PL195924B1 - Zawór zwrotny z kulowym elementem zamykającym - Google Patents

Abstract

1. Zawór zwrotny z co najmniej jednym kulowym ele- mentem zamykajacym, którego korpus jest zaopatrzony w kanal przelotowy w ksztalcie luku lub kolana z wylotem i z co najmniej jednym wlotem zakonczonym pierscienio- wym gniazdem, na którym osadza sie kulowy element zamykajacy w polozeniu zamkniecia, a ponadto w kanal odchylony o srednicy wiekszej od srednicy kulowego ele- mentu zamykajacego, do którego on wchodzi w otwartym polozeniu zaworu, natomiast przy wlocie, w miejscu pola- czenia kanalu odchylonego z kanalem przelotowym korpus ma rozszerzony przekrój przestrzeni przeplywu, a kanal odchylony posiada przeslone, z otworem przelotowym polaczonym z wylotem kanalu przelotowego, ustalajaca kulowy element zamykajacy w polozeniu pelnego otwarcia, przy czym odcinek laczacy srodki kulowego elementu zamykajacego w polozeniach skrajnych, zamkniecia i pel- nego otwarcia, lezy na calej swej dlugosci wewnatrz kanalu odchylonego, a linia prosta przechodzaca przez srodek kulowego elementu zamykajacego, znajdujacego sie w polozeniu pelnego otwarcia, przechodzi przez kanal przelotowy na obu jego koncach, znamienny tym, ze kanal przelotowy (2) korpusu zaworu posiada pokrywe (7) w ksztalcie kolana, do której przylaczona jest przeslona (5) z otworem przelotowym (6) posiadajacym jednostronne gniazdo oporowe (8) i/lub dwustronne gniazdo oporowe (9). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór z kulowym elementem zamykającym, zwłaszcza przystosowany do instalacji pompowych ścieków.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 174 939 zawór zwrotny z kulowym elementem zamykającym, którego korpus jest zaopatrzony w kanał przelotowy z wylotem i wlotem zakończonym pierścieniowym gniazdem, na którym osadza się kulowy element zamykający w położeniu zamknięcia, a ponadto w kanał odchylony o średnicy większej od średnicy kulowego elementu zamykającego, do którego on wchodzi w otwartym położeniu zaworu, przy czym przy wlocie, w miejscu połączenia kanału odchylonego z kanałem przelotowym, korpus ma rozszerzony przekrój przepływu. W rozwiązaniu tym, wewnątrz korpusu zaworu, przed narożem łączącym kanał przelotowy z kanałem odchylonym, znajduje się dwustronne, symetryczne względem osi symetrii zaworu, zagłębienie, utworzone przez zewnętrzne wybrzuszenie ścianki korpusu. Badania eksploatacyjne zaworu według tego rozwiązania wykazały, że zarówno straty energii przepływu cieczy przez zawór, jak i drgania zaworu są znacznie mniejsze w porównaniu do znanych zaworów podobnego rodzaju.

Nie wyeliminowano jednak drgań zaworu, zwłaszcza przy przepływie dużego strumienia cieczy, lecz tylko je ograniczono. Drgania zaworu świadczą o zaburzonym przepływie cieczy, co jest przyczyną dodatkowych strat energii przepływu cieczy przez zawór.

Znane są również zawory zwrotne z kulowym elementem zamykającym, w których praktycznie wyeliminowano jego drgania.

Z brytyjskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku GB nr 2 222 230 znane są rozwiązania zaworów zwrotnych z umieszczoną na końcu kanału odchylonego przesłoną z otworem przelotowym, który jest połączony przewodem różnicowym z wylotem tego zaworu. W jednym z wykonań zawór ten posiada, na końcu kanału odchylonego, gniazdo oporowe do ustalania kulowego elementu zamykającego w pozycji pełnego otwarcia, przy czym gniazdo to ma znacznie większą średnicę od średnicy przewodu różnicowego. Niewielka różnica ciśnień pomiędzy ciśnieniem w kanale odchylonym, a ciśnieniem w przewodzie różnicowym wspomagana jest dużą powierzchnią oddziaływania na kulowy element zamykający od strony zmniejszonego ciśnienia w przewodzie różnicowym. Zwiększa się tym samym siłę docisku kulowego elementu zamykającego do gniazda oporowego, co zapewnia większą stabilność kulowego elementu zamykającego w pozycji pełnego otwarcia.

Zawór ten jest jednak nieprzydatny dla cieczy zanieczyszczonych częściami stałymi, które znajdują się w ściekach.

Znany jest ze szwajcarskiego opisu zgłoszenia wynalazku CH nr 300 291 zawór zwrotny posiada kanał przelotowy w kształcie kolana, gdzie linia prosta przechodząca przez środek kulowego elementu zamykającego, znajdującego się w położeniu pełnego otwarcia, przechodzi przez ten kanał na obu jego końcach.

