PL180101B1 - Zawór regulacji przeplywu PL - Google Patents

Abstract

1 . Zawór regulacji przeplywu, posiadajacy pierw- sze miejsce dlawienia, za pomoca którego róznice cisnien na drugim miejscu dlawienia mozna regulo- wac na stala wartosc, przy czym wymieniona regula- cja odbywa sie za pomoca hydraulicznego napedu posiadajacego membrane, której jedna strona tworzy sciane pierwszej cisnieniowej komory, która jest polaczona z wlotowa komora zaworu regulacji prze- plywu, a druga strona tworzy sciane drugiej cisnie- niowej komory, która jest polaczona z komora za drugim miejscem dlawienia, przy czym wymieniona membrana jest polaczona za pomoca drazka z regula- cyjnym stozkiem, który jest czescia skladowa pierw- szego miejsca dlawienia, znamienny tym, ze drugie miejsce dlawienia (4, 5) jest umieszczone w tej samej obudowie (7) zaworu co pierwsze miejsce dlawienia (8, 9), przy czym drugie miejsce dlawienia (4, 5) ma stozek (4), który jest bezstopniowo przemieszczany osiowo wzgledem otworu (5) przez naped zaworu za pomoca wrzeciona (21), a stozek (4) drugiego miej- sca dlawienia (4, 5) zawiera przynajmniej dwie od- dzielne czesci (22, 23), które sa wzgledem siebie przemieszczane, zas przez odstep pierwszej i drugiej czesci (22, 23) zmieniany jest skuteczny przekrój miejsca dlawienia (4, 5). F ig . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór regulacji przepływu o dwóch miejscach dławienia, posiadający pierwsze miejsce dławienia, za pomocą którego można regulować różnicę ciśnień na drugim miejscu dławienia na stałą wartość, przy czym wymieniona regulacja odbywa się za pomocą hydraulicznego napędu posiadającego membranę, której jedna strona tworzy ścianę pierwszej ciśnieniowej komory połączonej z wlotową komorą zaworu regulacji przepływu, a druga strona tworzy ścianę drugiej ciśnieniowej komory połączonej z komorą za drugim miejscem dławienia.

Przykładowo w instalacjach grzewczych istnieje potrzeba regulowania natężenia przepływu cieczy. W takiej sytuacji objętościowe natężenie przepływu powinno być niezależne od panującej różnicy ciśnień. Jako przykład realizacji takiej funkcji przedstawiono w Racknagel, Sprenger, Honmann: Taschenbuch fur Heizung- und Klimatechnik, wydanie 92/93, s. 433, fig. 223-25, zastosowanie szeregowego połączenia urządzenia zmniejszającego ciśnienie regulatora ilościowego. Urządzenie zmniejszające ciśnienie w tym układzie jest zaworem, który likwiduje ciśnienie tak, że otrzymywana jest stała różnica ciśnienia na regulatorze ilościowym. Jeżeli taka sytuacja ma miejsce, wtedy w zaworze zastosowanym jako regulator ilościowy istnieje określona zależność pomiędzy położeniem zaworu a natężeniem przepływu.

180 101

Zawór wykorzystywany jako regulator ilościowy ma określone maksymalne natężenie przepływu przy maksymalnym otwarciu. To maksymalne natężenie przepływu jest w wielu przykładach praktycznego stosowania za duże. Z tego powodu w wielu przypadkach takie regulatory ilościowe mają urządzenie do ograniczania przez nie przepływu. Ograniczenie przepływu w tym przypadku jest osiągane przez ograniczanie skoku. Jednakże takie tylko ograniczanie skoku wymusza stosunkowo mały zakres regulacji, co jest niekorzystne w odniesieniu do regulacji.

Zawór regulacji przepływu według wynalazku posiada pierwsze miejsce dławienia, za pomocą którego można regulować różnicę ciśnień na drugim miejscu dławienia na stałą wartość. Wymieniona regulacja odbywa się za pomocą hydraulicznego napędu posiadającego membranę, której jedna strona tworzy ścianę pierwszej ciśnieniowej komory, połączonej z wlotową komorą zaworu regulacji przepływu, a druga strona tworzy ścianę drugiej ciśnieniowej komory połączonej z komorą za drugim miejscem dławienia, przy czym wymieniona membrana jest połączona za pomocą drążka z regulacyjnym stożkiem, który jest częścią składową pierwszego miejsca dławienia. Wynalazek charakteryzuje się tym, że drugie miejsce dławienia jest umieszczone w tej samej obudowie zaworu co pierwsze miejsce dławienia, przy czym drugie miejsce dławienia ma stożek, który jest bezstopniowo przemieszczany osiowo względem otworu przez napęd zaworu za pomocą wrzeciona, a stożek drugiego miejsca dławienia składa się z co najmniej dwóch oddzielnych części, które są względem siebie przemieszczane, zaś przez odstęp pierwszej i drugiej części zmieniany jest skuteczny przekrój miejsca dławienia.

