PL166683B1 - Zawór zamykająco-regulacyjny - Google Patents

Abstract

) · Zawór zamykająco-regulacyjny posiadający dwa przelotowe korpusy połączone ze sobą, a wewnątrz osadzone zawieradło złożone z trzech przylegających do siebie płaskich wkładek ceramicznych z otworami przelotowymi, z których wkładka środkowa zamontowanajest w ruchomej obejmie napędowej połączonej z pokrętłem umieszczonym na zewnątrz korpusu, a wkładki zewnętrzne umieszczone są wewnątrz korpusu nieobrotowo, znamienny tym, że ruchoma obejma (4) napędowa wkładki (12) środkowej osadzona jest szczelnie między dwoma korpusami (1) i (2), obie wkładki (9) zewnętrzne zawieradła oparte są czołowo o pierścienie (10) elastyczne, a zawieradło złożone z trzech wkładek (9) i (12) ceramicznych i pierścieni (10) elastycznych, podparte jest od strony napływu medium tulejką (11) przesuwną przylegającą czołowo do pierścienia (10) elastycznego wkładki (9) zewnętrznej, przy czym tulejka (11) przesuwna jest pod naporem elementu sprężystego (8), korzystnie sprężyny śrubowej naciskowej, i pod naporem medium.

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór zamykająco-regulacyjny do cieczy i/lub gazu.

Znane są zawory zamykająco-regulacyjne do cieczy lub gazu z zawieradłem wzniosowym w postaci grzybka lub zawieradłem obrotowym w postaci stożka z otworem, oraz zawory do wody złożone z korpusu i głowicy obrotowej, wyposażonej w dwie przelotowe płaskie wkładki ceramiczne przylegające do siebie, z których jedna jest osadzona nieobrotowo w korpusie, a druga jest sprzęgnięta z trzpieniem pokrętła.

Z opisu patentowego USA nr 4554948 znany jest zawór złożony z dwóch oddzielnych korpusów połączonych ze sobą i posiadający zawieradło, złożone z trzech przylegających do siebie płaskich wkładek ceramicznych z otworami do transportu medium, umieszczone wewnątrz jednego z tych korpusów. Wkładka środkowa zawieradła zamontowana jest nieobrotowo w ruchomej obejmie napędowej posiadającej pokrętło w kształcie dźwigni wychodzącej na zewnątrz korpusu przez szczelinę obwodową. Obie wkładki zewnętrzne osadzone są nieobrotowo wewnątrz jednego korpusu, opierając się swoimi wolnymi powierzchniami czołowymi o korpusy i pierścienie elastyczne. Wkładki ceramiczne zabezpieczone są przed obrotem w elementach mocujących za pomocą występu, znajdującego się na obwodzie tych wkładek, umieszczonego w odpowiednim rowku wzdłużnym wykonanym wewnątrz korpusu i wewnątrz obejmy napędowej. Wszystkie trzy wkładki ceramiczne skojarzone są ze sobą za pomocą trzpienia umieszczonego w osi tych wkładek, wokół którego obraca się wkładka umieszczona w obejmie napędowej. Trzpień jest elementem mocującym wkładki ceramiczne i obejmę napędową w osi wzdłużnej zaworu. W korpusie, w obszarze umiejscowienia obejmy napędowej wkładki środkowej, wykonane jest obwodowe wgłębienie, w którym osadzono pierścienie sprężyste stabilizujące ruch poosiowy obejmy napędowej i jej dźwigni.

Wadą zaworów wzniosowych jest stosunkowo złożona konstrukcja, duża zawodność elementów ruchomych i nietrwałość uszczelki zaporowo-uszczelniającej, wykonanej z materiału o niskiej wytrzymałości. Zasada pracy zaworu wzniosowego polegająca na mocnym docisku uszczelki do wąskiego obrzeża korpusu powoduje szybkie niszczenie tej uszczelki i w efekcie przecieki zaworu. Znacznie lepszym rozwiązaniem są zawory wyposażone w zawieradło złożone z płaskich, przylegających do siebie wkładek ceramicznych, jak to opisano w patencie USA nr 4554948, jednakże i to rozwiązanie posiada pewne niedogodności uniemożliwiające ¹ mu powszechne stosowanie.