Zawór ten posiada prowadnice kulowego elementu zamykającego w postaci dwóch bocznych żeber oraz środkową prowadnicę w postaci zakrzywionego przed wylotem żebra, które ogranicza maksymalne wychylenie się kulowego elementu zamykającego w stronę wylotu zaworu.

Rozwiązanie to jest nieprzydatne do zastosowania tego zaworu dla ścieków, zwłaszcza surowych, gdyż grubsze części stałe i włókniste, znajdujące się w ściekach, w trakcie przepływu przez zawór, zawieszają się zarówno na samym kulowym elemencie zamykającym jak i na zakrzywionej części prowadnicy. Prowadzi to do bardzo szybkiego zablokowania się zaworu i częstych sytuacji awaryjnych.

Znany jest także z brytyjskiego opisu zgłoszenia wynalazku GB nr 436 806 zawór zwrotny posiadający kanał przelotowy w kształcie kolana, gdzie linia prosta przechodząca przez środek kulowego elementu zamykającego, znajdującego się w położeniu pełnego otwarcia, przechodzi przez ten kanał na obu jego końcach.

Najistotniejszą z wad tego zaworu jest to, że kulowy element zamykający, w położeniu pełnego otwarcia, opiera się punktowo na dwóch przeciwległych prowadnicach a w trzecim punkcie opiera się o wybrzuszoną na zewnątrz ściankę korpusu. Ze względu na prostokątny kształt przekroju kanału przelotowego i kanału odchylonego, kulowy element zamykający, w położeniu pełnego otwarcia, jest intensywnie omywany przez przepływające medium ze wszystkich stron, co prowadzi do powstania silnych drgań kulowego elementu zamykającego i wywołuje hałas oraz drgania instalacji, na której znajduje się ten zawór. W przypadku użycia takiego zaworu do ścieków surowych zawierających większego rozmiaru części stałe i włókniste, to części te szybko blokują szczeliny pomiędzy wybrzuPL 195 924 B1 szoną ścianką kanału odchylonego a kulowym elementem zamykającym, prowadząc do zablokowania kulowego elementu zamykającego w jego położeniu pełnego otwarcia lub zacinania się w tym położeniu, co z kolei prowadzi do niekontrolowanych silnych uderzeń hydraulicznych.

W trakcie eksploatacji instalacji tłocznej pompowni ścieków następuje zarastanie powierzchni wewnętrznych korpusu zaworu zwrotnego osadem wydzielającym się ze ścieków, zwłaszcza w miejscach, gdzie prędkość przepływu jest mała. Prowadzi to do niepełnego otwierania się zaworu w trakcie jego eksploatacji, co powoduje niekontrolowany wzrost ciśnienia, a tym samym zwiększone zużycie energii, jak i samej pompy.

Równie newralgicznym punktem, podatnym na wytrącanie się zanieczyszczeń w rurociągu tłocznym instalacji pompowej, są wszelkie łuki lub kolana, które w celu ich okresowego czyszczenia posiadają niekiedy otwory wyczystkowe i/lub wymienne łukowe lub kolanowe pokrywy, zwłaszcza w hydrotransporcie mediów abrazywnych.

Zawory zwrotne z kulowym elementem zamykającym mocowane są często w pobliżu kolanowej stopy sprzęgającej strony tłocznej instalacji pompowej wyposażonej w zatapialną pompę typu odśrodkowego i w niezbędną armaturę. Dla niewielkich przekrojów przepływu, z zastosowaniem dwóch pomp z rozdrabniaczem, stosuje się również zintegrowane ze stopą sprzęgającą zawory zwrotne o wspólnym wylocie. Ponieważ dostęp do tych zaworów jest jeszcze bardziej utrudniony, stwarza to często kłopoty w ich eksploatacji.

Odmianą takiego rozwiązania jest zawór zwrotny w wykonaniu jako przełącznik obiegu dla dwóch pomp, który wyposażony jest w jeden kulowy element zamykający oraz w dwa wloty zakończone pierścieniowymi gniazdami. Sterowanie pracą tego zaworu odbywa się przez naprzemienne włączanie dwóch pomp połączonych stronami tłocznymi z jego dwoma wlotami, przy czym, po włączeniu jednej z pomp, kulowy element zamykający osadza się na alternatywnym wlocie, spełniającym rolę przesłony z otworem przelotowym.

Wadą tego rozwiązania, które przedstawione zostało w europejskim opisie zgłoszeniowym wynalazku EP 0 797 006 jest to, że kulowy element zamykający przemieszcza się praktycznie w tym samym kanale, co kanał przelotowy, wspólny dla dwóch odgałęzień strony tłocznej w kształcie litery „V”. Złożony tor przemieszczania się kulowego elementu zamykającego sprzyja jego zacinaniu się w kanale przelotowym, gdyż części stałe, znajdujące się w tym kanale, mogą skutecznie zablokować kulowy element zamykający. Ponieważ kanał przelotowy w kształcie litery „V”, jest prawie poziomy, sprzyja to wytrącaniu się części stałych ze ścieków, co praktycznie wyklucza zastosowanie tego rozwiązania dla pomp zatapialnych o swobodnym przelocie.

