HUT55105A - Thermo-controlled valve - Google Patents

Description

A találmány termikusán vezérelt szelep különösen kondenzlevezetőkhöz szelepülékkel, azzal együttműködő zárórészszel, elgőzölgő közeget tartalmazó tágulótokkal, amely löketmozgást végző falrészével a zárórészt mozgatja, valamint egy nyitási irányban a zárórészre ható rugóval. Ilyen szelepek azonban az elvezetendő közeg mennyiségétől függően nyitnak. Kisebb elvezetendő mennyiség esetén a zárórész ezeknél a megoldásoknál fojtási helyzetet vesz fel. Megmutatkozott viszont, hogy az ilyen fojtási helyzet például kondenzátum levezetésekor igen erős eróziós kopást eredményez, valamint a szelepülék és a zárórész eltömődését ill. beragadását okozza. Ez az eset különösen akkor lép fel, ha folyamatosan kisebb menynyiséget kell elvezetni.

A találmány célja a bevezetőben említett, ismertetett szelepek felsorolt hiányosságainak kiküszöbölése és egy olyan szelep létesítése, amely kisebb mennyiségek levezetése esetén is olyan mértékben működik,hogy a kopás ki van küszöbölve.

A találmány tehát termikusán vezérelt szelep, különösen kondenzlevezetőhöz szelepülékkel, azzal együttműködő zárórésszel, elgőzölgő közeget tartalmazó tágulótokkal, amely löketmozgást végző falrészével a zárórészt mozgatja, valamint egy nyitási irányban a zárórészre ható rugóval.

A találmány lényege, hogy a rugó egy csappanórugó, és hogy a csappanórugó úgy van elrendezve, hogy a szelep záróhelyzetében az erő-löket jelleggörbéjének erőmaximuma és erőminimuma közötti lökethelyzetében van.

A csappanórugó által a zárórészre kifejtett nyitási erő a zárási löket alatt a teljesen nyitott helyzettől a • · · · ····

- 3 zárási helyzetig csökken. Nyitási löket alatt a zárási helyzettől a teljesen nyitott helyzetig nő. A nyitási hőmérséklet elérésekor tehát a zárórész teljesen nyitott helyzetébe kerül, amely kisebb mennyiségek levezetéséhez szükséges és egy elasztikus táguló tok által előidézett nyitási mértéket túllépi. Egy kisebb közegmennyiség rövidebb idő alatt kerül levezetésre. Ezután a szelep hirtelen nyitott helyzetéből újra bezár. A csappanórugó alkalmazása a hagyományos rugó helyett kiküszöböli a kopást okozó fojtási helyzeteket .

Előnyösen a rugó monostabil csappanórugó és a monostabil csappanórugó úgy van elrendezve, hogy a szelep záróhelyzetében az ő erő-löket jelleggörbéjének az erőminimum előtti lökethelyzetét veszi fel. A monostabil csappanórugó révén azonos erőmaximumnál igen hirtelen nyitási és zárási löketek következnek be, amelyeket természetesen a zárórész végez. Monostabil csappanórugóként olyan rugót értünk, amelynél a rugóerő iránya a teljes rugólöket alatt azonos marad, azaz nem következik be a nyomás-húzás irányváltása.

Különösen előnyös a találmány értelmében, ha a csappanőrugó egy tányérrugó.

Igen nagy zárási részlöket érhető el, ha a rugónak egy járulékos rugónyelve van, és ez, valamint a csappanórugó löketűket összeadóan vannak elrendezve. Különösen előnyös kivitel, ha a tányérrugó sugárirányú rugónyelveket alkotó nyúlványokkal rendelkezik. így a csappanórugó és a lassú zárást előidéző rugó egyetlen elemben van egyesítve.