166 683

Zaliczyć do nich należy sztywne osadzenie zawieradła opartego obustronnie o twarde powierzchnie korpusu oraz sposób uszczelnienia, który nie uwzględnia procesu starzenia się elementów elastycznych. Z tego też powodu stosowanie zaworów wyposażonych w uszczelnienia statyczne nie jest rozpowszechnione. Dość skomplikowane połączenie obrotowe wkładek ceramicznych zawieradła za pomocą trzpienia, zdecydowanie podraża koszty jego wytworzenia i komplikuje montaż, a także nie zezwala na budowę wyrobów małogabarytowych. Brak możliwości jakiejkolwiek regulacji wkładek ceramicznych oraz brak wskaźnika wielkości otwarcia, czyni z tego zaworu typowy zawór przelotowo-zaporowy, obarczony przy tym poważnymi usterkami, a nie regulacyjny.

Celem wynalazku jest opracowanie zaworu zamykająco-regulacyjnego, charakteryzującego się prostą konstrukcją, dużą niezawodnością i dokładnością pracy, nadającego się do transportu cieczy i gazu. Zawór ten powinien posiadać system uszczelnień, który pozwala na korektę ewentualnego rozszczelnienia zawieradła i wykorzystuje w czasie swej pracy ciśnienie medium. Powinien ponadto umożliwiać prowadzenie regulacji wstępnej dla celów grzewczych i posiadać możliwość kontrolowania wielkości przepływu i powtarzalności jej nastawiania.

Zawór według wynalazku posiada dwa przelotowe korpusy połączone ze sobą, a wewnątrz osadzone zawieradło złożone z trzech przylegających do siebie płaskich wkładek ceramicznych. Wkładki ceramiczne posiadają otwory przelotowe, przez które transportowane jest medium. Wkładka środkowa zamontowana jest w ruchomej obejmie napędowej osadzonej szczelnie między dwoma korpusami i połączonej z pokrętłem umieszczonym na zewnątrz korpusu. Pomiędzy ruchomą obejmą napędową a korpusami umieszczone są pierścienie uszczelniające.

Wkładki zewnętrzne zawieradła osadzone są nieobrotowo w dwóch oddzielnych korpusach, przy czym są one oparte czołowo o pierścienie elastyczne. Zespół zawieradła, złożony jest z trzech wkładek ceramicznych i pierścieni elastycznych, podparty jest od strony napływu medium tulejką przesuwną przylegającą czołowo do pierścienia elastycznego wkładki zewnętrznej. Tulejka przesuwna jest pod naporem elementu sprężystego, korzystnie sprężyny śrubowej naciskowej, i pod naporem medium. Na zewnątrz korpusu, w obszarze obrotu pokrętła, nałożona jest skala wskazująca wielkość promieniowego przesunięcia wkładki środkowej i jej otworów przelotowych względem wkładek zewnętrznych.

Zawór według wynalazku posiada szereg zalet technicznych w stosunku do znanych zaworów o podobnym przeznaczeniu, w tym zaworu znanego z opisu patentowego USA nr 4554948. Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne sprawiają, że zawór według wynalazku jest zaworem uniwersalnym i posiada zalety stawiane zaworom zaporowym, upustowym i regulacyjnym, przeznaczonym do cieczy i gazu. Nadaje się doskonale do zainstalowania bezpośrednio na rurociągu, bez konieczności stosowania dodatkowych elementów przyłączeniowych, regulacyjnych i zabezpieczających jak przykładowo kryz otworowych ograniczających przepływ czynnika grzewczego w instalacjach cieplnych. Nieoczekiwanie okazało się, że rolę kryzy spełnić może zawór sam dla siebie przez odpowiednie przesunięcie kątowe wkładki zewnętrznej osadzonej w jednym z korpusów, w stosunku do wkładki środkowej. Możliwość taka została stworzona w zaworze dzięki umieszczeniu wkładek zewnętrznych zawieradła w dwóch oddzielnych korpusach. Poprzez osadzenie wkładek zewnętrznych w dwóch oddzielnych korpusach uzyskuje się zawór o niespotykanych możliwościach regulacyjnych. To rozwiązanie pozwala bowiem na programowanie dowolnej nastawy wstępnej i charakterystyki przepływu medium przez zawór. Osadzenie zawieradła zaworu w sposób elastyczny, na skutek oparcia czołowego wkładek zewnętrznych o pierścienie elastyczne powoduje, że elementy zamykająco-uszczelniające nie są podatne na deformacje i zniszczenie. Takie rozwiązanie zmniejsza ponadto zjawisko wibracji pochodzące od transportowanego medium.