W wyniku głębokiej analizy dotychczasowego stanu techniki przeprowadzonych badań, pod kątem dalszego ograniczania oporów przepływu ośrodka przez zawór i wyeliminowania wibracji kulowego elementu zamykającego, opracowano nową konstrukcję zaworu według wynalazku.

W jednej z odmian zawór według wynalazku charakteryzuje się tym, że kanał przelotowy korpusu zaworu posiada pokrywę w kształcie łuku lub kolana, do której przyłączona jest przesłona z otworem przelotowym posiadającym jednostronne gniazdo oporowe lub dwustronne gniazdo oporowe.

Linia prosta, na której leży odcinek łączący środki kulowego elementu zamykającego w położeniach skrajnych, (zamknięcia i pełnego otwarcia), korzystnie przecina oś kanału przelotowego na obu jego końcach i przechodzi przez otwór przelotowy przesłony kanału odchylonego, w jego osi symetrii.

Pokrywa przyłączona jest równolegle do kanału odchylonego, w przybliżeniu na jego całej szerokości.

Pokrywa posiada, w miejscu łączenia się kanału przelotowego z kanałem odchylonym, krawędź wewnętrzną, stanowiącą prowadnicę kulowego elementu zamykającego, przechodzącą w łukowo wybrzuszoną powierzchnię wewnętrzną kanału odchylonego o promieniu równym promieniowi przekroju poprzecznego kanału odchylonego i zakończona jest ostrą krawędzią czołową.

Otwór przelotowy przesłony tworzy korzystnie z kanałem przelotowym zasadniczo owalny obszar wolnego przelotu o szerokości równej lub większej od szerokości kanału przelotowego.

W odmiennym wykonaniu do pokrywy przyłączona jest przesłona z otworem przelotowym posiadającym dwustronne gniazdo oporowe do osadzania na nim, alternatywnie, jednego z dwóch kulowych elementów zamykających w położeniu pełnego otwarcia, przy czym przesłona leży w płaszczyźnie symetrii przekroju poprzecznego tej pokrywy, a kanał przelotowy posiada, na każdym z dwóch jego wlotów, pierścieniowe gniazdo.

W niezależnym i odmiennym wykonaniu zaworu według wynalazku kanał przelotowy korpusu zaworu posiada pokrywę 7 w kształcie łuku lub kolana, która w miejscu łączenia się z kanałem odchy4

PL 195 924 B1 lonym 4 przecina wzdłużnie ten kanał na obu jego końcach, przy czym przesłona 5 z otworem przelotowym 6 zamocowana jest w korpusie w sposób trwały w postaci jednostronnego gniazda oporowego 8 lub dwustronnego gniazda oporowego 9 albo w postaci pierścieniowego gniazda 3 na drugim wlocie.

Kanał odchylony korpusu może posiadać otwór wyczystkowy zamknięty wyczystką.

Do wyczystki może być przyłączona przesłona z otworem przelotowym posiadającym jednostronne gniazdo oporowe, przy czym płaszczyzna czołowa tego gniazda jest zwrócona w stronę wlotu kanału przelotowego i równo oddalona, w kierunku przeciwnym, od płaszczyzny symetrii przekroju poprzecznego wierzchołka łuku pokrywy o wartość mniejszą niż promień kulowego elementu zamykającego.

Pokrywa może posiadać co najmniej jedno odgałęzienie tłoczne kanału przelotowego, przy czym oś symetrii co najmniej jednego z tych odgałęzień korzystnie pokrywa się z osią wlotu lub wylotu kanału przelotowego, albo jest równo oddalona od tych osi.

W specjalnym wykonaniu zaworu według wynalazku, w postaci przełącznika obiegu, kanał przelotowy posiada dwa wloty zakończone pierścieniowymi gniazdami do osadzania na nich, alternatywnie, jednego kulowego elementu zamykającego lub jednego z dwóch kulowych elementów zamykających, przy czym przesłonę kanału odchylonego stanowi, alternatywnie, jeden z wlotów, a wylot znajduje się na łuku lub kolanie kanału przelotowego.

Korzystnie otwór przelotowy przesłony tworzy z kanałem przelotowym zasadniczo owalny obszar wolnego przelotu o szerokości równej lub większej od szerokości kanału przelotowego.

W wyspecjalizowanym wykonaniu według wynalazku pokrywa może posiadać króciec mechanizmu nastawczego dociskacza, którego oś pokrywa się z osią wlotu kanału przelotowego. Pokrywa ta może również posiadać nadlewy montażowe rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii przekroju wzdłużnego tej pokrywy.