Előnyösen a tágulótok a szelepüléktől áramlási irány- 4 bán felfelé van elrendezve, és a szelepülék után egy közkamra van kialakítva, a közkamrában egy, a közkamra kiengedő nyílásánál elrendezett szelepülékkel együttműködő zárórész van és az utóbb említett zárórész, a másik zárórészhez, egymáshoz képest viszonylagos löketmozgást megengedjen van kapcsolva. így mihelyt a nyitási folyamat alatt a legkisebb mennyiség a szelep első zárási helyén áthalad, a közkamrában a második zárórészre egy járulékos záróerő és az első zárórészre járulékos nyitóerő ébred. Ez a járulékos nyitási impulzus ahhoz vezet, hogy az első zárórész már ebben a helyzetben hirtelen mozgást végezve nyitott helyzetébe csappan. Emellett a relatív löket elvégzése után a második zárórész biztos tömitett záróhelyzetéből teljesen nyitott helyzetébe kerül. így tehát a legkisebb mennyiségek esetén is bekövetkezik a hirtelen nyitás, valamint a hirtelen zárás.

A találmány szerinti termikus vezérlőszelep előnyös kivitelénél a tágulótok löketmozgást végző falrésze a zárórészre ható membránként van kialakítva, és a tányérrugó a membrán zárórész oldali homlokfalára fekszik fel. így a belső térben és a külső oldalnál uralkodó nyomások közötti különbségből 'származó erőt a tányérrugó veszi fel. így az ezen erő felvételéből származó és a membránra ható húzófeszültség elmarad. A membrán csupán egy viszonylag kis hajlító feszültségnek van kitéve, amely a löketmozgásból származik. Dacára a hirtelen nyitási és zárási mozgásoknak, a találmány szerinti szelep membránja hosszú élettartamú, és viszonylag nagy nyomástartományra alkalmas.

A találmányt részletesen kiviteli példák kapcsán a *··· ···· • · · · * ·····»······

- 5 rajz alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti szelep kiviteli példájának metszete, nyitott helyzetben, a

2. ábra a találmány szerinti szelep egy másik kiviteli példája zárt helyzetben, metszetben, a

3. ábra az 1. ábra szerinti szelep erő-löket diagramja, a

4. ábra a találmány szerinti szelep 2. ábra szerinti kiviteli példájához tartozó tányérrugót szemlélteti felülnézetben, az

5. ábra a 2. ábra szerinti szelep erő-löket diagramját szemlélteti, a

6. ábra az 1. és 2. ábrákon látható szelep táguló tokjának egy részletét szemlélteti, nagyobb léptékben és részben nyitott helyzetben.

Az 1. ábrán 1 nagynyomású oldal és 2 alacsony nyomású oldal közötti 3 válaszfal 4 ülékelemet hordoz. A válaszfal egy nem ábrázolt szelepház része. A 4 ülékelemnek 1 nagynyomású oldalán 5 tágulótok van elrendezve, amelynek egy elmozdulni képes falrésze és egy merev.tányéralakú 7 falrésze van. Az elmozdulni képes falrészt egy hajlékony 6 membrán alkotja. A tányéralakú 7 falrész központosán az elgőzölögtetendő közeg számára szolgáló 8 felvevő tér részére ki van öblösitve. A 8 felvevő tér 9 ütközőtárcsával rendelkezik a 6 membrán részére, ill. a 6 membrán révén a 10 zárórész részére. A 10 zárórész a 4 ülékelemen kialakított 11 szelepüléken fekszik fel. A 10 zárórésznek 12 feje van, mig a 6 membránnak azt felvevő központi 13 ágyazó mélyedése. A 10 zárórész a 6 membránon ·· ···· ···· ··· ····· • ··· · ··· ·*« • · · · · ······« · ·· ··

- 6 rögzítve van. A mélyedés szélének magasságában a 10 zárórész egy tengely irányú 14 ütközőfelülettel rendelkezik 15 tányérrugó számára. A 10 zárórész továbbá a 15 tányérrugó másik oldalához tartozó 16 továbbítóval rendelkezik. A 15 tányérrugó mint bistabil csappanórugó van kialakítva, amely külkerületén 17 ellenágy tárcsára támaszkodik. Ez a 6 membránnal és a 7 falrésszel szilárdan össze van kötve, és másrészt a 4 ülékelemre felfekszik.