Wyposażenie zaworu w element sprężysty w postaci sprężyny wywołującej stały, nadążny nacisk na wkładki zawieradła oraz w tulejkę przesuwną opartą o pierścień elastyczny wkładki zewnętrznej, dały wyniki zaskakujące. Okazało się, że element sprężysty wywiera nie tylko wstępną siłę docisku wszystkich części składowych zawieradła, ale też pozwala na ciągłe kasowanie wszelkich luzów mogących wystąpić wskutek starzenia się pierścieni elastycznych. Tulejka przesuwna natomiast jest w czasie pracy zaworu dodatkowo pod naporem medium co sprawia, że spełnia ona swoistą rolę tłoka, doszczelniającego cały zespół zawieradła. Dzięki temu rozwiązaniu okazało się, że zawór może pracować pod bardzo dużym ciśnieniem. Szczelne osadzenie obejmy napędowej

166 683 gwarantuje absolutną szczelność zaworu nawet w przypadku uszkodzenia wkładek ceramicznych, co jest przydatne podczas transportu gazu. Wyposażenie zaworu w skalę umożliwia dokładną kontrolę nastawienia szczelin przepływowych i precyzyjną regulację natężenia przepływu medium przez zawór.

Przedmiot wynalazku jest bliżej uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór w stanie otwartym z częściowym widokiem z boku i w częściowym przekroju wzdłużnym, fig. 2 - przekrój poprzeczny zaworu w płaszczyźnie A-A z pokazaniem osadzenia jednej z wkładek zewnętrznych zawieradła, a fig. 3 - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie B-B, ukazujący osadzenie wkładki środkowej zawieradła.

Zawór posiada dwa korpusy 1 i 2 przelotowe z końcówkami gwintowymi i ścięciami pod klucz, przeznaczonymi do montażu na rurociągu, oraz kołnierze do wzajemnego współosiowego złączenia. Oba korpusy 1 i 2 są ze sobą złączone przy pomocy czterech śrub 3, tworząc jedną wspólną całość. Jeden z korpusów 1 ma zatoczenie walcowe wykonane po przeciwnej stronie końcówki gwintowej, natomiast drugi korpus 2 ma walcowe wybranie wykonane również po przeciwnej stronie końcówki gwintowej. Na walcowym zatoczeniu korpusu 1 osadzona jest ruchoma obejma 4 napędowa, a na tej obejmie 4 osadzony jest drugi korpus 2 swoim walcowym wybraniem. Na obwodzie obejmy 4 i w jej otworze, wykonane są rowki, a w nich osadzone są pierścienie 5 uszczelniające typu „0“, przylegające ściśle do pobocznicy walcowego wybrania i walcowego zatoczenia korpusów 1 i 2. Obejma 4 wyposażonajest w pokrętło 6 w kształcie dźwigni, wychodzące na zewnątrz korpusów 1 i 2, przemieszczane promieniowo w rowku 7 wykonanym na obwodzie korpusu 2. Rowek 7 pozwala na promieniowe przemieszczanie pokrętła 6 wraz z obejmą 4 o kąt równy 90°. W walcowym zatoczeniu korpusu 1, usytuowanego od strony napływu medium, wykonany jest otwór, w którym osadzony jest element sprężysty 8 w postaci sprężyny śrubowej naciskowej, o którą opiera się płaska, przelotowa wkładka 9 ceramiczna zawieradła, za pośrednictwem pierścienia 10 elastycznego i tulejki 11 przesuwnej, stykającej się czołowo z pierścieniem 10 elastycznym wkładki 9. W głębi walcowego wybrania drugiego korpusu 2 wykonane jest płytkie wgłębienie, w którym osadzona jest druga płaska wkładka 9 ceramiczna, opierająca się o pierścień elastyczny. Obie wkładki 9 ceramiczne posiadają na swoim obwodzie płaskie ścięcia odpowiadające ukształtowaniu wgłębień, w których się znajdują, na skutek czego są one osadzone w korpusach 1 i 2 nieobrotowo. Wewnątrz ruchomej obejmy 4 osadzona jest trzecia płaska, przelotowa wkładka 12 ceramiczna, sprzęgnięta z tą obejmą 4 za pomocą dwóch występów 13, i leży ona pomiędzy wkładkami 9 zewnętrznymi osadzonymi w korpusach 1 i 2, ściśle przylegając do ich płaskich powierzchni. Każda wkładka 9 i 12 ceramiczna posiada po dwa otwory 14 przelotowe w kształcie trójkąta, rozmieszczone symetrycznie. Wszystkie trzy wkładki 9 i 12 ceramiczne, wspólnie z pierśceniami 10 uszczeniającymi, elementem sprężystym 8 i tulejką 11 przesuwną, tworzą szczelne i elastyczne zawieradło zaworu.

