PL211722B1 - awór przerzutowy typu otwartego z regulacją strumienia przepływu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór przerzutowy typu otwartego z regulacją strumienia przepływu służący do szybkiego przekierowywania strumienia cieczy, zwłaszcza wody, o dużym natężeniu przepływu, z obiegu recyrkulacji na obieg pomiarowy i odwrotnie, mający zastosowanie zwłaszcza przy wzorcowaniu przepływomierzy i przetworników przepływu.

W artykule R. Engel i U. Klages pod tytuł em A Novel Approach to Improve Diverter Performance in Liquid Flow Calibration Facilities opisano zawór przerzutowy typu wahadłowego. Ma on dwa skrajne położenia. Jedno do zbiornika magazynowego, a drugie na pomiar do zbiornika wagowego. Posiada on jedną dyszę, pod którą przesuwa się wahadłowo płetwa rozdzielająca strumień.

Na podobnej zasadzie zbudowany jest zawór przerzutowy firmy Delft Hydraulics opisany w artykule Calibration rig for flow meters. Przeznaczony jest on do instalacji wodnych dużych rozmiarów.

Znany jest także zawór przerzutowy opisany przez I. Marfenko, T. T. Yeh i J. Wright w artykule Diverter Uncertainty Less Than 0.01% for Water Flow Calibrations. Jest to zawór typu wahadłowego z ruchomymi, trójkomorowymi wannami. Dzięki wzajemnemu skojarzeniu ruchu wahadłowego wahadła i ruchu poziomego wanien przerzut cieczy następuje zawsze w tę samą stronę na pomiar i na przelew.

Zawór przerzutowy typu otwartego z regulacją strumienia przepływu według wynalazku ma kolektor oraz cylindryczny korpus, który posiada podłużne otwory umieszczone na całym obwodzie w rządach po kilka w każdym rzędzie. Na korpusie jest osadzona przesuwnie cylindryczna obudowa utwierdzona na pierścieniowych prowadnicach mocowanych do obudowy poprzez tarcze. W dolnej części obudowa posiada obwodowe szczeliny o kącie rozwarcia korzystnie 120°, które w skrajnych położeniach obudowy pokrywają się z grodziami na pomiar albo grodziami na spływ kolektora.

Wewnątrz korpusu jest suwak obrotowy podparty na obwodowych prowadzeniach z wykonanymi na całym obwodzie podłużnymi otworami umieszczonymi w rzędach po kilka w każdym rzędzie analogicznie jak podłużne otwory w cylindrycznym korpusie.

Napęd obudowy stanowi wbudowany do wewnątrz zaworu siłownik pneumatyczny dwustronnego działania z toroidalnymi komorami i pierścieniowymi tarczami oporowymi z uszczelkami, osadzonymi zaciskowo na korpusie przy pomocy dzielonych pierścieni zaciskanych stożkowo. Do tarcz z uszczelkami, które osadzone są na tulejach z kontrą i tarcz oporowych przymocowane są pierścieniowe odbojniki wewnętrzne i zewnętrzne wykonane korzystnie z gumy olejoodpornej. W ich w środkowej części wykonane są zagłębienia odsłaniające wyfrezowania w króćcach, które z uszczelnieniem stanowią prowadzenie obudowy. Króćce zamocowane są do tarczy nakrętką i do korpusu poprzez przyłącze.

Napęd suwaka obrotowego stanowi korzystnie silnik krokowy poprzez przekładnię redukcyjną i podwójny kardan. W pokrywie zamykającej suwak od strony silnika krokowego są otwory.

Każda szczelina ma od spodu obramowanie wzdłuż całej szczeliny z przymocowanego do niej drutu.

Kolektor ma grodzie na pomiar i na spływ ułożone naprzemiennie i odseparowane od siebie płytami dopasowanymi z luzem do obudowy. Od dołu oparte są o półkolistą, rynnową podstawę kolektora. Wewnątrz każdej grodzi na pomiar jest listwa spływowa stanowiąca jej dno i kierująca strumień cieczy do zbiornika pomiarowego. W każdej grodzi na spływ jest listwa stanowiąca jej dno i umieszczona po przeciwnej stronie, niż w grodziach na pomiar, kierująca strumień cieczy do kanału spływowego.

Zawór przerzutowy według wynalazku charakteryzuje się szybkim czasem działania rzędu 300 ms, co umożliwia bardzo precyzyjne skalowanie testowanych urządzeń pomiarowych.