A szelep nyitási és zárási folyamatát a 3. ábra szerinti diagrammal magyarázzuk. A diagram ordinátáján a 15 tányérrugó F^ ereje, valamint az 5 tágulótok belső nyomása révén és az elvezetendő közeg nyomása által a 10 zárórészre kifejtett F_v ereje van felvive. Az abszcisszára a H löket van felvive. Az auf határvonalra a 10 zárórész vég nyitott helyzete, mig a zu határvonalra záróhelyzete van bejelölve. A zu-hoz tartozó határvonal a bistabil 15 tányérrugó erő-löket 1B jelleggörbéjének minimum helyzete előtt fekszik. Az F_v erő a löket alatt lényegében állandó.

Hideg állapotban az elgőzölgő közeg a 8 felvevő térben kondenzálódik és a gőz nyomása nulla. A 6 membrán és a 10 zárórész a 15 tányérrugó és a nyitás irányába ható nyomáskülönbség hatására aufnyitott helyzetben van. A nyomáskülönbség az, amely a 8 felvevő tér és az 1 nagynyomású oldal között uralkodik.

Amikor az 5 tágulótok felmelegszik, a 8 felvevő térben elgőzölgés van, és a gőznyomás görbének megfelelő nyomás keletkezik. Amikor az ebből és az elvezetendő közeg nyomásából eredő, záróirányba ható F_v erő a 15 tányérrugó nyi• · • · ·· · ·· • · · tási irányban ható erejét b pontban túllépi, a 10 zárórész erő egyensúlyban zárás irányban kerül elmozgatásra. Mihelyt a 18 jelleggörbe az erő maximumot c pontban eléri, felborul az egyensúly F_f és F_v erők között. Megkezdődik a 15 tányérrugó csappanó lökete. A 10 zárórész elmozdul nyitott helyzetéből, és mindaddig mozog, míg zu záróhelyzetében tömitetten fel nem ül a 11 szelepülékre a diagram d pontjában.

A csappanó löket alatt a bistabil 15 tányérrugó F^ erejének hatásiránya megváltozik az e pontban. A 15 tányérrugó a 14 ütköző felületen keresztül már nem hat nyitási irányban a 10 zárórészre, hanem a 16 továbbitón keresztül záróirányban.

A szelep nyitásához F^ erő irányának meg kell változnia. Ehhez az kell, hogy a közeg hőmérséklete és ezzel nyomása csökkenjen a 8 felvevő térben. A hatás irány ilyen változása után a 6 membrán F_y erő ráeső részeként nyitási irányban hat, a 15 tányérrugó hatásával szemben, a 6 membránra rögzített 10 zárórészre. A lehűlés alatt a 10 zárórész először zu-val jelölt záróhelyzetében marad, míg a t^ hőmérsékletnél f pontban a 15 tányérrugóval erőegyensúly nem áll be. Mivel ott,azaz az erő minimum előtt a 15 tányérrugó F^ záróerejének csökkenő tendenciája van, a 10 zárórész záróhelyzetéből auf-fal jelölt nyitási helyzetébe kerül elmozdításra a g pontban. A nyitási löket alatt a bistabil 15 tányérrugó a Kj ereje e pontban megváltoztatja hatásirányát.

Ismételt hőmérséklet emelkedésnél a 10 zárórész először nyitott helyzetében marad, mig az F^ és a V_v erők között be nem áll az egyensúly a b pontban. Ezután bekövetkezik a zárás, mint ahogy azt korábban ismertettük.

A 10 zárórész tehát sem a nyitási, sem pedig a zárási ·············· • · ····· • ··· · ··· ·♦· • · · · · ·*·····«····

- 8 folyamat alatt nem vesz fel kopást okozó fojtási helyzetet.

A 2. ábra szerinti kiviteli példánál a 11 szelepülék után egy 19 közkamra van kialakítva, amely kiengedő nyílásánál 20 szelepülék helyezkedik el. Az első 11 szelepülékkel egy gyűrű alakú 21 zárórész működik együtt, mig a második 20 szelepülékkel a 19 közkamrában elhelyezett második 22 zárórész. A második 22 zárórész az elsővel kettőjük között korlátozott löketmozgást megengedő módon össze van kapcsolva. Az első 21 zárórész tömitetten 23 zárórész tartóban van rögzítve, amely a 6 membrán 13 ágyazó mélyedésében központosított 12 fejjel és a 15 tányérrugó számára 14 ütközőfelülettel rendelkezik. A 6 membrán és a 12 fej közötti formazáró kapcsolatra nincs szükség. A 15 tányérrugónak, mint ahogy a 4. ábra szemlélteti, zárt gyűrűalakú 24 tartománya van, amelyből 25 rugónyelvek nyúlnak sugárirányban befelé. A 24 tartomány mint monostabil csappanórugó van kialakítva, mig a 25 rugónyelvek mint kúszórugók működnek. A 15 tányérrugó a 6 membrán záróoldali homlokfelületére támaszkodik.