Korzystnym jest, że pierwsza część stożka jest sztywno dołączona do wrzeciona, podczas gdy druga część stożka jest przesuwnie zamocowana na wrzecionie. Druga część stożka ma w wewnętrznym otworze gwint, który jest sprzężony z gwintem na wrzecionie zaworu. Druga część stożka ma kołek, który wchodzi w nieruchomy względem obudowy rowek, ponadto druga część stożka jest osadzona na wrzecionie, na którym jest zamocowane koło zębate zazębione z kołem ślimakowym ustawionym prostopadle do wrzeciona, przy czym koło ślimakowe jest zamocowane na sterującym obrotowym wale. Wał jest połączony z silnikiem regulacyjnym włączanym przez regulator.

Przykładem realizacji niniejszego wynalazku jest zawór regulacji przepływu o zwartej konstrukcji, który jako zawór regulacji ciśnienia powoduje, że natężenie przepływu jest niezależne od różnicy ciśnień, tak że natężenie przepływu jest funkcją stopnia otwarcia zaworu, a ograniczenie natężenia przepływu jest takiej natury, że utrzymywany jest pełny zakres regulacji.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór regulacji przepływu w przekroju wzdłużnym, fig. 2a schematyczny przekrój określający przepływ; fig. 2b schematyczny przekrój ze zmniejszonym odstępem między pierwszą a drugą częścią stożka, zaś fig. 3 - wykres przepływu w zależności od skoku wrzeciona.

Na fig. 1 przedstawiono zawór 1 regulacji przepływu, przez którego wlotową komorę 2 przepływające medium wpływa do zaworu 1 regulacji przepływu i poprzez którego wylotową komorę 3 przepływające medium opuszcza znowu zawór 1 regulacji przepływu, jak to również zilustrowano strzałkami. Pomiędzy wlotową komorą 2 a wylotową komorą 3 są dwa miejsca dławienia, które są połączone szeregowo. Pierwsze miejsce dławienia jest utworzone przez stożek 4, który współpracuje z pierwszym otworem 5 dwugniazdowej klatki 6. Stożek 4 jest ruchomy względem dwugniazdowej klatki 6, która umożliwia regulację stopnia otworzenia zaworu.

Dwugniazdowa klatka 6 jest sztywno połączona z obudową 7 zaworu. Po stronie przeciwnej w stosunku do pierwszego otworu 5 dwugniazdowa klatka 6 ma drugi otwór 8. Regulacyjny stożek 9 jest ruchomy względem tego otworu 8. Ten regulacyjny stożek 9 jest połączony za pomocą drążka 10 z membraną 11. Membrana 11 jest częścią hydraulicznego napędu 12, który steruje stożkiem regulacyjnym 9 względem otworu 8. To działanie sterujące jest umożliwione dzięki temu, że po jednej stronie ciśnienie wlotowe, a po drugiej stronie ciśnienie w dwugniazdowej klatce 6 działają na membranę 11. W celu uzyskania tego dzia4

180 101 łania zastosowano pierwszą ciśnieniową komorę 13, która jest dołączona do wlotowej komory 2 poprzez przewód 14. Druga ciśnieniowa komora 15 jest dołączona do przestrzeni 18 wewnątrz dwugniazdowej klatki 6 poprzez otwór 16 w drążku 10 i poprzeczny otwór 17. Do obudowy 7 zaworu dołączona jest prowadząca obudowa 19, która z jednej strony służy do prowadzenia regulacyjnego stożka 9, a z drugiej strony służy jako podpora dla sprężyny 20 regulatora. Sprężyna 20 określa wartość odniesienia w stosunku do różnicy ciśnień, przy czym ta wartość odniesienia jest wartością, w stosunku do której reguluje to urządzenie. Jego siła dodawana jest do siły, którą stożek regulacyjny 9 przykłada do membrany 11. Wbrew tej sile działa siła wynikająca z ciśnienia pl otrzymywanego we wlotowej komorze 2. Jeżeli ciśnienie pl w komorze wlotowej 2 wzrasta, wówczas wzrasta również ciśnienie w ciśnieniowej komorze 13. To wzrastające ciśnienie porusza membranę 11 w kierunku do sprężyny 20 regulatora, aż znowu zapanuje równowaga sił. Równocześnie regulacyjny stożek 9 jest poruszany w kierunku otworu 8 przez ruch membrany 11 za pomocą drążka 10, tak że ciśnienie p2 wewnątrz dwugniazdowej klatki 8, to znaczy w komorze 18, wzrośnie w takim samym stopniu jak ciśnienie pl we wlotowej komorze 2. Różnica ciśnień pomiędzy wlotową komorą 2 a komorą 18 pozostaje stała.