Główną zaletą zaworu według wynalazku jest całkowite odciążenie suwaka od oddziaływania na niego sił masowych przepływającego strumienia płynu w momencie przerzutu suwaka z jednego skrajnego położenia w przeciwne dzięki zastosowaniu otworów w pokrywie suwaka.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór w przekroju podłużnym, przy czym na górnej części przekroju pokazano położenie na pomiar, a na dolnej części położenie przepływu na spływ, fig. 2 przedstawia w przekroju A-A, a fig. 3. szczegół S, a fig. 4 szczegół Z.

Zawór przerzutowy typu otwartego z regulacją strumienia przepływu zbudowany jest z kolektora oraz cylindrycznego korpusu 1, który posiada podł u ż ne otwory 33 umieszczone na cał ym obwodzie w 12 rzę dach po 6 w każ dym rzę dzie, z osadzoną na nim przesuwnie cylindryczną obudową 3 utwierdzoną na pierścieniowych prowadnicach 4 mocowanych do obudowy 3 poprzez tarcze 5. W dolnej

PL 211 722 B1 części obudowa 3 posiada obwodowe szczeliny 6 o kącie rozwarcia 120°, które w skrajnych położeniach obudowy 3 pokrywają się z grodziami na pomiar 7 albo grodziami na spływ 8 kolektora 9. Każda szczelina 6 w obudowie 3 ma od spodu obramowanie 45 wzdłuż całej szczeliny z przymocowanego do niej drutu.

Wewnątrz korpusu 1 jest suwak obrotowy 2 podparty na obwodowych prowadzeniach 28 z wykonanymi na cał ym obwodzie podł u ż nymi otworami 32 umieszczonymi w 12 rzę dach po 6 w każ dym rzędzie analogicznie jak podł uż ne otwory 33 w cylindrycznym korpusie 1.

Napęd obudowy 3 stanowi wbudowany do wewnątrz zaworu siłownik pneumatyczny dwustronnego działania 10 z toroidalnymi komorami 11, 12 i pierścieniowymi tarczami oporowymi 13 z uszczelkami 25 wykonanymi z vitonu, osadzonymi zaciskowo na korpusie 1 przy pomocy dzielonych pierścieni zaciskanych stożkowo 14. Do tarcz 5 z uszczelkami 26 wykonanymi z vitonu, które osadzone są na tulejach 21 z kontrą 22 i tarcz oporowych 13 przymocowane są pierścieniowe odbojniki wewnętrzne 15 i zewnę trzne 16 wykonane z gumy olejoodpornej. W ś rodkowej części odbojników wewnę trznych 15 i zewnętrznych 16 wykonane są zagłębienia 17 odsłaniające wyfrezowania 19 w króćcach 18, które z uszczelnieniem 20 stanowią prowadzenie obudowy 3, a zamocowane są do tarczy 13 nakrę tką 23 i do korpusu 1 poprzez przyłącze 24. Obudowa 3 wyposażona jest w przetwornik 34 mierzący jej położenie.

Napęd suwaka obrotowego 2 stanowi silnik krokowy 29 poprzez przekładnię redukcyjną 30 i podwójny kardan 31. W pokrywie 44 zamykaj ącej suwak 2 od strony silnika krokowego 29 są otwory 43. Po przeciwnej stronie, niż pokrywa zamykająca 44, jest wlot cieczy 27.

Kolektor 9 ma grodzie na pomiar 7 i na spływ 8 kolektora 9 ułożone naprzemiennie i odseparowane od siebie płytami 37 dopasowanymi z luzem do obudowy 3. Od dołu oparte są o półkolistą, rynnową podstawę 38 kolektora 9. Wewnątrz każdej grodzi na pomiar 7 jest listwa spływowa 39 stanowiąca jej dno i kierująca strumień cieczy do zbiornika pomiarowego 35, a w każdej grodzi na spływ 8 jest listwa 39 stanowiąca jej dno i umieszczona po przeciwnej stronie, niż w grodziach na pomiar 7, kierująca strumień cieczy do kanału spływowego 36.

Przód i tył kolektora 9 zamknięte są płytami 40, a boki płytami 41. Wszystkie elementy kolektora są odpowiednio szczelnie ze sobą zespawane po zblokowaniu ich przy pomocy 4 cięgieł 42.