Az áramlási irányban egymás után következő 11, 21, 20, 22 zárási helyek az egymáshoz képesti relatív elmozdulási képességük miatt egymás után késleltetve zárnak és nyitnak. Az 5. ábra szerinti diagramban, azaz a 26 erő-löket jelleggörbéje szerint, a monostabil 15 tányérrugó 26 jelleggörbéjén az auf és zu határvonalak mutatják a 22 zárórész nyitási véghelyzetét és záróhelyzetét. A zárórész úgy van kialakítva, hogy a közegnyomás által rá kifejtett zárási erő kisebb, mint a 26 jelleggörbe a-c pontjában jelölt helyek közötti erőkülönbség.

·· ···· ···· • * • · · • · · · • · •·»· ··· ·· ··· · · · • · ·· · ·

- 9 A 2. ábra szerinti kiviteli példánál a szelepnek az auf nyitási véghelyzetéből (b pont) emelkedő hőmérsékletnél bekövetkezik a zárási mozgása, egészen a 26 jelleggörbe erőmaximumot jelző c pontjáig. A két 21 és 22 zárórésznek a c pontban teljesen nyitott helyzetük van, onnan (t^ hőmérséklet) bekövetkezik a zárómozgás csappanó módon. A csappanási löket alatt először a 22 zárórész ül fel tömitetten a 20 szelepülékre (d pont). A 21 zárórész ezalatt tovább végzi csappanó löketét, egészen addig, amíg záróhelyzetében a 20 szelepülékre fel nem ül.

A 21 zárórész záróhelyzetében van a 26 jelleggörbe erőminimumánál. Csökkenő hőmérséklet esetén először a 21 zárórész lassú nyitási mozgása kezdődik meg, egészen az erőminimumig (±2 hőmérséklet), onnan a nyitási mozgás hirtelen folytatódik egészen a teljesen nyitott helyzetig. A gyors zárómozgás alatt a relatív löket befejeződése után a 21 zárórész a 22 zárórészt is a tömitetten zárt helyzetéből (f pont) gyorsan elmozdítja a teljesen nyitott helyzetéig (h pont).

Amennyiben a 21 zárórész záróhelyzete a 26 jelleggörbe erőminimumában vagy az előtt van, elmarad a 21 zárórész lassú nyitási mozgásszakasza. Ez utóbbi is csappanó módon történik.

A csappanó mozgást végző monostabil 15 tányérrugónak a két 21, 22 zárórésszel történő kombinációja azzal az előnynyel jár, hogy a 22 zárórész teljesen nyitott helyzetéből a tömitetten teljesen zárt helyzetébe mintegy beugrik és a fordított mozgás is igy játszódik le. Továbbá a nyitási folyamat alatt a 11 szelepülék és a 21 zárórész között nagy áramlási keresztmetszet válik szabaddá, mielőtt a 22 zárórész a közeg ♦ · ···· ···« ·· ·· ··· · · « e · • ··« · ··· ··· • · · · · ·««**··*····

- 10 átfolyását teszi szabaddá. Ily módon az eróziós, koptató hatás a 11, 21, 20, 22 részeken megbizhatóan ki van küszöbölve.

A gyors nyitás és zárás független az elvezetendő közeg mennyiségétől, azaz már a legkisebb elvezetett mennyiség esetén is bekövetkezik. Mozgást tulajdonképpen a 19 közkamrában bekövetkező nyomásváltozás iniciálja. Egyébként a 15 tányérrugó idézi elő a nyitást és a zárást megbízható módon.