Tulejka 11 przesuwna współpracująca z elementem sprężystym 8 jest w trakcie pracy zaworu dodatkowo pod naporem medium, a tym samym wywiera poosiowy docisk wkładek 9 i 12 ceramicznych i pierścieni 10 elastycznych do siebie, gwarantujący doskonałą szczelność zawieradła. Powierzchnia czynna tulejki 11 przesuwnej, na którą napiera medium, jest nieco większa od słupa medium napierającego na wkładki 9 i 12 zawieradła. Sprzęgnięta z obejmą 4 ruchomą i pośrednio z pokrętłem 6 wkładka 12 środkowa zawieradła, posiada możliwość promieniowego przemieszczania o kąt równy 90°. Wielkość szczelin, przez które przepływa medium, regulowana jest promieniowym przemieszczaniem wkładki 12 środkowej względem wkładek 9 zewnętrznych. W skrajnych położeniach wkładki 12 środkowej następuje albo maksymalny przepływ medium, na skutek pokrycia się otworów 14 przelotowych wszystkich trzech wkładek 9 i 12, albo całkowite zamknięcie przepływu, na skutek przesunięcia otworów 14 wkładki 12 środkowej w nieprzelotowy obszar wkładek 9 zewnętrznych. Wszystkie położenia pośrednie wkładki 12 środkowej regulowane są przy pomocy pokrętła 6 i skali 15 naciętej na korpusie 2. Wskaźnikiem położenia pokrętła 6 w stosunku do skali 15 jest punkt zerowy naniesiony na osłonie 16, usytuowanej na zewnątrz korpusu 2.

W innym przykładzie wykonania, nie pokazanym na rysunku, usytuowanie wkładki 9 zewnętrznej zawieradła osadzonej w korpusie 1 może być już w trakcie montażu zaworu tak dokonane, że przepływ medium ustalony zostanie na pewnym, założonym poziomie. Wynikiem tego zabiegu będzie wstępne ograniczenie przepływu medium dla celów grzewczych. Zawór może być sterowany ręcznie lub mechanicznie poprzez skojarzenie obejmy napędowej z odpowiednim mechanizmem.

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór zamykająco-regulacyjny posiadający dwa przelotowe korpusy połączone ze sobą, a wewnątrz osadzone zawieradło złożone z trzech przylegających do siebie płaskich wkładek ceramicznych z otworami przelotowymi, z których wkładka środkowa zamontowana jest w ruchomej obejmie napędowej połączonej z pokrętłem umieszczonym na zewnątrz korpusu, a wkładki zewnętrzne umieszczone są wewnątrz korpusu nieobrotowo, zmamieumy tym, że ruchoma obejma (4) napędowa wkładki (12) środkowej osadzona jest szczelnie między dwoma korpusami (1) i (2), obie wkładki (9) zewnętrzne zawieradła oparte są czołowo o pierścienie (10) elastyczne, a zawieradło złożone z trzech wkładek (9) i (12) ceramicznych i pierścieni (10) elastycznych, podparte jest od strony napływu medium tulejką (11) przesuwną przylegającą czołowo do pierścienia (10) elastycznego wkładki (9) zewnętrznej, przy czym tulejka (11) przesuwna jest pod naporem elementu sprężystego (8), korzystnie sprężyny śrubowej naciskowej, i pod naporem medium.
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładki (9) zewnętrzne zawieradła osadzone są w dwóch oddzielnych korpusach (1) i (2).
3. 3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy ruchomą obejmą (4) napędową, a korpusami (1) i (2) umieszczone są pierścienie (5) uszczelniające.
4. 4. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że na zewnątrz korpusu (1), w obszarze obrotu pokrętła (6), nałożona jest skala (1S) wskazująca wielkość promieniowego przesunięcia wkładki (12) środkowej i jej otworów (14) przelotowych, względem wkładek (9) zewnętrznych.