PL241636B1 - Zawór do cieczy i gazów z podwójną niezależną regulacją przepływu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zawór do cieczy lub gazów z regulacją przepływu w proporcji liniowej przedstawiony na rysunku, charakteryzujący się tym że oprócz dźwigni "zamknij - otwórz" posiada dodatkową niezależną regulację pozwalającą na zwielokrotnienie przepływu co powoduje że może on jeden zastąpić zespół zaworów różnych wielkości.

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór do cieczy i gazów charakteryzujący się tym, że jeden element zamykający jest mechanicznie połączony z dwoma pokrętłami, które niezależnie od siebie mogą poruszać tym elementem jednocześnie lub osobno w dwóch płaszczyznach, zamykając lub otwierając przelot.

Szczelina przepustowa posiada kształt bardzo dokładnego prostokąta, co pozwala na regulację przepływu medium w proporcji liniowej.

Zmiana przepływu następuje na skutek poszerzania lub zwężania tego prostokąta za pomocą elementu zamykającego, ale co znamienne - zarówno od strony dłuższego, jak i krótszego boku.

Można to określić, że zamykanie odbywa się zarówno wzdłuż, jak i w poprzek szczeliny, czyli krzyżowo. Każdy z tych ruchów jest uruchamiany osobnym pokrętłem, a oba są niezależne od siebie mechanicznie i można wykonywać je osobno jak i równocześnie w każdym kierunku.

Zawór przeznaczony jest do pracy w tych gałęziach przemysłu, gdzie wymagana jest wysoka dokładność regulacji dawkowania, takich jak:

• laboratoria, • przemysł farmaceutyczny, • przemysł naftowy, • przemysł kosmetyczny, • linie produkcji wodoru i mieszalnie gazów szlachetnych, • układy zasilania silników różnego typu.

Obecnie w przemyśle stosowana jest bardzo duża ilość wszelkiego rodzaju zaworów - zawory kulowe, iglicowe, zawory bezpieczeństwa, zawory typu zasuwa oraz wiele, wiele innych.

Wiele z nich ma bardzo ciekawe i skomplikowane rozwiązania, takie jak na przykład patent US.5964248 lub patent WO 2007/128880, jednak nawet one nie posiadają liniowej proporcji przepływu i możliwości podwójnej regulacji, ponieważ we wszystkich znanych i stosowanych dotychczas rozwiązaniach ich element zamykający porusza się tylko w jednej płaszczyźnie i jest poruszany jednym pokrętłem lub dźwignią.

Istotą wynalazku jest zawór z podwójną niezależną regulacją przepływu. Zawór jest skonstruowany tak, że elementem zamykającym szczelinę przepustową jest tuleja, która jest połączona jednocześnie z dwoma pokrętłami i zamyka lub otwiera szczelinę ruchem obrotowym po osi obrotu i ruchem wzdłuż osi obrotu. Oba te ruchy - ten poosiowy jak i ten wzdłuż osi obrotu - są niezależna od siebie mechanicznie i można wykonywać manewry obydwoma pokrętłami osobno lub jednocześnie w każdą stronę, bez blokowania się wzajemnego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia kompletny „zawór do cieczy i gazów z niezależną regulacją” w przekroju.

Zawór składa się z grubościennej zewnętrznej obudowy odpornej na wysokie ciśnienia i części wewnętrznej, czyli mechanizmu otwierającego i zamykającego przepływ medium. Obudowa jest złożona z trzech części: grubościennej tulei (22), która z jednej strony jest zamknięta kryzą (21) a z drugiej strony korpusem (3), który stanowi główny element mechanizmu zamykania i otwierania. Wszystkie te trzy części są skręcone śrubami (24) o odpowiedniej wytrzymałości.

W grubościennej tulei obudowy (22) jest wywiercony otwór wlotowy (1), którym medium dostaje się do wewnątrz i wypełnia całą przestrzeń wewnątrz obudowy.

Obudowa musi być niezwykle odporna na wysokie ciśnienia, ponieważ w położeniu zamkniętym ciśnienie działa rozrywająco na całą jej powierzchnię wewnętrzną.

Na rysunku ( Fig. 1) zawór jest pokazany w pozycji zamkniętej.

Ciśnienie dostarczone otworem (1), aby się wydostać - musi otworem (6) dostać się do kanału (4), aby nim powędrować do otworu wylotowego (2), a widzimy, że otwór (6) nie pokrywa się z kanałem (4), tylko jest względem niego przesunięty.

Otwór (6) jest wywiercony w tulei (5), która jest elementem ruchomym zamykającym i otwierającym przepływ. Tuleja (5), poruszając się po korpusie (3), powoduje, że wywiercony w niej otwór (6) nachodzi na kanał (4) lub nie. W dalszej części będzie ona nazywana tuleją zamykającą. Od tych dwóch elementów: korpusu (3) i tulei zamykającej (5) jest zależne zamykanie i otwieranie przepływu oraz utrzymanie właściwej szczelności.

Korpus (3) pokazuje w dwóch rzutach Fig. 2, a tuleję zamykającą (5) pokazuje w dwóch rzutach Fig. 5.

PL 241 636 B1

Jednym z bardzo ważnych szczegółów budowy tego zaworu jest to, że otwór (6) wyfrezowany w tulei zamykającej (5) ma kształt bardzo dokładnego prostokąta, który pokrywa się kształtem i wymiarami z współpracującym z nim otworem kanału wylotowego (4) wywierconego w korpusie (3).

Powoduje to, że geometria otworu przelotowego tworzy zawsze prostokąt w każdej fazie otwarcia, co pozwala na liniową proporcję regulacji przepływu. Jest to obok podwójnej niezależnej regulacji drugą najważniejszą cechą tego zaworu. Dlatego w dalszej części opisu otwór ten będzie nazywany szczeliną przelotową.

Tuleja zamykająca (5), poruszając się po korpusie (3), nasuwa szczelinę (6) na szczelinę kanału (4) ruchem obrotowym po obwodzie, jak również ruchem posuwisto-zwrotnym wzdłuż osi obrotu, a oba te ruchy są niezależna od siebie i można je wykonywać osobno lub jednocześnie w każdym kierunku, co stanowi zasadę działania podwójnej niezależnej regulacji.

Mechanizm sterujący tuleją zamykającą (5) wygląda następująco: w osi korpusu (3) znajduje się wielostopniowy otwór w dwóch częściach gwintowany, co pokazuje Fig. 2.

W otwór gwintowany o większej średnicy wykonany od zewnętrznej strony korpusu (3) wkręcony jest znormalizowany uszczelniacz (13) stosowany przy butlach gazowych o wysokim ciśnieniu, który w tym przypadku spełnia rolę pokrętła (14) regulującego ruch poprzeczny tulei (5), natomiast w gwintowanym otworze o mniejszej średnicy już wewnątrz korpusu (3) znajduje się śruba (10) z długim kwadratowym otworem wewnątrz, do którego suwliwie dopasowana jest przedłużona kwadratowa oś uszczelniacza (12) wkręconego wcześniej. Kręcenie osią uszczelniacza (14) powodować będzie zmianę odległości śruby (10) od uszczelniacza, ale jego kwadratowa oś (12) będzie swobodnie przemieszczać się w tym czasie wewnątrz śruby, nie powodując blokowania.

Śruba (10) po stronie przeciwnej do osi (12) posiada podtoczenie, na które nałożone są dwa małe łożyska oporowe (9), oraz posiada gwint pod nakrętkę (11), aby zabezpieczyć je przed zsunięciem się.

Tuleja (5) nałożona na walcowy korpus (3) jest połączona doczołowo na stałe z kształtową kryzą (23).

Kryza posiada w środku otwór o średnicy o 1 mm większy od średnicy podtoczenia śruby (10), aby się z nią nie stykała.

Kryza jest nałożona jest wewnętrznym otworem na podtoczenie pomiędzy dwa łożyska oporowe (9) i zablokowana nakrętką (11). Połączenie kryzy (23) ze śrubą (10) działa jak popychacz - śruba (10), obracając się, nie przenosi na kryzę (23) ruchu obrotowego, tylko przepycha ją za pomocą łożysk oporowych (9) w dowolnym kierunku w zależności od kierunku kręcenia.

Powoduje to, że gdy kręcimy osią uszczelniacza (12), to za pośrednictwem śruby (10) i łożysk oporowych (9) przesuwamy tuleję (5) po korpusie (3) tam i z powrotem, nasuwając szczelinę tulei (6) na szczelinę otworu przelotowego korpusu (4), otwierając przepływ. Zamykamy ruchem przeciwnym. Jest to pierwsza regulacja.

Kryza (23), przykręcona jedną stroną do tulei (5), ma po przeciwnej stronie wkręcone na stałe wałki (19) zazębione suwliwie z tulejkami drugiej części sprzęgła - elementu (18),co powoduje, że jest ona sprzęgłem kłowym mogącym dowolnie zmieniać dystans, wałki (19) wchodzą suwliwie do tulejek elementu (18). Element (18) jest połączony na stałe z pokrętłem (16), za pomocą którego tuleja (5) jest poruszana ruchem obrotowym po obwodzie korpusu (3), zamykając lub otwierając szczelinę przelotową (4).

Tuleja (5) w czasie ruchu posuwisto-zwrotnego uruchamianego pokrętłem (14) porusza się w przestrzeni (20), aby o nic nie blokowała, a wałki (19) wchodzą do tulejek elementu (18).

Jest to druga, niezależna od pierwszej możliwość sterowania tuleją (5).

Łożyska oporowe (9) sprawiają, że ruch obrotowy tulei (5) po korpusie (3) uruchamiany pokrętłem (16) nie przenosi się na śrubę (10) i pokrętło (14), a ruch obrotowy śruby (10) i pokrętła (14) nie przenosi się na tuleję (5), przenosi na nią wyłącznie ruch posuwisto-zwrotny.

Daje to całkowitą niezależność od siebie obu tych ruchów.

Rozwiązanie takie daje konkretne korzyści, których nie mają inne zawory.

1. Kształt szczeliny gwarantuje regulację przepływu medium w proporcji liniowej.

2. Pozwala na niezwykle dokładną regulację przepływu i możliwość jego korekty w trakcie pracy, bez konieczności zatrzymywania procesu technologicznego lub manipulacji dźwignią zamykania.

3. Pozwala na dokładne ustawienie wartości początkowej przepływu w pozycji pełnego otwarcia, co jest niezwykle ważne przy ustawieniu proporcji - w przypadku mieszania wielu składników i dostosowania do wymogów technologicznych.

PL 241 636 B1

4. Zawór zastosowany w linii technologicznej posiada zdolność zastąpienia kilku zaworów od dużego do małego w zależności do potrzeb bez konieczności wymiany na inny.

5. Podwójna regulacja pozwala na łatwe zintegrowanie zaworu z automatycznymi lub mechanicznymi systemami sterowania w liniach produkcyjnych.

6. Konstrukcja zaworu sprawia, że w miarę wzrostu ciśnienia roboczego w pozycji zamkniętej nie wzrasta opór tarcia, co stanowi stały problem zaworów wysokociśnieniowych. Problem ten został wyeliminowany już na etapie projektowania i zawór pracuje lekko i płynnie zarówno przy ciśnieniu 5, jak i 350 bar.

7. Zawór posiada prosty i niezawodny system kasowania luzu i utrzymywania szczelności.

Zastosowanie tego zaworu w przemyśle pozwoli na rozwiązanie wielu istniejących do dzisiaj problemów dotyczących dokładności regulacji przepływów, trudności z adaptacją do linii technologicznych oraz doboru przepustowości.

Claims (1)

1. Zawór do cieczy i gazów z dodatkową niezależną regulacją przepływu znamienny tym, że: tuleja (5) zamykająca szczelinę przepustową (4) ruchem wokół osi obrotu za pomocą dźwigni zamykania (16), jest dodatkowo połączona z pokrętłem (14), które niezależnie przesuwa tuleję (5) wzdłuż osi obrotu i zamyka lub otwiera szczelinę (4) niezależnie od położenia dźwigni zamykania (16).