W ten sposób ciśnienie na wymienionym wyżej pierwszym miejscu dławienia, które jest utworzone przez stożek 4 i pierwszy otwór 5 dwugniazdowej klatki 6, również pozostaje stałe. Oznacza to, że regulacja stopnia otwarcia zaworu staje się niezależna od różnicy ciśnień.

Pierwsze miejsce dławienia służy jako człon rzeczywistej regulacji przepływu poprzez zawór. Według tego przykładu realizacji to pierwsze miejsce dławienia ma taką konfigurację, że ograniczanie przepływu jest możliwe bez ograniczania skoku, tak że zawsze może być realizowany pełen skok, co jest korzystne dla właściwości regulacji. Uzyskuje się to dzięki kształtowi stożka 4.

Człon regulacji przepływu zawiera ten stożek 4, który jest przymocowany do wrzeciona 21 zaworu. Przepływ może być zmieniany w znany sposób przez osiowy ruch wrzeciona 21 zaworu. Napęd zaworu dowolnego rodzaju (nie pokazany na fig.1) służy do tego celu. Ten napęd zaworu umożliwia skokowy ruch H wrzeciona pomiędzy dwoma położeniami granicznymi: zamkniętym i całkowicie otwartym. Napęd zaworu jest zasadniczo ciągły, tak że możliwe są wszelkie położenia pośrednie pomiędzy tymi dwoma położeniami granicznymi.

Według przykładu realizacji stożek 4 zawiera pierwszą część 22 stożka, która jest sztywna na wrzecionie 21 zaworu, i drugą część 23 stożka, która może być osiowo przemieszczana różnie względem niej. Odstęp pomiędzy pierwszą częścią 22 stożka a drugą częścią 23 stożka jest przy tym zmienny. Taka możliwość względnego przemieszczania jest realizowana w różny sposób. Na fig. 1 przedstawiono jedno z możliwych rozwiązań. W konstrukcji tej wrzeciono 21 zaworu ma gwint 24 w tym obszarze, gdzie druga część 23 stożka jest wsparta na nim. W swym wewnętrznym otworze część 23 stożka ma gwint, który współpracuje z gwintem 24. W części 23 stożka zamocowany jest kołek 25 wchodzący w prowadzący rowek 26, który jest wykonany w słupkowym członie 27. Ten słupkowy człon 27 jest trwale połączony z dwugniazdowąklatką 6.

Konstrukcja taka zapewnia, że po obrotowym ruchu wrzeciona 21 zaworu odstęp pomiędzy pierwszą częścią 22 stożka a drugą częścią 23 stożka zostaje zmieniony. Po obrocie w jednym kierunku odstęp ten zwiększa się, a po obrocie w przeciwnym kierunku odstęp ten maleje.

Figura 2a i 2b, w których takie same oznaczenia liczbowe jak na fig. 1 oznaczają również takie same części, przedstawiają różne odstępy, które zostały utworzone w ten sposób pomiędzy częściami 22, 23 stożka. Z dolną częścią 22 stożka, która jest dołączona do wrzeciona 21 zaworu w tym samym położeniu, położenia górnej części 23 stożka są inne. Na fig. 2a odstęp pomiędzy tymi dwiema częściami stożka 22, 23 jest duży, natomiast na fig. 2b jest on znacznie mniejszy.

180 101

Wynika z tego, że pomimo takiego samego położenia wrzeciona przepływ przez zawór jest mniejszy w przypadku pokazanym na fig. 2b niż w przypadku pokazanym na fig. 2a.

Regulacja odstępu pomiędzy częściami 22, 23 stożka przez obrotowy ruch wrzeciona 21 zaworu odbywa się (fig. 1) na tej zasadzie, że koło zębate 28 jest trwale dołączone do wrzeciona 21 zaworu. Koło ślimakowe 30, które jest osadzone na wale 29, sprzęga się z zębami koła zębatego 28. Wał 29 jest napędzany albo ręcznie, albo korzystnie przez silnik regulacyjny (nie pokazano). Silnikowy napęd regulacji umożliwia przestawianie zdalne. W ten sposób regulator może powodować przestawianie. Jest to korzystne w większych instalacjach, jeśli ma być sterowana pewna liczba zaworów regulacji przepływu. W ten sposób można przykładowo zapewnić ograniczanie objętościowego natężenia przepływu przez zdalne sterowanie z centralnego miejsca. Rozwiązanie to wymaga nowych opcji odnośnie centralnego sterowania większych instalacji. Przykładowo instalacja ogrzewania osiedlowego może powodować maksymalne ograniczenie objętościowego natężenia przepływu u odbiorców, aby przez to reagować na konkretne sytuacje, takie jak bardzo zimne okresy lub zmniejszać moc wyjściową w osiedlowej sieci grzewczej.

