SK283609B6 - Guľový ventil - Google Patents

Abstract

Guľový ventil pre prúdiace kvapaliny, obzvlášť vodu, určený na používanie, napr. do zariadení vyrábajúcich sneh, sa skladá z ventilového puzdra (1), ktorý má prechod (3) toku, ďalej z ventilového sedla (9), ktoré je umiestnené v prechode (3), z ventilovej gule (10), ktorá je pohybovateľná od a zároveň k ventilovému sedlu (9), a z prostriedkov (4) riadiacich pohon sily, ktoré majú piestnicu (20) na pôsobenie na ventilovú guľu (10), pohybovateľnú v obežnej dráhe (11) vo ventilovom puzdre (1), trasa, ktorej vedie od ventilového sedla (9) šikmo zozadu von, proti prúdu toku vody, a v ktorej vytvorené prostriedky (4) riadiace pohon sily sú s piestnicou (20) usporiadané tak, aby boli schopné posúvať ventilovú guľu (10) smerom von od ventilového sedla (9) a do jej obežnej dráhy (11). Piestnica (20) je usporiadaná tak, aby pôsobila na ventilovú guľu (10) v prvom štádiu otvárania ventilu, takže guľa sa čiastočne vyroluje z ventilového sedla (9). Časť ventilového sedla (9) tvorí ventilový tesniaci kruh (14) z vysokoelastického materiálu s kovovým krúžkom (16), ktorý vypĺňa vnútorný povrch a zadné ukončenie ventilového tesniaceho kruhu (14). ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka guľového ventilu, ktorý môže byť jednoducho ovládateľný manuálnym úkonom použitím elektrických, pneumatických alebo hydraulických prostriedkov.

Doterajší stav techniky

Sú známe viaceré rôzne typy ventilov užitočné na uvedený cieľ, napríklad tanierové ventily, kužeľovité ventily, rotovateľné ventily s prechodom na prietok tekutín vo ventilovej guli. Všetky takéto ventily sú nevýhodné na používanie pre tekutiny pod vysokým tlakom. Tlak z tekutiny môže totiž spôsobovať problémy pri otváraní ventilu, keďže otváranie sa vykonáva pohybom do opačného smeru oproti tlaku tekutiny; takisto môže byť zložité ventil zatvoriť v studenom stave, keďže tekutina, v závislosti od tlaku pôsobiaceho oproti ventilovému kotúču alebo kužeľu, má tendenciu spôsobovať rýchly a násilný pohyb zatvorenia; v mnohých prípadoch tlak tekutiny oproti ventilovému kužeľu alebo oproti otáčavej ventilovej guli môže spôsobiť vysoké trenie, ktoré musí byť prekonané; v niektorých prípadoch môže mať vysoký tlak tekutiny tendenciu zapríčiňovať neúmyselné čiastočné otvorenie ventilu; rýchly pohyb tekutiny pod vysokým tlakom môže tiež spôsobiť tvorenie dutín tak v kuželi ventilu, ako aj vo ventilovom puzdre. Ďalej, mnohé známe ventily sú také veľké, že nie sú vhodné na použitie do zariadení na výrobu snehu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje guľový ventil pre tekutiny skladajúci sa z ventilového puzdra s prechodom toku tekutiny, ventilového sedla, umiestneného v prechode ventilovej gule, ktorá je pohybovateľná od a zároveň k ventilovému sedlu, a z prostriedkov na riadenie pohonu sily na jednoduché pôsobenie na ventilovú guľu, ktorého podstata spočíva v tom, že ventilová guľa je pohybovateľná v obežnej dráhe vo ventilovom puzdre, pričom obežná dráha vedie od ventilového sedla šikmo dozadu von, proti prúdu toku tekutiny, a ďalej obsahuje prostriedky na riadenie pohonu sily s piestnicou na poháňanie ventilovej gule smerom od ventilového sedla a do jej obežnej dráhy. Vo výhodnom uskutočnení obežná dráha ventilovej gule vo ventilovom puzdre sa rozkladá v uhle v rozsahu od 10 do 30°, výhodne od 15 do 25°.

V ďalšom výhodnom uskutočnení piestnica prostriedkov na riadenie pohonu sily je usporiadaná v rovnakom smere, ako je axiálny smer obežnej dráhy ventilovej gule vo ventilovom puzdre.

V ďalšom výhodnom uskutočnení ventilová guľa je voľne pohybovateľná medzi ventilovým sedlom a zakončením obežnej dráhy pre ventilovú guľu, pričom obežná dráha ventilovej gule má dĺžku väčšiu, ako je priemer ventilovej gule.

V ďalšom výhodnom uskutočnení v kontakte s ventilovou guľou sú prostriedky na riadenie pohonu sily obsahujúce hydraulický valec s piestom, ako aj s piestnicou na uzatváranie v jej zasunutej polohe a úplné exponovanie prechodu toku pri jej vysunutej polohe.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je piestnica usporiadaná a umiestnená vo vzťahu k ventilovej guli, pri jej uzatvorenej polohe, na zaberanie ventilovej gule pozdĺž imaginárnej línie prechádzajúcej mierne dozadu stredu gule.

Výhodné je, keď ventilové sedlo a obežná dráha pre ventilovú guľu majú líniu smeru piestnice, po vytlačení ventilovej gule z ventilového sedla, v strede gule.

Výhodné je tiež, keď ventilové sedlo obsahuje ventilový tesniaci kruh z vysokoelastického materiálu a podporný kovový kruh, ktorý vypína vnútorný povrch a dolné zakončenie ventilového tesniaceho kruhu, pričom ventilový tesniaci kruh s podporným kovovým krúžkom sú umiestnené v drážke prechodu toku.

V ďalšom výhodnom uskutočnení hydraulický valec obsahuje vedenie piestnice a ďalej sa v ňom nachádza vysniaci výstupný otvor na pretekanie tekutiny medzi vedením piestnice a prechodom toku ventilového puzdra, ako aj ďalší vysúšací výstupný otvor na pretekanie hydraulického oleja do vedenia piestnice.

V ďalšom výhodnom uskutočnení ventilové puzdro na dolnej strane ventilových prostriedkov obsahuje vysúšací ventil na vysúšanie prebytočnej tekutiny z výstupnej strany ventilu, ak je ventil zatvorený.

Väčšinou bol ventil v doteraz uskutočnených testoch ovládaný hydraulickými prostriedkami. Guľový ventil ovládateľný hydraulickými prostriedkami bol vyvinutý v súvislosti s riešením problému ventilu s malými rozmermi, ktorý je užitočný na ovládanie tekutín, obzvlášť tekutín pod vysokým tlakom.

Špecifickejšie, vynález bol vyvinutý ako riešenie na zostrojenie ventilu, ktorý je vhodný na používanie do zariadení vyrábajúcich sneh, v ktorých cez ventil pretečie relatívne veľké množstvo vody pod vysokým tlakom, až do 40 barov, v ktorých sa musí dať ventil otvárať a zatvárať v studenom a pevnom stave a zároveň musí byť ventil schopný vydržať vysoký tlak a veľké množstvo pretekajúcej vody, ktorá sa vyskytuje napríklad v zariadeniach vyrábajúcich sneh.

Je očividné, že ventil môže byť podľa vynálezu použitý pre plyny, ako aj pre tekutiny, hoci bude v nasledujúcej časti väčšinou opisovaný ako ventil pre tekutiny, obzvlášť vodu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie vlastnosti a výhody vynálezu sú evidentné z nasledovného podrobného opisu uskutočnenia vynálezu. Obr.

zobrazuje prierez časti hydraulicky ovládateľného ventilu v stave uzatvorenia, obr. 2 zobrazuje rovnakým spôsobom ako obr. 1, ventil v stave jeho úplného otvorenia. Na obr. 3 je zväčšenie časti obr. 1, ktorá je ohraničená imaginárnou líniou. Obr. 4 zobrazuje schematicky, v piatich etapách pohyb ventilovej gule a pohyb uvádzajúci do činnosti hydraulickú piestnicu počas otvárania.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ventil zobrazený na obrázkoch sa vo všeobecnosti skladá z ventilového puzdra 1, s ventilovými prostriedkami usporiadanými v prechode 3 toku z hydraulických prostriedkov 4 na riadenie pohonu sily.

Ventilové puzdro 1 tvorí prechod 3 toku rozliehajúci sa priamo cez ventil od vstupného otvoru 5 cez ventilové prostriedky 2 až k výstupnému otvoru 6. So vstupným otvorom susedia spájajúce prostriedky 7 pre tekutiny pod vysokým tlakom, výpustný otvor je spojený s miestom spotreby tekutiny 8, ktorým môže byť, v prípade, že je miestom spotreby zariadenie vyrábajúce sneh, nadstavec s rozstrekovacou hlavicou na umelý sneh. Ventilové puzdro sa skla dá z ventilového sedla 9, ktoré je umiestnené v prechode 3 toku a proti ktorému sú ventilové sedlo a ventilový uzatvárací prvok 10 na zabezpečenie tesnenia. Vo ventilovom puzdre 1 je obežná dráha 11, v ktorej sa môže ventilová guľa 10 premiestniť pri otvorení ventilu tak, že sa vytlačí von z ventilového sedla 2, čo umožňujú hydraulické prostriedky

4. Na výrobné účely je obežná dráha 11 otvorená na vrchu ventilového puzdra 1 a uvedený otvor je uzatvorený závitovou päticou 12. Podľa vynálezu je obežná dráha 11 na guľu 10 usporiadaná v uhle v proti toku tekutiny v rozpätí od 10 do 30°, výhodne v rozpätí od 15 do 25°. Zámerom je, že ventilová guľa by sa mala samo-uzatvárať tak, že je uvedená do činnosti pomocou toku tekutiny v smere uzatvárania, použitím prvej poháňacej súčiastky smerovanej radiálne dovnútra centra prechodu 3 toku a druhej poháňacej súčiastky smerovanej k sedlu ventilu paralelne k smeru toku tekutiny. Obežná dráha 11 gule má v stave jej plného otvorenia takú dĺžku, že ventilová guľa 10 exponuje v podstate úplne prechod 3 toku. S cieľom ochrániť guľu 10 pred vyrolovaním sa z obežnej dráhy 11 (do vstupného otvoru 5) nachádza sa v prechode 3 toku blokovači kolík 13, ktorý susedí so vstupným otvorom 5. Ako zvyčajne, ventilové puzdro 1 tvoria napájacie prostriedky, napríklad napájacie otvory la, ktoré umožňujú pripevniť ventil na vhodné miesto.

Ako je najlepšie zobrazené na obr. 3 a 4, ventilové sedlo 9 tvorí ventilový tesniaci kruh 14, výhodne z vysokoelastického materiálu, ktorý je umiestnený v drážke 15 ventilového puzdra 1. Aby sa znížilo riziko vytlačenia tesneniaceho kruhu 14 mimo drážky 15, prietokom tekutiny s vysokou rýchlosťou a tlakom, často do 10 barov, tvorí časť ventilového tesniaceho kruhu 14 podporný kovový krúžok 16, napr. z nehrdzavejúcej ocele, tvaru hranatého priečneho rezu, ktorý vypína vnútorný povrch a zadné ukončenie ventilového tesniaceho kruhu 14. Podporný kovový krúžok 16 svojou radiálne von smerovanou uhlovou časťou vypína drážku 15 ventilového puzdra a jeho axiálna dĺžka je čiastočne kratšia ako dĺžka ventilového tesniaceho kruhu 14, takže ventilová guľa 10 vypína iba vysokoelastický kruh, najmä vnútorný zadný roh.

Hydraulické prostriedky 4 riadiace pohon sily sú pripevnené vo výklenku 17 ventilového puzdra 1, usporiadané postupne v línii s obežnou dráhou 11 ventilovej gule 10. Prostriedky ovládania zahŕňajú valec 18, v ktorom sa pohybuje piest 19 s piestnicou 20. Valec 18 je spojený s ventilovým puzdrom 1 schematicky indikovanými skrutkami. Na vycentrovanie a stabilizáciu piestnice 20 sa valec skladá z vedenia 21 piestnice 20, ktoré je umiestnené na konci valca susediaceho s prechodom toku. Na spodnej časti valca 18 sa nachádza hydraulické prepojenie 22 na zavedenie tekutiny pod tlakom do valca. Piestnica je prostredníctvom O-krúžkov utesnená tak proti vedeniu 21, ako aj proti ventilovému puzdru susediacemu s prechodom 3 toku. K vysušeniu vody, ktorá sa môže prípadne dostať do piestu cez prechod 3 toku, slúži vysúšací výstupný otvor 23 umiestnený nad vyšším zakončením vedenia 20 piestnice 20 a k vysušeniu oleja, ktorý môže byť stlačený do vedenia 21 slúži vysúšací výpustný otvor 24.

Tak ako naznačujú obrázky a ako je to najviac evidentné zo schematickej ilustrácie na obr. 4, piestnica 20 je v takom vzťahu k ventilovej guli 10, že ak je guľa v jej tzv. uzatvorenej pozícii, zamestná guľu. Takýto spôsob je uprednostňovaný v tom, že ventilová guľa 10 sa pri jej vytlačení z ventilového sedla 9 prostredníctvom piestnice 20, aspoň čiastočne roluje oproti vrchnému zakončeniu vysokoelastického tesniaceho kruhu 14. Táto funkcia chráni trenie a obaľuje tak ventilovú guľu 10, ako aj vysokoelastický ven tilový tesniaci kruh 14. Na obr. 4 je zobrazené, že ventilová guľa 10 je úspešne premiestnená stredom bližšie a bližšie po línii piestnice 20 pokračujúc premiestnením dopredu po obežnej dráhe 11 a záverečné posunutie gule dopredu piestnicou 20 prebieha priamo do stredu 25 gule 10. Funkcia otvorenia je takto vykonaná bezpečne, použitím relatívne malej sily. Pri zatvorení ventilu tlak vody posúva guľu 10 smerom dolu a v prechode 3 toku pohybom po prúde. Preto ventil funguje samo-zatváracím spôsobom. Aby sa vyhlo príliš rýchlemu a násilnému zatvoreniu ventilu, tlak hydraulického oleja vo valci 18 môže byť úspešne znížený, takže uzatvorenie ventilu prebieha jemne a ovládateľným pohybom.

Nastavenie hydraulických prostriedkov 4 riadiacich pohon sily tak, že piestnica 20 blokuje ventilovú guľu 10 v rôznych „otvorených“ pozíciách v prechode 3 toku, umožňuje v akejkoľvek špecifickej pozícii veľmi dobre riadiť tok tekutiny cez prechod 3 toku, ich nastavením od veľmi jemného stupňa až po maximum.

Aby sa zabránilo pretekajúcemu médiu, obzvlášť vode, zostávať v potrubí, napr. vo výstupnej strane ventilu, je ventilové puzdro, susediace so sedlom ventilu, zabezpečené vysušacím ventilom 26, ktorý sa otvorí, len čo je ventil zatvorený, takže prebytočná voda je vysušená.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Guľový ventil pre tekutiny skladajúci sa z ventilového puzdra s prechodom toku tekutiny, ventilového sedla, umiestneného v prechode ventilovej gule, ktorá je pohybovateľná od a zároveň k ventilovému sedlu, a z prostriedkov na riadenie pohonu sily na jednoduché pôsobenie na ventilovú guľu, vyznačujúci sa tým, že ventilová guľa (10) je pohybovateľná v obežnej dráhe (11) vo ventilovom puzdre (1), pričom obežná dráha (11) vedie od ventilového sedla (9) šikmo dozadu von, proti prúdu toku tekutiny, a ďalej obsahuje prostriedky (4) na riadenie pohonu sily s piestnicou (20) na poháňanie ventilovej gule (10) smerom od ventilového sedla (9) a do jej obežnej dráhy (H).
2. 2. Guľový ventil podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obežná dráha (11) ventilovej gule (10) vo ventilovom puzdre (1) sa rozkladá v uhle (v), po prúde toku tekutiny, v rozsahu od 10 do 30°, výhodne od 15 do 25°.
3. 3. Guľový ventil podľa nárokov I alebo 2, vyznačujúci sa tým, že piestnica (20) prostriedkov (4) na riadenie pohonu sily je usporiadaná v rovnakom smere, ako je axiálny smer obežnej dráhy (11) ventilovej gule (10) vo ventilovom puzdre (1).
4. 4. Guľový ventil podľa nároku 1, 2 alebo 3, vyznačujúci sa tým, že ventilová guľa (10) je voľne pohybovateľná medzi ventilovým sedlom (9) a zakončením obežnej dráhy (11) na ventilovú guľu (10), pričom obežná dráha (11) ventilovej gule (10) má dĺžku väčšiu, ako je priemer ventilovej gule (10).
5. 5. Guľový ventil podľa ktoréhokoľvek predchádzajúcich nárokov laž 4, vyznačujúci sa tým, že v kontakte s ventilovou guľou (10) sú prostriedky (4) na riadenie pohonu sily obsahujúce hydraulický valec (18) s piestom (19), ako aj s piestnicou (20) na uzatváranie v jej zasunutej polohe a úplné exponovanie prechodu toku (3) pri jej vysunutej polohe.
6. 6. Guľový ventil podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž 5, vyznačujúci sa tým, že piestnica (29) je usporiadaná a umiestnená vo vzťahu k ventilovej guli (10), pri jej uzatvorenej polohe, na zaberanie ventilovej gule (10) pozdĺž imaginárnej línie prechádzajúcej mierne dozadu stredu (25) gule (10).
7. 7. Guľový ventil podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že ventilové sedlo (9) a obežná dráha (11) na ventilovú guľu (10) majú líniu smeru piestnice (20), po vytlačení ventilovej gule (10) z ventilového sedla (9), v strede (25) gule (10).
8. 8. Guľový ventil podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž 7, vyznačujúci sa tým, že ventilové sedlo (9) obsahuje ventilový tesniaci kruh (14) z vysokoelastického materiálu a podporný kovový kruh (16), ktorý vypína vnútorný povrch a dolné zakončenie ventilového tesniaceho kruhu (14), pričom ventilový tesniaci kruh (14) s podporným kovovým krúžkom (16) sú umiestnené v drážke (15) prechodu (3) toku.
9. 9. Guľový ventil podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 8, vyznačujúci sa tým, že hydraulický valec (18) obsahuje vedenie (21) piestnice, a ďalej sa v ňom nachádza vysúšací výstupný otvor (23) na pretekanie tekutiny medzi vedením (21) piestnice (20) a prechodom (3) toku ventilového puzdra (1), ako aj ďalší vysúšací výstupný otvor (24) na pretekanie hydraulického oleja do vedenia (21) piestnice (20).
10. 10. Guľový ventil podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že ventilové puzdro (1) na dolnej strane ventilových prostriedkov (4) na riadenie pohonu sily obsahuje vysúšací ventil (26) na vysúšanie prebytočnej tekutiny (8) z výstupnej strany.