PL194030B1 - Zawór i sposób sterowania przepływem medium w zaworze - Google Patents

Abstract

1. Zawór posiadaj acy obudow e z wlotem i wylotem, korzystnie umieszczonymi bezpo srednio naprzeciwko siebie po przeciwnych stronach obudowy, oraz zamon- towany wychylnie w obudowie, mi edzy wlotem i wylo- tem, korpus zaworu posiadaj acy zasadniczo cylindrycz- ny przelot, przy czym w po lo zeniu pe lnego otwarcia przelot wraz z wlotem i wylotem s a ustawione w jednej linii, za s w przelocie s a umieszczone zasadniczo p la- skie sciany tworz ace komory mi edzy nimi i posiadaj ace przelotowe otwory, przy czym w pocz atkowej fazie otwierania zaworu wlot jest po laczony jedynie z jedn a komor a, która poprzez otwory scienne i komor e po sred- ni a jest polaczona z komor a przeciwn a, polaczon a z wylotem, z jedn a lub wi ecej komorami i w ko ncu z wszystkimi komorami przewidzianymi do polaczenia z wlotem i wylotem, za s w dalszej fazie otwierania zawo- ru z wlotem i wylotem stopniowo polaczonych jest coraz wi ecej komór, i w ko ncu polaczone s a wszystkie komo- ry, znamienny tym, ze zawiera przynajmniej jedn a par e scian (8a, 8b; 9a, 9b; 10a, 10b) usytuowanych w prze- locie (6) w jego kierunku wzd lu znym, przy czym w prze- kroju poprzecznym przelotu (6) te sciany (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) s a skrzy zowane i za ich pomoc a przelot (6) jest podzielony na co najmniej cztery komory ………. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór i sposób sterowania przepływem medium w zaworze.

Znany jest zawór posiadający obudowę z wlotem i wylotem, korzystnie umieszczonymi bezpośrednio naprzeciwko siebie po przeciwnych stronach obudowy, oraz w zamontowany wychylnie w obudowie, mię dzy wlotem i wylotem, korpus zaworu posiadają cy zasadniczo cylindryczny przelot, przy czym w położeniu pełnego otwarcia przelot wraz z wlotem i wylotem są ustawione w jednej linii, zaś w przelocie są umieszczone zasadniczo płaskie ściany tworzące komory między nimi i posiadające przelotowe otwory, przy czym w początkowej fazie otwierania zaworu jest połączony jedynie z jedną komorą, która poprzez otwory ścienne i komorę pośrednią jest połączona z komorą przeciwną, połączoną z wylotem, z jedną lub więcej komorami i w końcu z wszystkimi komorami przewidzianymi do połączenia z wlotem i wylotem, zaś w dalszej fazie otwierania zaworu z wlotem i wylotem stopniowo połączonych jest coraz więcej komór, i w końcu połączone są wszystkie komory.

W znanych zaworach występuje wskutek dużych gradientów ciśnienia w cieczy kawitacja oraz wysoki poziom głośności.

W europejskich zgł oszeniach patentowych Nr 87901700.2 i Nr 81302496.5, ujawniono urz ą dzenia mające na celu zmniejszenie podatności kawitacyjnej, i tym samym poziomu głośności. Wspomniane urządzenia są jednakże stosunkowo skomplikowane w wytwarzaniu, i w związku z tym kosztowne.

Zawór posiadający obudowę z wlotem i wylotem, korzystnie umieszczonymi bezpośrednio naprzeciwko siebie po przeciwnych stronach obudowy, oraz zamontowany wychylnie w obudowie, między wlotem i wylotem, korpus zaworu posiadający zasadniczo cylindryczny przelot, przy czym w położeniu pełnego otwarcia przelot wraz z wlotem i wylotem są ustawione w jednej linii, zaś w przelocie są umieszczone zasadniczo płaskie ściany tworzące komory między nimi i posiadające przelotowe otwory, przy czym w początkowej fazie otwierania zaworu wlot jest połączony jedynie z jedną komorą, która poprzez otwory ścienne i komorę pośrednią jest połączona z komorą przeciwną, połączoną z wylotem, z jedną lub więcej komorami i w końcu z wszystkimi komorami przewidzianymi do połączenia z wlotem i wylotem, zaś w dalszej fazie otwierania zaworu z wlotem i wylotem stopniowo połączonych jest coraz więcej komór, i w końcu połączone są wszystkie komory, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera przynajmniej jedną parę ścian usytuowanych w przelocie w jego kierunku wzdłużnym, przy czym, w przekroju poprzecznym przelotu te ściany są skrzyżowane i za ich pomocą przelot jest podzielony na co najmniej cztery komory, przy czym dwie przeciwległe komory, które w położeniu zaworu innym niż położenie pełnego otwarcia są usytuowane, odpowiednio najbliżej wlotu i najbliżej wylotu, są umieszczone symetrycznie względem płaszczyzny środkowej, w której leży oś symetrii przelotu, zaś komora leżąca najbliżej wlotu ma otwory w ścianach tworzące liczne przepływy, które są połączone w komorze umieszczonej najbliżej wylotu.

Zawór posiada dwie pary skrzyżowanych ścian występujące w parach równoległych, i których linie przecięcia występują po obu stronach osi symetrii i przelotu i są do niej równoległe.

Otwory mają kształt szczelinowy.

Szczeliny są równomiernie pochylone względem osi symetrii przelotu, przy czym korzystnie szczeliny sąsiednich ścian są wzajemnie ustawione pod kątem prostym.

Otwory są okrągłymi kanałami.

Sposób sterowania przepływem medium w zaworze z obudową zaworu i wychylnie zamontowanym w niej korpusem zaworu oraz z zasadniczo cylindrycznym przelotem, w którym w całkowicie otwartym położeniu zaworu wyrównuje się ten cylindryczny przelot z wlotem i wylotem po przeciwnych stronach obudowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w przelocie umieszcza się przynajmniej jedną parę zasadniczo płaskich ścian zaopatrzonych w przelotowe otwory i ściany ustawia się w pozycji, w której dwie przeciwległe komory utworzone przez skrzyż owane płaskie ściany oraz cylindryczną ścianę przelotu są ustawione symetrycznie względem wlotu i wylotu, następnie wprowadza się przepływające medium w komorę umieszczoną najbliżej wlotu i to przepływające medium dzieli się w otworach w ścianach na liczne przepływy medium, przy czym tworzy się gradient ciśnienia, a następnie przepływy łączy się w komorze umieszczonej najbliżej wylotu.

W przelocie umieszcza się dwie pary skrzyż owanych ś cian, przy czym ś ciany ustawia się tak, by były parami równoległe oraz wyrównane, i by skrzyżowane ściany lub linie przecięcia były po każdej stronie osi symetrii przelotu, i były do niej równoległe.

PL 194 030 B1

Zawór według wynalazku wykazuje wiele zalet. W zakresie wytwarzania bardzo łatwo można uzyskać wysoką stabilizację, w wyniku połączenia skrzyżowanych ścian posiadających przelotowe otwory. Znacznie zmniejsza to ryzyko wibracji występujących w rezultacie gradientów ciśnienia na ścianach. Ponadto, wlotowe przepływy dzielą się symetrycznie, a podzielone przepływy „zderzają się” z innymi bezpośrednio przed wylotem. Zderzenie powoduje dalszy wzrost gradientu ciśnienia, maleje natomiast uszkadzanie zaworu nawet jeśli wystąpi kawitacja, co wynika z absorbcji gradientu ciśnienia przez zderzenie i w konsekwencji, w mniejszym zakresie, przez materiał zaworu. W położeniu pełnego otwarcia uzyskuje się prawie symetryczny przepływ przez zawór, co daje dobrą charakterystykę tłumienności dźwięków oraz mały gradient ciśnienia w tym położeniu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia schematycznie zawór w rzucie z boku, fig. 1b - zawór w przekroju poprowadzonym wzdłuż linii B-B według fig. 1a, fig. 2a - cylindryczny przelot poprzez zawór z parą skrzyżowanych ścian według wynalazku, w przekroju, fig. 2b - jedną ze ścian, fig. 3a - przelot z dwoma parami ścian wzajemnie skrzyżowanych w parach, podobnie jak fig. 2a, fig. 3b - przykładową ścianę według fig. 3a, fig. 4a - korpus zaworu z pokazaniem przepływu poprzez przelot zaworu z czterema ścianami, w widoku perspektywicznym.

Zawór kulowy posiada obudowę 2 zaworu z umieszczonym naprzeciw siebie wlotem 3 i wylotem 4, po przeciwnych stronach obudowy. Wewnątrz obudowy 2 wychylnie zamontowano korpus 5 zaworu z zasadniczo cylindrycznym przelotem 6. Na fig. 1a pokazano wałek 5a połączony z korpusem 5 zaworu w celu poruszania korpusu 5 zaworu. W położeniu całkowitego otwarcia zaworu 1 wlot 3, wylot 4 i przelot ustawiają się w jednej linii. Na fig. 1b pokazano również dwie uszczelki pierścieniowe 7a i 7b tworzące uszczelnienie pomiędzy korpusem 5 zaworu oraz wlotem 3 i wylotem 4, w podanej kolejności. Dla specjalistów będzie oczywiste, że w niektórych zastosowaniach potrzebna będzie tylko jedna uszczelka.

Zgodnie z wynalazkiem w przelocie 6 umieszczono przynajmniej jedną parę skrzyżowanych ścian 8a, 8b, patrz fig. 2a, i 9a, 9b oraz 10a, 10b, patrz fig. 3. Budowa pary ścian, które według fig. 2a i 4 skrzyżowano w przelocie 6, będzie najpierw opisana bardziej szczegółowo w odniesieniu do fig. 2a i 4. Przestrzeń przelotu 6 podzielono ścianami 8a, 8b na cztery komory K1, K2, K3 i K4. Wspomniane komory rozmieszczono w taki sposób, że komora K1 leży w pobliżu wlotu 3, a umieszczona po przeciwnej stronie komory K1 komora K4 leży w pobliżu wylotu 4. Ściany 8a i 8b są identyczne i do ich połączenia zastosowano szczelinę 12, która umożliwia włożenie jednej ściany w drugą. Po zamontowaniu w przelocie 6 linia przecięcia 8c ścian 8a, 8b pokrywa się z osią symetrii 6a przelotu. Według fig. 2b w ścianach 8a i 8b wykonano przelotowe szczeliny 11 pochylone względem osi symetrii 6a, korzystnie w taki sposób, aby linie rzutowania szczelin na dwie kolejne ściany w kierunku przepływu tworzyły wzajemnie kąt prosty.

Jak podano powyżej, obrócenie zaworu w kierunku otwarcia spowoduje, w miarę otwierania, wzrost połączenia pomiędzy wlotem 3 i komorą K1 oraz odpowiednio pomiędzy komorą K4 i wylotem 4. Początkowo medium wpływa do komory K1 i przenika poprzez szczeliny 11 w ścianach 8a, 8b do komór K2 i K3 w dwóch zasadniczo równych przepływach. Wspomniane przepływy łączą się w komorze K4 ponownie, po przejściu przez szczeliny 11 w ścianach leżących pomiędzy komorą K4 i komorami K2 i K3.

Dla specjalistów będzie oczywistym, że prowadzi to do wystąpienia gradientu ciśnień, mianowicie:

1. Przy przechodzeniu medium z wlotu, przy małym otwarciu, do komory K1.

2. Przy przechodzeniu połowy przepływu poprzez szczeliny komory K1 do komory K2 lub przy przechodzeniu drugiej połowy przepływu poprzez szczeliny z komory K1 do komory K3.

3. Przy przechodzeniu połowy przepływów medium z komór K2 i K3 do komory K4.

4. Przy spotkaniu połowy przepływów medium w komorze K4, i

5. Przy przechodzeniu medium poprzez mały otwór pomiędzy komorą K4 i wylotem 4.

Przy rosnącym otwarciu zaworu oddziaływanie skrzyżowanych ścian 8a, 8b będzie malało do takiego stopnia, że przy pełnym otwarciu zaworu będzie całkowicie pomijalne. Wobec tego zawór może absorbować bardzo duże gradienty ciśnienia przy małych kątach otwarcia, z zachowaniem dużej przepustowości przy ustawieniu zaworu w całkowicie otwartym położeniu. Ponadto, odpowiada to charakterystyce większości systemów procesowych, w których ciśnienie pompy spada ze wzrostem przepustowości, gdy gradient ciśnienia w stałych zaworach i przewodach rurowych wzrasta ze wzrostem przepływu medium. Ponieważ ściany 8a, 8b w całkowicie otwartym zaworze dzielą przepływ

PL 194 030 B1 medium poprzez zawór na cztery zasadniczo równe przepływy, uzyskuje się dla tych zaworów bardzo dobrą charakterystykę wynikającą z symetryczności przepływów.

W przykładzie wykonania na fig. 3 urządzenia według wynalazku występują , jak podano, dwie pary skrzyżowanych ścian, tzn. 9a, 9b i 10a, 10b, które wg fig. 3b posiadają okrągłe przelotowe otwory

11' i szczeliny 12, umożliwiające montaż, jak pokazano na fig. 3a. Pary ścian 9a, 9b i 10a, 10b są symetryczne w odniesieniu do ich linii przecięcia 9c, 10c leżących po obu stronach osi symetrii 6a przelotu 6. Przelot podzielono ścianami na dziewięć komór, tzn. komorę k1 leżącą najbliżej wlotu 3, komory k2-k7, komorę k8 leżącą w środku przelotu 6, komorę k9 leżącą najbliżej wylotu 4. Ze względu na symetrię przepływy medium w komorach k2, k3, k6 i k7 są zasadniczo równe i wynoszą połowę wielkości przepływu w komorach k1 i k9.

Przy małym kącie otwarcia wlot 3 łączy się jedynie z komorą k1, a wylot 4 z komorą k9, są to warunki podobne do stanu opisanego poprzednio w połączeniu z fig. 2 i fig. 4, lecz należy zauważyć, że w przykładzie z dwoma parami skrzyżowanych ścian według fig. 3a występuje więcej punktów przewężenia niż w przykładzie z dwoma parami skrzyżowanych ścian według fig. 2a i 4.

Konstrukcje to można w naturalny sposób dostosować poprzez zmianę ilości otworów w ścianach tworzących komory lub wielkość wspomnianych otworów. Będzie również oczywistym, że korpus zaworu nie koniecznie musi być kulisty, oraz że wynalazek znajduje również zastosowanie w zaworze z sektorem kulistym lub w cylindrycznym bądź stożkowym zaworze dławiącym, pod warunkiem, że przelot jest zasadniczo cylindryczny.

Zawór według wynalazku może być stosowany do regulacji przepływów gazowych lub parowych.

Claims (7)

1. Zawór posiadający obudowę z wlotem i wylotem, korzystnie umieszczonymi bezpośrednio naprzeciwko siebie po przeciwnych stronach obudowy, oraz zamontowany wychylnie w obudowie, między wlotem i wylotem, korpus zaworu posiadający zasadniczo cylindryczny przelot, przy czym w położeniu pełnego otwarcia przelot wraz z wlotem i wylotem są ustawione w jednej linii, zaś w przelocie są umieszczone zasadniczo płaskie ściany tworzące komory między nimi i posiadające przelotowe otwory, przy czym w początkowej fazie otwierania zaworu wlot jest połączony jedynie z jedną komorą, która poprzez otwory ścienne i komorę pośrednią jest połączona z komorą przeciwną, połączoną z wylotem, z jedną lub więcej komorami i w końcu z wszystkimi komorami przewidzianymi do połączenia z wlotem i wylotem, zaś w dalszej fazie otwierania zaworu z wlotem i wylotem stopniowo połączonych jest coraz więcej komór, i w końcu połączone są wszystkie komory, znamienny tym, że zawiera przynajmniej jedną parę ścian (8a, 8b; 9a, 9b; 10a, 10b) usytuowanych w przelocie (6) w jego kierunku wzdłużnym, przy czym, w przekroju poprzecznym przelotu (6) te ściany (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) są skrzyżowane i za ich pomocą przelot (6) jest podzielony na co najmniej cztery komory (K1, K2, K3, K4, k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7, k8, k9), przy czym dwie przeciwległe komory, (K1, K4; k1, k9), które w położeniu zaworu innym niż położenie pełnego otwarcia są usytuowane, odpowiednio, najbliżej wlotu (3) i najbliżej wylotu (4), są umieszczone symetrycznie względem płaszczyzny środkowej, w której leży oś symetrii (6a) przelotu (6), zaś komora (K1, k1) leżąca najbliżej wlotu (3) ma otwory (11; 11') w ścianach (8a 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) tworzące liczne przepływy, które są połączone w komorze (K4; k9) umieszczonej najbliżej wylotu.

2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada dwie pary skrzyżowanych ścian (9a, 9b, 10a, 10) występujące w parach równoległych, i których linie przecięcia (9c, 10c) występują po obu stronach osi symetrii (6a) i przelotu (6) i są do niej równoległe.

3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory (11) mają kształt szczelinowy.

4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że szczeliny są równomiernie pochylone względem osi symetrii przelotu, przy czym korzystnie szczeliny sąsiednich ścian są wzajemnie ustawione pod kątem prostym.

5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory (11 ') są okrągłymi kanałami.

6. Sposób sterowania przepływem medium w zaworze z obudową zaworu i wychylnie zamontowanym w niej korpusem zaworu oraz z zasadniczo cylindrycznym przelotem, w którym w całkowicie otwartym położeniu zaworu wyrównuje się ten cylindryczny przelot z wlotem i wylotem po przeciwnych stronach obudowy, znamienny tym, że w przelocie (6) umieszcza się przynajmniej jedną parę zasadniczo płaskich ścian (8a, 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) zaopatrzonych w przelotowe otwory (11; 11 ') i ściany

PL 194 030 B1 (8a, 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) ustawia się w pozycji, w której dwie przeciwległe komory (K1, K4; k1, k9) utworzone przez skrzyżowane płaskie ściany oraz cylindryczną ścianę przelotu są ustawione symetrycznie względem wlotu (3) i wylotu (4), następnie wprowadza się przepływające medium w komorę (K1, k1) umieszczoną najbliżej wlotu i to przepływające medium dzieli się w otworach (11, 11') w ścianach (8a, 8b; 9a, 9b, 10a, 10b) na liczne przepływy medium, przy czym tworzy się gradient ciśnienia, a następnie przepływy łączy się w komorze (K4; k9) umieszczonej najbliżej wylotu.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że w przelocie (6) umieszcza się dwie pary skrzyżowanych ścian (9a, 9b, 10a, 10b), przy czym ściany ustawia się tak, by były parami równoległe oraz wyrównane, i by skrzyżowane ściany lub linie przecięcia (9c, 10c) były po każdej stronie osi symetrii (6a) przelotu, i były do niej równoległe.