CZ289630B6 - Průtokový regulační ventil - Google Patents

Abstract

Pr tokov² regula n ventil (1) s prvn m krtic m m stem pro regulaci tlakov diference za druh²m krtic m m stem na konstantn hodnotu pomoc hydraulick ho pohonu (12), kter² m membr nu (11), jej jedna strana tvo° st nu prvn tlakov komory (13), kter je spojena se vstupn m prostorem (2) pr tokov ho regula n ho ventilu (1), a jej druh strana tvo° st nu druh tlakov komory (15), kter je spojena s prostorem (18) za druh²m krtic m m stem. Membr na (11) je spojena ty kou (10) s regula n ku elkou (9), kter je sou st prvn ho krtic ho m sta. Druh krtic m sto je uspo° d no ve stejn m ventilov m pouzd°e (7) jako prvn krtic m sto. Druh krtic m sto je tvo°eno ku elkou (4), kter je uspo° d na axi ln posuvn v i otvoru (5) a je propojena s ventilov²m pohonem pomoc ventilov ho v°etena (21). Ku elka (4) sest v alespo ze dvou jednotliv²ch d l (22, 23), uspo° dan²ch vz jemn posuvn pro zm nu · inn ho pr °ezu druh ho krtic ho m sta.\

Description

Vynález se týká průtokového regulačního ventilu s prvním škrticím místem pro regulaci tlakové diference za druhým škrticím místem na konstantní hodnotu pomocí hydraulického pohonu, kteiý má membránu, jejíž jedna strana tvoří stěnu první tlakové komory, která je spojena se vstupním prostorem průtokového regulačního ventilu, a jejíž druhá strana tvoří stěnu druhé tlakové komory, která je spojena s prostorem za druhým škrticím místem, přičemž tato membrána je spojena tyčkou s regulační kuželkou, která je součástí prvního škrtícího místa a druhé škrticí místo je uspořádáno ve stejném ventilovém pouzdře jako první škrticí místo, přičemž druhé škrticí místo je tvořeno kuželkou, která je uspořádána axiálně posuvně vůči otvoru a je propojena s ventilovým pohonem pomocí ventilového vřetena.

Dosavadní stav techniky

Proudění kapalin je třeba regulovat například v topných zařízeních. Přitom má být průtočný objem nezávislý na panujícím rozdílu tlaků. Pro řešení tohoto úkolu je například v publikaci Recknagel. Sprenger. Honmann: Tachenbuch fur Heizungund Klimatechnik“, vydání 92/93, str.433, obr. 223-25, popsáno sériové zapojení omezovače tlaku a regulátoru průtočného množství. Omezovačem tlaku je v tomto případě ventil, který likviduje tolik tlaku, že mezi vstupem a výstupem regulátoru průtočného množství je konstantní rozdíl tlaků. V takovém případě při použití ventilu jako regulátoru množství, existuje definovaný vztah mezi nastavením ventilu a průtokem.

Ventil, použitý jako regulátor množství, vykazuje stanovený průtok při maximálním otevření. Tento nejvyšší možný průtok je pro mnohé případy použití příliš velký. Z toho důvodu mají takové regulátory množství zařízení omezující průtok. Omezení průtočného množství se přitom dosahuje omezením zdvihu. Tímto omezením zdvihu zůstává k dispozici ovšem ještě menší přestavný rozsah, což je nevýhodné s ohledem na regulační vlastnosti.

Cílem vynálezu je vytvořit kompaktní průtokový regulační ventil, který jakožto regulační ventil tlaku, činí průtok nezávislým na tlakovém rozdílu, takže průtok je jednoznačnou funkcí stupně otevření ventilu, a omezení průtoku je uzpůsobeno tak, že plný rozsah regulace zůstává zachován.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje průtokovým regulačním ventilem s prvním škrticím místem pro regulaci tlakové diference za druhým škrticím místem na konstantní hodnotu pomocí hydraulického pohonu, který má membránu, jejíž jedna strana tvoří stěnu první tlakové komory, která je spojena se vstupním prostorem průtokového regulačního ventilu, a jejíž druhá strana tvoří stěnu druhé tlakové komoiy, která je spojena s prostorem za druhým škrticím místem, přičemž tato membrána je spojena tyčkou s regulační kuželkou, která je součástí prvního škrticího místa a druhé škrticí místo je uspořádáno ve stejném ventilovém pouzdře jako první škrticí místo, přičemž druhé škrticí místo je tvořeno kuželkou, která je uspořádána axiálně posuvně vůči otvoru a je propojena s ventilovým pohonem pomocí ventilového vřetena, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kuželka sestává alespoň ze dvou jednotlivých dílů, uspořádaných vzájemně posuvně pro změnu účinného průřezu druhého škrticího místa.

-1 CZ 289630 B6

Podle výhodného provedení je první díl kuželky pevně spojen s ventilovým vřetenem, zatímco druhý díl kuželky je na ventilovém vřetenu upevněn axiálně posuvně.

Podle dalšího výhodného provedení má druhý díl kuželky ve vnitřním vrtání závit, který zasahuje 5 do závitu na ventilovém vřetenu.

Podle jiného výhodného provedení je druhý díl kuželky je opatřen pojistkou proti otáčení vůči ventilovému vřetenu.

Pojistka proti otáčení pro druhý díl kuželky je s výhodou tvořena kolíčkem, upevněným na druhém dílu kuželky, a zasahujícím do drážky, uspořádané proti ventilovému pouzdru.

Pro vyvození změny vzdálenosti mezi díly kuželky je s výhodou na ventilovém vřetenu upevněno ozubené kolo, které je v záběru se šnekovým kolem na otočné hřídeli.

Otočná hřídel může být s výhodou propojena s regulačním motorem, opatřeným regulátorem.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 - řez průtokovým regulačním ventilem.

Obr. 2a a 2b - schémata průřezu, určujícího průtok.

Obr. 3 - průtokový diagram.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je průtokový regulační ventil 1, jehož vstupním prostorem 2 vstupuje proudící médium do průtokového regulačního ventilu 1 a jeho výstupním prostorem 3 průtokový regulační ventil 1 zase opouští, což je také označeno šipkou. Mezi vstupním prostorem 2 a výstupním prostorem 3 jsou uspořádána v sérii dvě škrticí místa. Druhé škrticí místo je tvořeno kuželkou 4, která spolupůsobí s druhým otvorem 5 dvousedlové klece 6. Kuželka 4 je vůči dvousedlové kleci 6 pohybli35 vá, což umožňuje regulaci stupně otevření ventilu.

Dvousedlová klec 6 je pevně spojena s ventilovým pouzdrem 7. Na straně ležící proti druhému otvoru 5 je dvousedlová klec 6 opatřena prvním otvorem 8. Pohyblivě vůči tomuto prvnímu otvoru 8 je uspořádána regulační kuželka 9. Tato regulační kuželka 9 je spojena tyčkou 10 40 s membránou U. Membrána 11 je součástí hydraulického pohonu 12, který přestavuje regulační kuželku 9 vůči prvnímu otvoru 8. Toto ovládání je umožněno tím, že na membránu 11 působí jednak vstupní tlak a jednak tlak uvnitř dvousedlové klece 6. Aby se dosáhlo tohoto působení, je k dispozici první tlaková komora 13, spojená se vstupním prostorem 2 vedením 14. Druhá tlaková komora 15 je spojena s prostorem první tlakové komory 13 uvnitř dvousedlové klece 6 45 vrtáním 16 a příčným vrtáním 17 v tyčce 10.

S ventilovým pouzdrem 7 je spojeno vodicí pouzdro 19, které jednak slouží k vedení regulační kuželky 9, a jednak jako opěra pro regulační pružinu 20. Tato regulační pružina 20 určuje požadovanou hodnotu tlakové diference, na kterou toto zařízení reguluje. Její síla se přičítá k síle, 50 kterou působí regulační kuželka 9 na membránu 11. Proti této síle působí síla, jež vzniká jako důsledek tlaku pl, panujícího ve vstupním prostoru 2. Stoupá-li tlak pl ve vstupním prostoru 2, stoupá také tlak v první tlakové komoře 13. Tento stoupající tlak pohybuje membránou 11 tak daleko proti regulační pružině 20, až je opět dosaženo rovnováhy sil. Současně se pohybem membrány 11 prostřednictvím tyčky 10 pohybuje regulační kuželka 9 ve směru k prvnímu otvoru

-2CZ 289630 B6

8, takže tlak p2 uvnitř dvousedlové klece 6, tedy tlak v prostoru 18, stoupá stejnou měrou jako tlak pl ve vstupním prostoru 2. Tlaková diference mezi vstupním prostorem 2 a prostorem 18 zůstává konstantní.

Tím zůstává také konstantní tlak za dříve zmíněným druhým škrticím místem, tvořeným kuželkou 4 a druhým otvorem 5 dvousedlové klece 6. Tím je dosaženo toho, že změna stupně otevření ventiluje nezávislá na tlakové diferenci.

Vlastním regulačním orgánem průtoku je toto druhé škrticí místo. Podle vynálezu je toto druhé škrticí místo vytvořeno tak, že je možné omezení průtoku bez omezení zdvihu, takže vždy může být využit plný zdvih, což je příznivé s ohledem na regulační vlastnosti. Toho je dosaženo tvarem kuželky 4.

Regulační orgán pro průtok sestává z této kuželky 4, která je upevněna na ventilovém vřetenu 21. Axiálním pohybem ventilového vřetena 21 se může známým způsobem měnit průtok. K tomu slouží na obr. 1 nezobrazený pohon ventilu libovolné konstrukce. Tento pohon ventilu umožňuje vykonávat zdvih H vřetena mezi oběma koncovými polohami zavřeno a plně otevřeno. Pohon ventiluje zpravidla souvislý, takže mezi oběma koncovými polohami jsou možné libovolné mezipolohy.

Podle vynálezu sestává kuželka 4 z prvního dílu 2 kuželky 4 pevně spojeného s ventilovým vřetenem 21 a druhého dílu 23 kuželky 4, který je s ním souosý a může zaujímat různé polohy. Tím je dosaženo toho, že vzdálenost mezi prvním dílem 22 kuželky 4 a druhým dílem 23 kuželky 4 je proměnlivá. Vlastní provedení této polohovatelnosti může být různé. Na obr. 1 je znázorněno jedno z možných provedení, podle kterého je ventilové vřeteno 21 v oblasti druhého dílu 23 kuželky opatřeno závitem 24. Druhý díl 23 kuželky 4 má ve svém vnitřním vrtání odpovídající závit. Ve druhém dílu 23 kuželky 4 je upevněn kolíček 25, který zasahuje do vodicí drážky 26, vytvořené v čepu 27. Čep 27 je pevně spojen s dvousedlovou klecí 6.

Tímto uspořádáním se dosahuje toho, že při otáčivém pohybu ventilového vřetena 21 se vzdálenost mezi prvním dílem 22 kuželky 4 a druhým dílem 23 kuželky 4 mění. Při otáčení jedním směrem se vzdálenost zvětšuje, při otáčení opačným směrem se vzdálenost zmenšuje.

Na obr. 2a a 2b, na kterých stejné vztahové značky označují stejné součásti jako na obr. 1, jsou znázorněny různé vzdálenosti mezi díly 22 a 23 kuželky 4, vzniklé výše popsaným způsobem. Při stejné poloze dolního prvního dílu 22 kuželky 4, pevně spojeného s ventilovým vřetenem 21, jsou polohy horního druhého dílu 23 kuželky 4 různé. Na obr. 2a je vzdálenost mezi oběma díly 22, 23 kuželky 4 velká, na obr. 2b je podstatně menší. Z toho vyplývá, že přes stejnou polohu vřetena je průtok na obr. 2b menší než v případě obr. 2a.

Změny vzdálenosti mezi díly 22, 23 kuželky 4 otáčivým pohybem ventilového vřetena 21 (obr. 1) se dosahuje tím, že s ventilovým vřetenem 21 je pevně spojeno ozubené kolo 28. Do ozubení tohoto ozubeného kola 28 zasahuje šnekové kolo 30 upevněné na hřídeli 29. Hřídel 29 je poháněna buď ručně, nebo výhodně, nezakresleným regulačním motorem. Využití motorového pohonu umožňuje dálkovou regulaci, přičemž přestavování může být řízeno regulátorem. To je výhodné u větších zařízení, kde je třeba ovládat více průtokových regulačních ventilů L Tak je například možno řídit omezování průtokového objemu dálkově jednou centrálou. Toto řešení otvírá nové možnosti centrálního řízení větších zařízení. Například dálková výtopna může ovlivňovat maximální omezení průtokového množství u odběratelů a tak reagovat na neobvyklé situace, jako mimořádně chladné období nebo snížení výkonu v dálkové výtopně.

Popsaný průtokový regulační ventil 1 je uzpůsoben tak, že při neovládaném pohonu ventilu přechází samočinně do koncové polohy zavřeno. K tomu slouží známým způsobem tlačná

-3 CZ 289630 B6 pružina 1_, která se opírá na jednom konci o ventilové pouzdro 7 a na druhém konci o tlačnou desku 32. spojenou s ventilovým vřetenem 21.

Pro úplnost se ještě podotýká, že regulační kuželka 9 je opatřena vrtáním 3, sloužícím k tlako5 vému odlehčení. Tímto tlakovým odlehčením se známým způsobem kompenzuje síla působící na regulační kuželku 9.

Na obr. 3 je znázorněn průtokový diagram. Čarami je vyjádřena závislost průtoku na zdvihu vřetena. První křivka A zobrazuje průtočnou charakteristiku při velké vzdálenosti dílů 22, 23 10 kuželky 4 podle obr. 2a a druhá křivka B ji zobrazuje při menší vzdálenosti podle obr. 2b.

Jmenovitý průtok průtokovým regulačním ventilem 1 je dán největší nastavitelnou vzdáleností dílů 22, 23 kuželky 4 při největším zdvihu ventilového vřetena 21 vůči zavřené poloze. Zmenšením vzdálenosti dílů 22, 23 kuželky 4 nestává účinné snížení průtoku v celém rozsahu přestavo15 vání ventilového vřetena 21.

Jak při největší možné vzdálenosti dílů 22, 23 kuželky 4, tak i při každé menší vzdálenosti je k dispozici plný zdvih ventilového vřetena 21. Tím se dosahuje toho, že plný rozsah přestavení ventilového vřetena 21, tedy plný regulační rozsah, je vždy k dispozici.

Claims (5)

1. Průtokový regulační ventil (1) s prvním škrticím místem pro regulaci tlakové diference za druhým škrticím místem na konstantní hodnotu pomocí hydraulického pohonu (12), který má membránu (11), jejíž jedna strana tvoří stěnu první tlakové komory (13), která je spojena se 30 vstupním prostorem (

2) průtokového regulačního ventilu (1), a jejíž druhá strana tvoří stěnu druhé tlakové komory (15), která je spojena s prostorem (18) za druhým škrticím místem, přičemž tato membrána (11) je spojena tyčkou (10) s regulační kuželkou (9), která je součástí prvního škrticího místa a druhé škrticí místo je uspořádáno ve stejném ventilovém pouzdře (7) jako první škrticí místo, přičemž druhé škrticí místo je tvořeno kuželkou (4), která je uspořádána 35 axiálně posuvně vůči otvoru (5) a je propojena s ventilovým pohonem pomocí ventilového vřetena (21), vyznačující se tím, že kuželka (4) sestává alespoň ze dvou jednotlivých dílů (22, 23), uspořádaných vzájemně posuvně pro změnu účinného průřezu druhého škrtícího místa.

40 2. Průtokový regulační ventil podle nároku 1, vyznaču j icí se tím, že první díl (22) kuželky (4) je pevně spojen s ventilovým vřetenem (21), zatímco druhý díl (23) kuželky (4) je na ventilovém vřetenu (21) upevněn axiálně posuvně.

3. Průtokový regulační ventil podle nároku 2, vyznačující se tím, že druhý díl (23) 45 kuželky (4) má ve vnitřním vrtání závit, který zasahuje do závitu na ventilovém vřetenu (21).

4. Průtokový regulační ventil podle nároku 3, vyznačující se tím, že druhý díl (23) kuželky (4) je opatřen pojistkou proti otáčení vůči ventilovému vřetenu (21).

50 5. Průtokový regulační ventil podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se tím , že pojistka proti otáčení pro druhý díl (23) kuželky (4) je tvořena kolíčkem (25), upevněným na druhém dílu (23) kuželky, a zasahujícím do drážky (26), uspořádané proti ventilovému pouzdru (7).

-4CZ 289630 B6

6. Průtokový regulační ventil podle jednoho znároků 2 až 5, vy z n ač uj í c í se tím, že na ventilovém vřetenu (21) je upevněno ozubené kolo (28), které je v záběru se šnekovým kolem (30) na otočné hřídeli (29) pro vyvození změny vzdálenosti mezi díly (22,23) kuželky (4).

5 7. Průtokový regulační ventil podle nároku 6, vyznačující se tím, že otočná hřídel (29) je propojena s regulačním motorem, opatřeným regulátorem.