Podstawową zaletą według wynalazku jest możliwość unifikacji takich części jak pokrywa czy korpus zaworu, które w zależności od ich przeznaczenia mogą być szybko przezbrajane, na takie które przeznaczone są do konkretnego zastosowania lub zmieniających się warunków na istniejącej instalacji pompowej. Miejsce połączenia pokrywy z korpusem zaworu daje bardzo dogodny dostęp do wnętrza zaworu i kulowego elementu zamykającego, a ponadto do rurociągu na wlocie wylocie zaworu. Taki podział korpusu z pokrywą zaworu ułatwia wykonanie korpusu i pokrywy zaworu, pozwala na dogodną obróbkę skrawaniem i malowanie pierścieniowego gniazda zaworu, co zapewnia wysoką szczelność zamknięcia zwrotnego zaworu. Odpowiednie ukształtowanie przesłony z otworem przelotowym posiadającym gniazdo oporowe pozwala bezpiecznie eksploatować ten zawór, bez większego ryzyka jego zablokowania przez przepływające przez niego ścieki surowe. Konstrukcja tego zaworu pozwala na jego pełne otwarcie już przy niewielkich prędkościach przepływu.

Dodatkową ważną zaletą zaworu według wynalazku jest to, że pomiędzy kanałem przelotowym, a kanałem odchylonym istnieje obszar wolnego przelotu o szerokości co najmniej równej szerokości kanału przelotowego, a kanały te łączą się z sobą na obu ich końcach. Ogranicza to możliwość zablokowania zaworu, przez części stałe występujące w ściekach, do minimum. W normalnym wykonaniu zaworu, z jednym wlotem i z jednym wylotem, wykorzystuje się naturalną stratę ciśnienia, jaką jest opór miejscowy na łuku lub kolanie kanału przelotowego, do podtrzymywania kulowego elementu zamykającego w pozycji pełnego otwarcia przy dużo mniejszych przepływach niż w zaworach klasycznych, z wlotem i wylotem w jednej linii.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia korpus zaworu zwrotnego w wykonaniu podstawowym w przekroju wzdłużnym; fig. 2 - korpus zaworu zwrotnego w wykonaniu uniwersalnym w przekroju wzdłużnym; fig. 3 - korpus zaworu zwrotnego w przekroju poprzecznym, w płaszczyźnie symetrii zgodnie z fig. 2 z półwidokiem przesłony w wykonaniu jak na fig. 1 i z półprzekrojem przesłony w wykonaniu jak na fig. 2; fig. 4 - dwa zawory zwrotne z przyłączonymi do nich zaworami mieszającymi zainstalowane na dwóch stronach tłocznych dwóch instalacji pompowych wraz z dodatkowym zaworem zwrotnym w widoku z boku i z przekrojem pionowym jednego zaworu mieszającego; fig. 5 - zawór zwrotny z dwoma wlotami i z dwoma kulowymi elementami zamykającymi sprzęgu górnego instalacji pompowej w przekroju wzdłużnym i w widoku z boku; fig. 6 - zawór zwrotny z dwoma wlotami i z dwoma kulowymi elementami zamykającymi sprzęgu dolnego instalacji pompowej w półwidoku i w półprzekroju.

Pokazany na fig. 1 zawór zwrotny z kulowym elementem zamykającym 1 posiada korpus zaopatrzony w kanał przelotowy 2 z wlotem zakończonym pierścieniowym gniazdem 3, na którym osadza się kulowy element zamykający 1 w położeniu zamknięcia. Korpus posiada również kanał odchyPL 195 924 B1 lony 4 o średnicy większej od średnicy kulowego elementu zamykającego 1, do którego wchodzi kulowy element zamykający 1 w otwartym położeniu zaworu. W miejscu połączenia kanału odchylonego4 z kanałem przelotowym 2 korpus ma rozszerzony przekrój przestrzeni przepływu. Kanał odchylony 4 posiada przesłonę 5 z otworem przelotowym 6, ustalającą kulowy element zamykający 1 w położeniu pełnego otwarcia, która połączona jest trwale z pokrywą 7.

Na fig. 2 pokazano zawór zwrotny z kulowym elementem zamykającym 1 w wykonaniu uniwersalnym, który posiada dwa alternatywne wloty zakończone pierścieniowymi gniazdami 3. Pokrywa 7, przyłączona równolegle do kanału odchylonego 4, stanowi zasadniczy element kolanowego kanału przelotowego 2. Pokrywa ta posiada połączoną z nią trwale przesłonę 5 z otworem przelotowym 6. Na fig. 1 przesłona 5 z otworem przelotowym 5 posiada jednostronne gniazdo oporowe 8 do osadzania na nim kulowego elementu zamykającego 1 w pozycji pełnego otwarcia. To gniazdo jest zwrócone swą płaszczyzną czołową w stronę wlotu kanału przelotowego 2 i jest równo oddalone, w kierunku przeciwnym, od płaszczyzny symetrii przekroju poprzecznego wierzchołka łuku pokrywy 7 o wartość mniejszą niż promień kulowego elementu zamykającego 1. Na fig. 2 przesłona 5 z otworem przelotowym 6 posiada dwustronne gniazdo oporowe 9 do osadzania na nim alternatywnie kulowego elementu zamykającego 1 lub 1'.