A löketmozgás alatt a monostabil 15 tányérrugó nemcsak a 23 zárórész tartó 14 ütközőfelületére fekszikfel, hanem egyidejűleg a 6 membrán zárórész oldali homlokfelületéré. A teljes löket alatt a 6 membránt nagy felületen a 15 tányérrugó támasztja. így tehát a 8 felvevő tér és az 1 nagynyomású oldal közötti nyomáskülönbségből származó viszonylag kicsi hajlító igénybevétel. így tehát a 6 membrán nagyon nagy nyomáskülönbségek esetén is alkalmazható, és dacára a gyors löketmozgásoknak a membrán hosszú élettartamú.

A találmány szerinti szelepnél a membrán egyetlen egy membránból vagy több egymáson fekvő membránlamellából állhat. A membránlamellák különösen nagy flexibilitást biztosítanak. A membrán vagy membránlamellák sik felületűek lehetnek vagy központosított hullámokkal lehetnek ellátva. A hullámok a löket alatt bekövetkező sugárirányú méretváltozásokat felveszik anélkül,hogy a membrántag vetemedne.

Előnyös, ha a 6 membrán két egymáson fekvő 27, 28 membránlamellából áll, amelyek koncentrikus hullámokkal vannak ellátva (6. ábra).

Nyitott helyzetében a 6 membrán a 7 falrész és a ♦ · ··*· ···« ·· ·· ··· ····· • ··· . · ··· ·«« • · · · · •••••·· · ·· ·« ellenágy tárcsa közé van befeszitve, és azokhoz van he gesztve. így a 6 membránnál a húzófeszültségek ki vannak küszöbölve.

• · · • · ·· ··

- 12 Szabadalmi igénypontok

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Termikusán vezérelt szelep különösen kondenzlevezetőhöz, szelepülékkel, azzal együttműködő zárórésszel, elgőzölgő közeget tartalmazó tágulótokkal, amely löketmozgást végző falrészével a zárórészt mozgatja, valamint egy nyitási irányban a zárórészre ható rugóval, azzal jellemezve , hogy a rugó egy csappanórugó, és hogy a csappanórugó úgy van elrendezve, hogy a szelep záróhelyzetében az erő-löket jelleggörbéjének (18, 26) erőmaximuma (c) és erőminimuma (a) közötti lökethelyzetében van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti termikusán vezérelt szelep, azzal jellemezve, hogy a rugó egy monostabil csappanórugó és a monostabil csappanórugó úgy van elrendezve, hogy a szelep záróhelyzetében az ő erő-löket jelleggörbéjén (26) az erőminimum (a) előtti lökethelyzetét veszi fel.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti termikusán vezérelt szelep, azzal jellemezve, hogy a csappanórugó egy tányérrugó (15).
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti termikusán vezérelt szelep, azzal jellemezve, hogy egy járulékos rugónyelve (25) van és ez^valamint a csappanórugó löketűket összeadóan vannak elrendezve.
5. 5. A 4. igénypont szerinti termikusán vezérelt szelep, azzal jellemezve, hogy a tányérrugó (15) sugárirányú rugónyelveket (25) alkotó nyúlványokkal rendelkezik.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti termikusán vezérelt szelep, azzal jellemezve, hogy a tágulótok (5) a szelepüléktől (11) áramlási irányban felfelé van ·· • · ·»·· ···· ·· • · · · · • ··· · ··· ·*· • · « · · ·····«·····«

   - 13 elrendezve, és a szelepülék (11) után egy közkamra (19) van kialakítva, a közkamrában (19) egy, a közkamra'(19) kiengedő nyílásánál elrendezett szelepülékkel (20) együttműködő zárórész (22) van, és hogy az utóbb említett zárórész (22) a másik zárórészhez (21) egymáshoz képest viszonylagos löketmozgást megengedően van kapcsolva.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti termikusán vezérelt szelep, azzal jellemezve, hogy a tágulótok (5) löketmozgást végző falrésze a zárórészre (10, 21, 22) ható membránként (6) van kialakítva, és a tányérrugó (15) a membrán (6) zárórész oldali homlokfalára fekszik fel.

   Mellekig: