PL183971B1 - Zawór kulowy regulowany - Google Patents

Abstract

1. Zawór kulowy regulowany, zawiera- jacy korpus zaworu z kanalem przeplywu cieczy, w którym jest usytuowane gniazdo zaworowe i kule zaworowa, ruchoma w kierunku do i od gniazda zaworowego oraz element uruchamiajacy kule zaworowa znamienny tym, ze kula zaworowa (10) jest osadzona ruchomo w kanale (11), wy- stajacym z gniazda zaworowego (9) i ulozonym ukosnie w kierunku do tylu w korpusie zaworu (1), pod prad strumienia przeplywajacej cieczy (7), zas element uru- chamiajacy (4) zawiera trzon tlokowy (20) usytuowany w styku z kula zaworowa (10). Fig. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór kulowy regulowany. Tego typu zawór jest stosowany zwłaszcza w urządzeniach wytwarzających śnieg.

Znane są zawory regulowane ręcznie w których stosuje się mechanizmy elektryczne, pneumatyczne lub hydrauliczne.

Znanych jest wiele różnego typu zaworów, na przykład zawory talerzowe, zawory stożkowe i obrotowe zawory kulowe, mające kanał przepływu ukształtowany w kuli zaworowej.

183 971

Znany jest zawór kulowy regulowany, zawierający korpus zaworu z kanałem przepływu cieczy, w którym jest usytuowane gniazdo zaworowe i kula zaworowa. Kula zaworowa jest ruchoma do i od gniazda zaworowego. Zawór kulowy zawiera również element uruchamiający kulę zaworową.

Wszystkie znane zawory nie nadają się do użycia w przypadku działania cieczy o wysokim ciśnieniu. Ciśnienie cieczy może utrudnić otwarcie zaworu, które musi zostać dokonane ruchem w kierunku przeciwnym do kierunku ciśnienia cieczy. Trudno jest zamknąć zawór w spokojnym biegu, ponieważ płyn, w zależności od jego ciśnienia działającego na talerz zaworowy lub stożek zaworowy, ma tendencję do wywoływania szybkiego i gwałtownego ruchu zamykającego. W wielu przypadkach ciśnienie cieczy działające na stożek zaworowy lub kulę zaworu obrotowego może spowodować wysokie tarcie, które musi być pokonane. W niektórych przypadkach wysokie ciśnienie cieczy ma tendencję do wywoływania niezamierzonego częściowego otwarcia zaworu. Szybki ruch cieczy pod dużym ciśnieniem może także wywołać uszkodzenia kawitacyjne zarówno na stożku zaworowym jak i na gnieździe zaworowym. Wiele znanych zaworów jest tak masywnych, że nie są one wygodne do użycia np. w urządzeniu wytwarzającym śnieg.

Zawór kulowy regulowany, według wynalazku, zawierający korpus zaworu z kanałem przepływu cieczy, w którym jest usytuowane gniazdo zaworowe i kulę zaworową, ruchomą w kierunku do i od gniazda zaworowego oraz element uruchamiający kulę zaworową, charakteryzuje się tym, że kula zaworowa jest osadzona ruchomo w kanale, wystającym z gniazda zaworowego i ułożonym ukośnie w kierunku do tyłu w korpusie zaworu, pod prąd strumienia przepływającej cieczy, zaś element uruchamiający zawiera trzon tłokowy usytuowany w styku z kulą zaworową.

Korzystne jest gdy kanał kuli zaworowej jest usytuowany pod kątem y zawartym w przedziale od 10° do 30°, korzystnie od 15° do 25°.

Trzon tłokowy elementu uruchamiającego jest korzystnie zamocowany ruchomo w kierunku osi kanału kuli zaworowej w korpusie zaworu.

Kula zaworowa korzystnie jest ruchoma pomiędzy gniazdem zaworowym i końcem kanału kuli zaworowej, przy czym kanał kuli zaworowej ma długość, przy której w położeniu otwarcia zaworu, kula zaworowa jest usytuowana w kanale, zaś kanał przepływu cieczy jest odsłonięty.

Korzystne jest gdy element uruchamiający ma postać cylindra hydraulicznego z tłokiem i trzonem tłokowym, który styka się z kulą zaworową.

Kula zaworowa styka się z trzonem tłokowym wzdłuż urojonej linii styku, przechodzącej nieznacznie w kierunku do tyłu środka kuli.

W szczególności urojona linia styku trzonu tłokowego jest ruchoma stopniowo w kierunku do środka kuli.

Korzystne jest gdy gniazdo zaworowe zawiera elastomerowy pierścień uszczelniający i metalowy, kołowy pierścień nośny, sprzęgnięty z wewnętrzną powierzchnią pierścienia uszczelniającego, a koniec pierścienia nośnego jest usytuowany za pierścieniem uszczelniającym, przy czym pierścień uszczelniający i pierścień nośny są umieszczone w rowku kanału przepływu cieczy.

Cylinder hydrauliczny ma prowadnicę trzonu tłokowego, a pomiędzy prowadnicą trzonu tłokowego i kanałem przepływu cieczy korpusu zaworu jest uformowany kanał spustowy, przy czym w prowadnicy trzonu tłokowego znajduje się dodatkowy kanał spustowy.

Korpus zaworu, w części wylotowej elementu uruchamiającego, korzystnie ma zawór spustowy.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia dobre działanie i umożliwia jego automatyczne zamykanie, gdy wprawiający w ruch hydrauliczny tłok cofa się, kanał, w którym kula zaworowa porusza się, jest pochylany co najmniej nieznacznie w kierunku do tyłu, zmierzając pod prąd przepływu wody od gniazda zaworowego. Otwieranie zaworu dokonuje się na skutek działania składnika siły, która jest skierowana prostopadle do kierunku przepływu jak i przez składową siły, która jest równoległa i przeciwna do kierunku przepływu. Na skutek zastosowania proponowanej konstrukcji, zawór może być spokojnie i bezpiecznie otwierany, przy użyciu małej siły, i tak samo spokojnie i bezpiecznie zawór może być zamykany.

183 971

W korzystnym przykładzie wykonania, wprawiający w ruch hydrauliczny tłok zaworowy jest zamontowany i umieszczony w takiej pozycji w stosunku do kuli zaworowej, aby wspomniany tłok, kiedy zaczyna wprawiać w ruch kulę zaworową w kierunku otwarcia, sprzęgał się z kulą zaworową wzdłuż linii siły, która jest położona pod prąd od środka kuli w kierunku przepływu, po czym kula jest otwierana poprzez przynajmniej częściowe jej wytoczenie z gniazda zaworowego. Podczas ostatniej fazy ruchu otwierającego, tłok hydrauliczny wprawia w ruch kulę zaworową w kierunku bliskim środka kuli.

Dla zapewnienia dobrego uszczelnienia kuli zaworowej, gniazdo zaworowe jest utworzone z pierścieniem uszczelniającym z materiału elastomerowego. Pierścień uszczelniający jednak, w zależności od prędkości cieczy i wysokiego ciśnienia płynu może zostać rozerwany lub wyciśnięty ze swojego mocującego rowka i może przez to być wypchnięty z gniazda zaworowego. W celu rozwiązania tego problemu gniazdo zaworowe jest utworzone z pierścieniem nośnym z metalu, korzystnie ze stali nierdzewnej, który sprzęga się z dolnym końcem i wewnętrzną powierzchnią pierścienia elastomerowego, nie powodując przez to jego zmian położenia i zapobiegając wyrwaniu pierścienia elastomerowego z gniazda zaworowego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny zaworu według wynalazku w położeniu zamkniętym, fig. 2 - zawór z fig. 1 w położeniu otwarcia, fig. 3 przedstawia fragment zaworu w powiększeniu, otoczony na fig. 1 przerywaną linią, fig. 4 przedstawia schematycznie położenie kuli zaworowej w pięciu etapach.

Jak to przedstawiono na fig. 1 i 2 zawór zawiera korpus zaworu 1, mający element zaworowy 2, który jest umieszczony w kanale przepływu 3 cieczy, i elementy uruchamiające 4 otwierające zawór i hamujące zamykanie zaworu.

Korpus zaworu 1 ma ukształtowany z kanałem przepływu 3 cieczy, rozciągającym się prosto przez zawór od otworu wlotowego 5, za elementem zaworowym 2 i do otworu wylotowego 6. W sąsiedztwie otworu wlotowego 5 znajduje się element łączący dla przewodu doprowadzającego ciecz pod wysokim ciśnieniem, a otwór wylotowy jest na przykład z urządzeniem do wytwarzania śniegu, za pośrednictwem pierścienia dyszy rozpylającej sztuczny śnieg. Korpus zaworu 1 ma gniazdo zaworowe 9 umieszczone w kanale przepływu 3 cieczy. Strumień przepływu cieczy 7 kierowany jest do otworu wlotowego 5, zaś strumień wypływu cieczy 8 wydostaje się otworem wylotowym 6.

W korpusie zaworu 1 znajduje się kanał 11, w którym przemieszcza się kula zaworowa 10. Gdy zawór jest otwierany kula zaworowa 10 jest wypychana z gniazda zaworowego 9, za pomocą, elementu uruchamiającego 4. Podczas wytwarzania śniegu kanał 11 jest otwarty w górnej części korpusu zaworu 1, a otwór w górnej części korpusu zaworu 1 uszczelnia się poprzez nakrętkę 12. Kanał 11 dla kuli zaworowej 10 jest umieszczony pod prąd przepływu cieczy pod kątem v zawartym w przedziale od 10 do 30°, korzystnie pod kątem od 15 do 25°. Powodem tego jest spowodowanie, aby kula zaworowa 10 samoczynnie zamykała się, to znaczy kulę zaworową 10 wprawia się w ruch w kierunku zamknięcia przez przepływ cieczy, wywierający pierwszy składnik siły skierowany promieniowo do wnętrza do środka kanału przepływu cieczy 3 i poprzez drugi składnik siły, skierowany w kierunku gniazda zaworowego 9 równolegle do kierunku przepływu cieczy. Kanał 11 kuli zaworowej 10 ma długość, przy której kula zaworowa 10, w położeniu otwarcia, odsłaniała cały kanał przepływu 3 cieczy. Dla uniknięcia wytoczenia się kuli zaworowej 10 z kanału 11 (w kierunku otworu wlotowego 5) w kanale przepływu 3 cieczy sąsiadującym z otworem wlotowym 5 znajduje się kołek zabezpieczający 13.

Korpus zaworu 1 ma ukształtowane otwory łączące 1a, umożliwiające zamocowanie zaworu w dogodnym miejscu.

Przedstawione na fig. 3 i 4 gniazdo zaworowe 9 ma pierścień uszczelniający 14, na przykład z materiału elastomerowego, który jest zamocowany w rowku 15 korpusu zaworu 1. W celu wyeliminowania ryzyka, że pierścień uszczelniający 14 zostanie wypchnięty z rowka 15 na skutek działania strumienia przepływ cieczy 7, przepływającego z dużą prędkością i pod dużym ciśnieniem, często ciśnieniem aż 10-10⁵Pa, pierścień uszczelniający 14 jest wykonany razem z pierścieniem nośnym 16 z metalu, takiego jak nierdzewna stal, który w prze183 971 kroju poprzecznym ma kształt kołowy, i który sprzęga się z dolnym końcem i wewnętrzną powierzchnią pierścienia elastomerowego 14. Pierścień nośny 16, z odcinkiem kąta skierowanym po promieniu w kierunku na zewnątrz, sprzęga się z rowkiem 15 korpusu zaworu 1, i jest utworzony z nieznacznie mniejszą osiową długością niż długość pierścienia uszczelniającego 14, tak aby kula zaworowa 10 sprzęgała się tylko z elastomerowym pierścieniem uszczelniającym 14, mianowicie z jego wewnętrzną tylną krawędzią.