Gdy zastosujemy pokrywę 7 bez przesłony 5, wtedy można stosować zawór zwrotny z jednym kulowym elementem zamykającym 1 lub z dwoma kulowymi elementami zamykającymi 1 lub 1' jako przełącznik obiegu. W tym przypadku, przesłonę z otworem przelotowym stanowi jeden z wlotów, a gniazdo oporowe stanowi pierścieniowe gniazdo 3 tego wlotu, co pokazano na fig. 6. Zawór zwrotny w wykonaniu uniwersalnym, jak na fig. 2, może spełniać również funkcję zaworu zwrotnego z jednym kulowym elementem zamykającym 1, w którym można korygować ewentualne błędy montażowe przez odpowiednie umieszczenie kulowego elementu zamykającego 1 lub też w ten sam sposób zmienić kierunek przepływu bez jego demontażu na rurociągu. Pokrywa 7 może posiadać, oprócz normalnego wylotu, co najmniej jedno odgałęzienie tłoczne 10 kanału przelotowego 2, które korzystnie pokrywa się z osią wlotu lub wylotu (fig. 4) albo jest do tych osi prostopadłe. W przypadku wykonania uniwersalnego, jak na fig. 2, odgałęzienie tłoczne 10 może być właściwym wylotem wspólnym dla dwóch wlotów (fig. 5 i fig. 6).

Pokrywa 7, w miejscu łączenia jej z kanałem odchylonym 4, przecina wzdłużnie ten kanał w przybliżeniu na całej jego szerokości. Umożliwia to otrzymanie płynnego przejścia pomiędzy kanałem przelotowym 2, a kanałem odchylonym 4 i minimalizuje opory przepływu płynu przez ten zawór. W miejscu łączenia się w tej pokrywie kanału przelotowego 2 z kanałem odchylonym 4,co pokazano na fig. 3, znajduje się krawędź wewnętrzna 11 stanowiąca prowadnicę kulowego elementu zamykającego 1 na odcinku jego przemieszczania się po niej. Krawędź wewnętrzna 11 przechodzi w łukowo wybrzuszoną powierzchnię wewnętrzną 12 kanału odchylonego 4 o promieniu równym promieniowi przekroju poprzecznego kanału odchylonego 4 i zakończona jest ostrą krawędzią czołową 13. Kanał odchylony 4 może posiadać otwór wyczystkowy 14, zamknięty od zewnątrz wyczystką 15, korzystnie o takiej samej średnicy (fig. 5 i fig. 6). Do wyczystki 15, zamiast do pokrywy 7, może być przytwierdzona przesłona 5 z otworem przelotowym 6, co pokazano na fig. 5. Mocowanie pokrywy 7 do podłoża i konstrukcji nośnych umożliwiają nadlewy montażowe 16 rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii przekroju wzdłużnego tej pokrywy.

Korzystną cechą zaworu według wynalazku jest to, że posiada kanał przelotowy 2 w kształcie łuku lub kolana, a linia prosta przechodząca przez środek kulowego elementu zamykającego 1, znajdującego się w położeniu pełnego otwarcia, przechodzi przez kanał przelotowy 2 na obu jego końcach.

Umożliwia to wykorzystanie naturalnej straty ciśnienia, jaką jest opór miejscowy na łuku lub kolanie kanału przelotowego 2, do podtrzymywania kulowego elementu zamykającego 1 w pozycji pełnego otwarcia przez niezrównoważone siły oddziaływujące na niego przy niewielkim przepływie płynu przez ten kanał.

W jednym z korzystnych wykonań linia prosta, na której leży odcinek łączący środki kulowego elementu zamykającego 1, w położeniach skrajnych (zamknięcia i pełnego otwarcia) przecina oś kanału przelotowego 2 na obu jego końcach i przechodzi przez otwór przelotowy 6 przesłony 5 kanału odchylonego 4 w jego osi symetrii.

Ponadto, otwór przelotowy 6 przesłony 5 jest otwarty z jednej strony, od której tworzy zasadniczo owalny obszar wolnego przelotu z kanałem przelotowym 2 o szerokości równej co najmniej szero6

PL 195 924 B1 kości tego kanału. Wspomniany obszar wolnego przelotu zabezpiecza zawór przed zablokowaniem go przez części stałe występujące w ściekach.

Zawór według wynalazku może być stosowany jako zaporowo-regulacyjny przez zastosowanie w osi jego wlotu króćca 17 mechanizmu nastawczego 18 dociskacza 19 co pokazano na fig. 6. Króciec w pokrywie 7 może służyć również jako odgałęzienie tłoczne po zdemontowaniu mechanizmu nastawczego 18 dociskacza 19.

Zawór zwrotny według wynalazku w wykonaniu dla cieczy może być wyposażony w kulowy element zamykający 1 wykonany z materiału o całkowitej gęstości większej lub mniejszej od gęstości przepływającej przez zawór cieczy, czyli w tak zwaną kulę tonącą lub pływającą. Dla kuli tonącej pierścieniowe gniazdo 3 powinno znajdować się poniżej przesłony 5, a dla kuli pływającej powyżej tej przesłony. Nie dotyczy to jednak zaworów zwrotnych w wykonaniu z dwoma wlotami zakończonymi pierścieniowymi gniazdami 3 w wykonaniu jak na fig. 5 i fig. 6, w których kulowe elementy zamykające 1 i 1' mogą być zarówno tonące, jak i pływające, albo mieć tę samą gęstość, co przepływająca przez zawór ciecz. Te elementy zamykające mogą być wykonane z metalu lub z tworzywa sztucznego w postaci skorupy pokrytej gumą albo być wykonane w całej masie z jednego tworzywa. Pokrywa 7 może różnić się wykonaniem materiałowym od reszty korpusu i może być na przykład odporna na ścieranie. Korpus zaworu zwrotnego według wynalazku może być wykonany jako odlew z metalu, a przy małych średnicach również jako odkuwka oraz metodą wtrysku z tworzywa sztucznego.

Na fig. 4 przedstawiono przykładowo dwie instalacje pompowe z pompami typu zatapialnego, których strony tłoczne połączone są ze sobą przy wylocie głównym, na którym znajduje się dodatkowy zawór zwrotny 20. Każda z dwóch stron tłocznych instalacji pompowych wyposażona jest w zawór zwrotny według wynalazku połączony z podstawą sprzęgającą oraz w zawór odcinający. Dodatkowy zawór zwrotny 20 oraz zawory zwrotne według wynalazku posiadają w pokrywie 7, wykonanej w kształcie łuku, odgałęzienia tłoczne 10. Do odgałęzienia tłocznego 10 zaworu zwrotnego, na każdej ze stron tłocznych dwóch instalacji pompowych, przyłączony jest zawór mieszający 21. Zawór mieszający 21 posiada studnię sterującą 22, z regulowanym do niej dopływem i odpływem gazu sterującym poziomem cieczy w tej studni, w której pływa kulowy element sterujący 23. Gdy studnia sterująca 22 wypełniona jest cieczą, a żadna z dwóch pomp nie pracuje, to kulowy element sterujący 23 znajduje się poza przepływem cieczy przez zawór mieszający 21. Po włączeniu jednej z pomp ciecz początkowo płynie przez wlot zaworu zwrotnego według wynalazku unosząc w górę kulowy element zamykający 1, a następnie poprzez odgałęzienie tłoczne 10, wykonane w pokrywie 7, przepływa przez otwór przelotowy zaworu mieszającego 21. Następnie część strumienia cieczy podawanego przez tę pompę zaczyna przepływać w kierunku wylotu zaworu zwrotnego i poprzez drugą stronę tłoczną drugiej instalacji pompowej dopływa do wylotu drugiego zaworu zwrotnego, gdzie płucząc jego górną i środkową część wypływa z odgałęzienia tłocznego 10 pokrywy 7 do otworu przelotowego zaworu mieszającego 21. Jeżeli otwory przelotowe zaworów mieszających 21 są odpowiednio duże, to dodatkowy zawór zwrotny 20 zamontowany na głównym wspólnym wylocie nie otworzy się, gdyż ciśnienie na stronach tłocznych instalacji pompowych będzie niższe niż przeciwciśnienie za tym zaworem. W tym przypadku pompa jest odciążona w fazie rozruchu, gdyż nie pokonuje od razu ciśnienia wstecznego słupa cieczy za dodatkowym zaworem zwrotnym 20.

W sytuacji awaryjnej, gdy jedna z pomp ulegnie awarii i pracę przejmuje jedna pompa, to i tak będą płukane dwie strony tłoczne dwóch instalacji pompowych.

Po określonym czasie, wystarczającym do wymieszania pompowanej cieczy i/lub po fazie rozruchu pompy korzystnie zamyka się najpierw jeden z zaworów mieszających 21. Ciśnienia na stronach tłocznych instalacji pompowych wzrasta. Wzrasta również intensywność mieszania drugiego zaworu mieszającego 21, a tym samym intensywność płukania drugiej strony tłocznej instalacji pompowej. Jeżeli wzrost ciśnienia nie spowoduje otwarcia dodatkowego zaworu zwrotnego 20, wtedy otwiera się on dopiero po zamknięciu drugiego zaworu mieszającego 21. Jeżeli natomiast wzrost ciśnienia spowoduje otwarcie dodatkowego zaworu zwrotnego 20 wtedy ciśnienie na zaworze mieszającym 21 wzrasta jeszcze bardziej, gdyż pompa musi dodatkowo wprawić w ruch słup cieczy znajdujący się za dodatkowym zaworem zwrotnym 20, co jeszcze bardziej intensyfikuje płukanie, strony tłocznej instalacji pompowej i zaworu mieszającego 21. Przy sprawnych obu pompach cykle powtarzają się przemiennie.

Celem zamknięcia zaworu mieszającego 21 należy doprowadzić powietrze lub inny gaz do jego studni sterującej 22, co spowoduje obniżenie się poziomu cieczy w tej studni. Pływający element sterujący 23 znajdując się w polu strumienia przepływu przez zawór mieszający 21 zamknie ten przepływ

PL 195 924 B1 osadzając się na gnieździe wylotowym tego zaworu. Zawór mieszający 21 odblokowuje się przez upust gazu z jego studni sterującej 22 przy jednoczesnym braku przepływu strumienia cieczy na dwóch stronach tłocznych dwóch instalacji pompowych. Upustu gazu ze studni sterującej 22 dokonuje się za pomocą zaworu bezpośredniego działania, który jest sterowany ciśnieniem pompowanej cieczy lub też za pomocą zaworu elektromagnetycznego, połączonego ze studnią sterującą 22 pneumatycznym przewodem sterującym 24.

Stałe i samoczynne płukanie instalacji pompowej wraz z zaworem według wynalazku znacznie ułatwia jej eksploatację oraz przedłuża okres miedzy jej kolejnymi przeglądami. Zawór według wynalazku, ze względu na jego każdorazowe płukanie, jest w pełni drożny i nie występują w nim niekontrolowane wzrosty ciśnienia spowodowane częściową utratą tej drożności.

Udarowa praca zaworów mieszających 21 jest łagodzona przez działanie poduszki powietrznej w studni sterującej 22, która działa jak powietrznik do amortyzowania uderzeń hydraulicznych. Tym samym zawory zwrotne według wynalazku i pompy pracujące w dwóch pionach tłocznych dwóch instalacji pompowych nie są narażone na przeciążenia, a wręcz odwrotnie łagodzi się ich rozruch bez uciekania się do urządzeń rozruchowych energoelektronicznych wolnego startu i hamowania tych pomp.

Opisana instalacja pompowa zgodnie z fig. 4 przeznaczona jest zwłaszcza dla dużych wydajności pompowania i mocy pomp powyżej 5 kW każda. Dla mniejszych wydajności pompowania i mniejszych mocy pomp użytych do tego celu można zastosować rozwiązania jak na fig. 5 i fig. 6.

W tych rozwiązaniach jeden zawór zwrotny według wynalazku stanowi sprzęg dla dwóch stron tłocznych, z których każda wyposażona jest w pompę zatapialną typu odśrodkowego. Ustawienie tego zaworu wierzchołkiem pokrywy 7 ku dołowi powoduje łatwiejsze oczyszczanie się kanału odchylonego4 przy alternatywnie pracujących pompach.

Zawór według wynalazku, zgodnie z fig. 5, stanowi sprzęg górny dla podwieszenia dwóch pomp za pomocą sztywnych rur i zaczepów. Zawór według wynalazku, zgodnie z fig. 5, stanowi podwójny zawór zwrotny z dwoma kulowymi elementami zamykającymi 1 i 1' i dwoma wlotami zakończonymi pierścieniowymi gniazdami 3. Przy przepływie cieczy, od strony jednego z wlotów, kulowy element zamykający 1 przemieszcza się prawie, poziomo wewnątrz kanału odchylonego 4 i osadza się na dwustronnym gnieździe, oporowym 9, otwierając przepływ w stronę odgałęzienia tłocznego 10 pokrywy 7 usytuowanego poniżaj kanału odchylonego 4. Wtym czasie alternatywny kulowy element zamykający 1' osadzony jest na pierścieniowym gnieździe 3 drugiego wlotu. Po wyłączeniu pompy, od strony pierwszego wlotu, kulowy element zamykający 1 osadza się na pierścieniowym gnieździe 3 tego wlotu. Gdy zostanie włączona druga pompa od strony drugiego wlotu, to alternatywny kulowy element zamykający 1' odsłoni przelot tego wlotu, a strumień cieczy wypłucze zepchnięte w tę część zaworu zanieczyszczenia w poprzednim cyklu pompowania przez pierwszą pompę i w większości skieruje je do odgałęzienia tłocznego 10. Cykle te, powtarzane naprzemiennie, skutecznie oczyszczają kanał odchylony 4, jak i kanał przelotowy 2 na całych ich długościach. W tym przypadku kulowe elementy zamykające 1, 1' korzystnie wykonane są jako pływające, a górna krawędź kanału odchylonego jest korzystnie pochylona w dół w kierunku do dwustronnego gniazda oporowego 9. Zapewnia to szybkie zamknięcie wlotu zaworu według wynalazku po wyłączeniu pompy od strony tego wlotu, co zaznaczono linią przerywaną.

Na fig. 6 pokazano rozwiązanie, w którym zawór według wynalazku wykonany jest w postaci przełącznika obiegu z jednym lub z dworna kulowymi elementami zamykającymi 1,1'. Przy przepływie cieczy od strony jednego wlotu kulowy element zamykający 1 przemieszcza się poziomo w stronę drugiego wlotu, gdzie osadzając się na jego pierścieniowym gnieździe 3 zamyka przepływ cieczy w jego kierunku. Po zamknięciu drugiego wlotu ciecz przepływa, w dół, w stronę wspólnego odgałęzienia tłocznego 10 pokrywy 7,a następnie w górę do dodatkowego zaworu zwrotnego 20. Po wyłączeniu pompy dodatkowy zawór zwrotny 20 zamyka przepływ zwrotny, a wlot od strony wyłączonej pompy pozostaje otwarty. Gdy włączy się druga pompa na alternatywnym wlocie, to wtedy kulowy element zamykający 1 zostanie przemieszczony przez przepływ cieczy w kierunku pierwszego wlotu osadzając się na jego pierścieniowym gnieździe 3, a wytrącone w kanale odchylonym 4 zanieczyszczenia stałe zostaną porwane przez strumień cieczy do odgałęzienia tłocznego 10 pokrywy 7.W ten sposób następuje samoczynne płukanie zaworu według wynalazku przy naprzemiennym pompowaniu dwiema pompami. Gdy zastosujemy w tym rozwiązaniu dwa kulowe elementy zamykające 1 i 1' w kanale odchylonym 4, to wtedy zintensyfikujemy samooczyszczanie się kanału odchylonego 4 przez dwie uderzające o siebie kule, a ponadto złagodzi się tym samym uderzenia kulowych elementów

PL 195 924 B1 zamykających 1 lub 1' o dwa przeciwległe gniazda 3. Wprowadzenie dwóch kulowych elementów zamykających 1 lub 1' do kanału odchylonego 4 ukierunkowuje przepływ w stronę odgałęzienia tłocznego 10 pokrywy 7, co obniża straty miejscowe ciśnienia na tym zaworze. Ten sam sposób można wykorzystać w podstawowym wykonaniu zaworu zgodnie z fig. 5 z kulą tonącą i zastosowaniem dodatkowego zaworu zwrotnego z kulą pływającą. W tym przypadku, druga kula jest osadzana na dwustronnym gnieździe oporowym 9, a przy alternatywnym przepływie wybijana z tego gniazda przez pierwszą kulę. Pokrywa 7 może posiadać symetryczne wybrania pod kulowy element zamykający 1, a jednostronne gniazdo oporowe 8 może być wykonane jednolicie z kanałem odchylonym 4 i/lub z miejscem podziału w pobliżu wierzchołka ostrej krawędzi czołowej 13, co zaznaczono pogrubioną linią przerywaną. Takie wykonanie umożliwia dowolny kierunek montażu pokrywy 7 bez wpływu na działanie tego zaworu. Podobnie można wykonać zawór zgodnie z fig. 2, natomiast dodatkowy zawór zwrotny 20 o skróconej budowie posiada jednostronne gniazdo oporowe 8 o skróconej konstrukcji, a jego pokrywa ma odpowiednio wyprofilowaną krawędź wewnętrzną i poszerzoną na jej końcach celem przejęcia uderzenia o nią kuli, w momencie otwierania tego zaworu. Skróconą budowę zaworu według wynalazku można zastosować zwłaszcza w przypadku zastosowania dociskacza 18, kompensując tym samym dodatkową siłę przenoszoną przez pokrywę 7 lub celem unifikacji długości zabudowy tego zaworu z typowymi łukami lub kolanami. Efektem ubocznym skróconej budowy tego zaworu jest zwiększenie się straty miejscowej ciśnienia pozwalającej na pełne otwarcie zaworu przy minimalnym przepływie. Konstrukcja zaworu według wynalazku umożliwia jego naprawę przez rozwiercanie gniazda i/lub jego tulejowanie bez demontażu go z rurociągu lub przez odwrócenie pokrywy 7 o kąt 180°, a następnie jego korpusu. Dodatkowo wyprofilowana krawędź wewnętrzna 11 umożliwia łagodne przejście kulowego elementu zamykającego 1 do pozycji skrajnych (zamknięcia i pełnego otwarcia) bez większych oporów i wibracji, co zaznaczono linią przerywaną na fig. 1 i na fig. 2. Zawór według wynalazku może być użyty w różnych kombinacjach na liniach tłocznych i ssawnych rurociągów. