésű vezetőhoronyból (11a és 11b) és egy-egy mű6

   HU 225 807 ködtetőcsapból (30A és 30B) áll, mely utóbbiak a vezetőhornyokon (11a és 11b) átvezetve kapcsolódnak a különálló záróelemfelekhez (1A és 1B).
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy a működtetőfej (6) felső hengeres részében egy tengelyirányú furat (7), valamint egy azt keresztező sugárirányú furat (9) van kialakítva, a tengelyirányú furat (7) vége körül kúpos tömítőfelület (8) van kiképezve; a működtetőfej (6) alsó - a záróelem (1) vezetőnyílásának (4) megfelelő négyszög keresztmetszetű - részében pedig tengelyszimmetrikus elrendezésben két vezetőhorony (11a, 11b) van, melyek egy-egy, egymással párhuzamos, tengelyirányú szakaszból és egy-egy, szögben (β) kifelé hajló szakaszból állnak.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy a két záróelemfélben (1A és 1B) egy-egy, az átömlőfurat (2) tengelyvonalával párhuzamos vezetőfurat (5A és 5B) van kiképezve a működtetőcsapok (30A és 30B) számára.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy a működtetőorsó (12) palástjain kettős, egymással mindvégig tengelyszimmetrikus felületekkel rendelkező vezérlőpálya (13a és 13b) van kiképezve, ezek axiálisan szélső pályaszakaszai (I. és III.) a működtetőorsó (12) tengelyvonalával párhuzamos, egymáshoz képest 90°-kal elfordított helyzetű sík felületek, melyeket egy-egy csavarvonal alakú pályaszakasz (II.) köt össze.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy a működtetőorsó (12) egy működtetőhüvely (20) furatában helyezkedik el, azzal egytengelyűén, és kényszerkapcsolatukat a vezérlőpályákhoz (13a és 13b) palástjukkal kapcsolódó forgatócsapok (22A és 22B) biztosítják.
7. 7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy a két záróelemfélen (1A és 1B) lévő két támasztócsap fele (3A és 3B) a szimmetriasíktól (0-0) szögben (a) hátrametszett felülettel rendelkezik, és vezetőbetétek (31) fogják közre.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kettős zárású gömbszelep azzal jellemezve, hogy működtetőnyílásával (4) szemközt, a működtetőorsóval (12) egytengelyűén a szelepházban (SZ) egy állítható támasztócsavar (32) van elhelyezve tömítetten.