Działanie zaworu według wynalazku jest następujące. Strumień cieczy wpływa wlotem 27 do środka suwaka obrotowego 2 podpartego na obwodowych prowadzeniach 28 i obracanego przez silnik krokowy. Położenie kątowe suwaka obrotowego 2 jest mierzone, co umożliwia precyzyjną regulację natężenia strumienia przepływu cieczy od wlotu 27 przez otwory dławiące 32 do podłużnych otworów 33, z których poprzez szczeliny 6 w obudowie 3 ciecz wpływa do grodzi na pomiar 7 albo do grodzi na spływ 8, zależnie od położenia obudowy 3.

Między skrajnymi położeniami obudowy 3 możliwy jest szybki przerzut, rzędu 300 ms, dzięki niewielkiemu skokowi obudowy i pneumatycznemu napędowi dwustronnego siłownika 10 zasilanego poprzez szybkie zawory elektropneumatyczne. Położenie obudowy 3 mierzone jest przy pomocy przetwornika położenia 34, co pozwala na pomiar czasu przerzutu, a co za tym idzie dokładne określenie czasu pomiaru.

Powietrze do wnętrza komór 11, 12 siłownika 10 przedostaje się poprzez króćce 18 i wyfrezowania 19.

Claims (7)

1. Zawór przerzutowy typu otwartego z regulacją strumienia przepływu, znamienny tym, że ma kolektor (9) oraz cylindryczny korpus (1), który posiada podłużne otwory (33) umieszczone na całym obwodzie w rzędach po kilka w każdym rzędzie, z osadzoną na nim przesuwnie cylindryczną obudową (3) utwierdzoną na pierścieniowych prowadnicach (4) mocowanych do obudowy (3) poprzez tarcze (5), przy czym w dolnej części obudowa (3) posiada obwodowe szczeliny (6) o kącie rozwarcia korzystnie 120°, które w skrajnych położeniach obudowy (3) pokrywają się z grodziami na pomiar (7) albo grodziami na spływ (8) kolektora (9).

2. Zawór przerzutowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz korpusu (1) jest suwak obrotowy (2) podparty na obwodowych prowadzeniach (28) z wykonanymi na całym obwodzie podłużnymi otworami (32) umieszczonymi w rzędach po kilka w każdym rzędzie analogicznie jak podłużne otwory (33) w cylindrycznym korpusie (1).

PL 211 722 B1

3. Zawór przerzutowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że napęd obudowy (3) stanowi wbudowany do wewnątrz zaworu siłownik pneumatyczny dwustronnego działania (10) z toroidalnymi komorami (11, 12) i pierścieniowymi tarczami oporowymi (13) z uszczelkami (25), osadzonymi zaciskowo na korpusie (1) przy pomocy dzielonych pierścieni zaciskanych stożkowo (14), przy czym do tarcz (5) z uszczelkami (26), które osadzone są na tulejach (21) z kontrą (22) i tarcz oporowych (13) przymocowane są pierścieniowe odbojniki wewnętrzne (15) i zewnętrzne (16) wykonane korzystnie z gumy olejoodpornej, w których w środkowej części wykonane są zagłębienia (17) odsłaniające wyfrezowania (19) w króćcach (18), które z uszczelnieniem (20) stanowią prowadzenie obudowy (3), a zamocowane są do tarczy (13) nakrętką (23) i do korpusu (1) poprzez przyłącze (24).

4. Zawór przerzutowy według zastrz. 2, znamienny tym, że napęd suwaka obrotowego (2) stanowi korzystnie silnik krokowy (29) poprzez przekładnię redukcyjną (30) i podwójny kardan (31).

5. Zawór przerzutowy według zastrz. 4, znamienny tym, że w pokrywie (44) zamykającej suwak (2) od strony silnika krokowego (29) są otwory (43).

6. Zawór przerzutowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że każda szczelina (6) w obudowie (3) ma od spodu obramowanie (45) wzdł uż cał ej szczeliny z przymocowanego do niej drutu.

7. Zawór przerzutowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kolektor (9) ma grodzie na pomiar (7) i na spływ (8) ułożone naprzemiennie i odseparowane od siebie płytami (37) dopasowanymi z luzem do obudowy (3), a od dołu oparte są o półkolistą, rynnową podstawę (38) kolektora (9), przy czym wewnątrz każdej grodzi na pomiar (7) jest listwa spływowa (39) stanowiąca jej dno i kierują ca strumień cieczy do zbiornika pomiarowego (35), a w każ dej grodzi na spł yw (8) jest listwa (39) stanowiąca jej dno i umieszczona po przeciwnej stronie, niż w grodziach na pomiar (7), kierująca strumień cieczy do kanału spływowego (36).