Elementy uruchamiające 4 są usytuowane w kanałach 17 korpusu zaworu 1, umieszczonych na linii z kanałem 11 dla kuli zaworowej 10. Element uruchamiający 4 ma postać cylindra hydraulicznego 18, w którym porusza się tłok 19 z trzonem tłokowym 20. Cylinder hydrauliczny 18 jest przykręcony do korpusu zaworu 1 za pomocą schematycznie oznaczonych śrub. Dla wypośrodkowania i ustabilizowania trzonu tłokowego 20, cylinder hydrauliczny 18 zawiera prowadnicę trzonu tłokowego 21 sąsiadującą na końcu cylindra 18 z kanałem przepływu 3 cieczy. W dolnej części cylindra hydraulicznego 18 znajduje się łącznik 22 do wprowadzenia płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do cylindra 18. Trzon tłokowy 20 jest uszczelniany za pomocą pierścieni kołowych, zarówno względem prowadnicy 21 jak i względem korpusu zaworu 1 przyległego do kanału przepływu 3 cieczy. Dla odprowadzenia wody, która może ewentualnie przedostać się w kierunku tłoka 19 z kanału przepływu 3 cieczy, zaprojektowano kanał spustowy, mający otwór wylotowy 23 usytuowany ponad górnym końcem prowadnicy trzonu tłokowego 21, a do odprowadzenia oleju, który może zostać wtłoczony do prowadnicy trzonu tłokowego 21, istnieje odpowiedni olejowy kanał spustowy 23, mający otwór wylotowy.

Jak to przedstawiono na fig. 4, trzon tłokowy 20 jest usytuowany względem kuli zaworowej 10, tak że gdy kula zaworowa 10 znajduje się w położeniu, w którym następuje zamknięcie zaworu, trzon tłokowy 20 sprzęga się z kulą 10 ponad linią działania, pod prąd przemieszczania punktu środka kuli 10. Jest to korzystne ponieważ kula zaworowa 10, wypychana z gniazda zaworowego 9 przez trzon tłokowy 20, będzie co najmniej częściowo toczona po górnej krawędzi elastomerowego pierścienia uszczelniającego 14. Takie działanie zapobiega tarciu i wycieraniu zarówno kuli zaworowej 10 jak i pierścienia uszczelniającego 14. Jak to widać na fig. 4 kula zaworowa 10 stopniowo przemieszcza się wraz ze swoim środkiem coraz bliżej linii działania trzonu tłokowego 20, po czym następuje przemieszczenie w kierunku do góry kuli 10 w kanale 11, aby ostatecznie wtoczyła się w kierunku do góry, za pomocą trzonu tłokowego 20, działającego bezpośrednio na środek 25 kuli 10. Operacja otwierania jest przez to wykonana bezpiecznie przy użyciu względnie małej siły. Gdy zawór ma być zamknięty, ciśnienie wody wtłacza kulę 10 w kierunku do dołu i w kierunku ruchu przepływu cieczy w kanale przepływu 3. W ten sposób zawór samoczynnie się zamyka. Dla uniknięcia zbyt szybkiego i gwałtownego zamknięcia zaworu, ciśnienie oleju hydraulicznego w cylindrze 18 może zostać stopniowo zmniejszane, tak aby zamykanie zaworu następowało delikatnie i w kontrolowanym ruchu.

Poprzez ustawienie elementów uruchamiających 4, tak aby trzon tłokowy 20 blokował kulę zaworową 10 w różnych położeniach w kanale przepływu 3 cieczy, jest możliwym, w jakiejkolwiek określonej pozycji, bardzo dobre regulowanie przepływu cieczy przez kanał przepływu 3. Przepływ cieczy może być regulowany od bardzo małego przepływu do przepływu maksymalnego.

W celu zapobieżenia pozostaniu środka przepływu, w szczególności wody, w kanałach itd. od strony otworu wylotowego zaworu, korpus zaworu 1, ma zawór spustowy 26 usytuowany przyległe do gniazda zaworowego 9. Zawór spustowy 26 jest otwierany jak tylko zawór zostanie zamknięty, tak aby pozostała część wody została odprowadzona.

183 971

183 971

Fig. 3

Fig. 4 \y

183 971

Ol

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł. ^&

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór kulowy regulowany, zawierający korpus zaworu z kanałem przepływu cieczy, w którym jest usytuowane gniazdo zaworowe i kulę zaworową, ruchomą w kierunku do i od gniazda zaworowego oraz element uruchamiający kulę zaworową, znamienny tym, że kula zaworowa (10) jest osadzona ruchomo w kanale (11), wystającym z gniazda zaworowego (9) i ułożonym ukośnie w kierunku do tyłu w korpusie zaworu (1) , pod prąd strumienia przepływającej cieczy (7) , zaś element uruchamiający (4) zawiera trzon tłokowy (20) usytuowany w styku z kulą zaworową (10).
2. 2. Zawór, według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał (11) kuli zaworowej (10) jest usytuowany pod kątem (γ) zawartym w przedziale od 10° do 30°, korzystnie od 15° do 25°.
3. 3. Zawór, według zastrz. 1, znamienny tym, że trzon tłokowy (20) elementu uruchamiającego (4) jest zamocowany ruchomo w kierunku osi kanału (11) kuli zaworowej (10) w korpusie zaworu (1).
4. 4. Zawór, według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że kula zaworowa (10) jest ruchoma pomiędzy gniazdem zaworowym (9) i końcem kanału (11) kuli zaworowej (10), przy czym kanał (11) kuli zaworowej (10) ma długość, przy której w położeniu otwarcia zaworu, kula zaworowa (10) jest usytuowana w kanale (11), zaś kanał przepływu (3) cieczy jest odsłonięty.
5. 5. Zawór, zastrz. 1, znamienny tym, że element uruchamiający (4) ma postać cylindra hydraulicznego (18) z tłokiem (19) i trzonem tłokowym (20), który styka się z kulą zaworową (10).
6. 6. Zawór, według zastrz. 6, znamienny tym, że kula zaworowa (10) styka się z trzonem tłokowym (20) wzdłuż urojonej linii styku, przechodzącej nieznacznie w kierunku do tyłu środka (25) kuli (10).
7. 7. Zawór, według zastrz. 6, znamienny tym, że urojona linia styku trzonu tłokowego (20) jest ruchoma stopniowo w kierunku do środka (25) kuli (10).
8. 8. Zawór, według zastrz. 1, znamienny tym, że gniazdo zaworowe (9) zawiera elastomerowy pierścień uszczelniający (14) i metalowy, kołowy pierścień nośny (16), sprzęgnięty z wewnętrzną powierzchnią pierścienia uszczelniającego (14), a koniec pierścienia nośnego (16) jest usytuowany za pierścieniem uszczelniającym (14), przy czym pierścień uszczelniający (14) i pierścień nośny (16) są umieszczone w rowku (15) kanału przepływu (3) cieczy.
9. 9. Zawór, według zastrz. 5, znamienny tym, że cylinder hydrauliczny (18) ma prowadnicę trzonu tłokowego (21), a pomiędzy prowadnicą trzonu tłokowego (21) i kanałem przepływu (3) cieczy korpusu zaworu (1) jest uformowany kanał spustowy (23), przy czym w prowadnicy trzonu tłokowego (21) znajduje się dodatkowy kanał spustowy (24).
10. 10. Zawór, według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus zaworu (1), w części wylotowej elementu uruchamiającego (4), ma zawór spustowy (26).