Przedstawiony zawór 1 regulacji przepływu jest również skonstruowany tak, że kiedy napęd zaworu nie jest uruchomiony, zawór automatycznie przestawia się do położenia granicznego zamknięty, ściskana sprężyna 31 służy w znany sposób do tego celu, przy czym sprężyna ta jest wsparta jednym końcem o obudowę 7 zaworu, a przy drugim końcu o dociskową płytkę 32 dołączoną do wrzeciona 21 zaworu.

Dla kompletności należy również wspomnieć, że stożek regulacyjny 9 ma otwór 33, który służy do zmniejszania ciśnienia. Siła działająca na regulacyjny stożek 9 jest kompensowana w znany sposób przez to zmniejszanie ciśnienia.

Jak przedstawiono na fig. 3 wykres obrazuje zależność przepływu od skoku wrzeciona. Pierwsza krzywa A przedstawia charakterystykę przepływu, kiedy jest duży odstęp pomiędzy dwiema częściami 22, 23 stożka, jak pokazano na fig. 2a, a druga krzywa B pokazuje tę charakterystykę, kiedy jest mały odstęp, jak pokazano na fig. 2b.

Nominalne natężenie przepływu przez zawór 1 regulacji przepływu jest wyznaczone przez największy odstęp, który może być ustawiony w stosunku do części 22, 23 stożka ze skokiem wrzeciona 21 zaworu, który jest największy w stosunku do położenia zamkniętego. Zmniejszenie przepływu, które odnosi się do całego zakresu regulacji wrzeciona 21 zaworu, następuje przez zmniejszenie odstępu pomiędzy częściami 22, 23 stożka.

Pełny skok wrzeciona 21 zaworu jest osiągalny zarówno wtedy, gdy części 22, 23 stożka mają największy możliwy odstęp, jak i przy każdym mniejszym odstępie. Dzięki temu zawsze jest do dyspozycji pełny zakres regulacji wrzeciona 21 zaworu, to znaczy pełen zakres regulacji.

180 101

180 101

Fig. 2a

v%L·22
\WI
\		/
\		/
6 8

Fig. 2b

Fig. 3

CAŁKOWICIE OTWARTY

180 101

ZAMKNIĘTY

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór regulacji przepływu, posiadający pierwsze miejsce dławienia, za pomocą którego różnicę ciśnień na drugim miejscu dławienia można regulować na stałą wartość, przy czym wymieniona regulacja odbywa się za pomocą hydraulicznego napędu posiadającego membranę, której jedna strona tworzy ścianę pierwszej ciśnieniowej komory, która jest połączona z wlotową komorą zaworu regulacji przepływu, a druga strona tworzy ścianę drugiej ciśnieniowej komory, która jest połączona z komorą za drugim miejscem dławienia, przy czym wymieniona membrana jest połączona za pomocą drążka z regulacyjnym stożkiem, który jest częścią składową pierwszego miejsca dławienia, znamienny tym, że drugie miejsce dławienia (4, 5) jest umieszczone w tej samej obudowie (7) zaworu co pierwsze miejsce dławienia (8, 9), przy czym drugie miejsce dławienia (4, 5) ma stożek (4), który jest bezstopniowo przemieszczany osiowo względem otworu (5) przez napęd zaworu za pomocą wrzeciona (21), a stożek (4) drugiego miejsca dławienia (4, 5) zawiera przynajmniej dwie oddzielne części (22, 23), które są względem siebie przemieszczane, zaś przez odstęp pierwszej i drugiej części (22, 23) zmieniany jest skuteczny przekrój miejsca dławienia (4, 5).
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza część (22) stożka (4) jest sztywno dołączona do wrzeciona (21), podczas gdy druga część (23) stożka (4) jest przesuwnie zamocowana na wrzecionie (21).
3. 3. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że druga część (23) stożka (4) ma w wewnętrznym otworze gwint, który jest sprzężony z gwintem na wrzecionie (21) zaworu.
4. 4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że druga część (23) stożka (4) ma kołek (25), który wchodzi w nieruchomy względem obudowy (7) rowek (26).
5. 5. Zawór według zastrz. 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że druga część (23) stożka jest osadzona na wrzecionie (21), na którym jest zamocowane koło zębate (28) zazębione z kołem ślimakowym (30) ustawionym prostopadle do wrzeciona (21), przy czym koło ślimakowe (30) jest zamocowane na sterującym obrotowym wale (29).
6. 6. Zawór według zastrz. 5, znamienny tym, że wał (29) jest połączony z silnikiem regulacyjnym włączanym przez regulator.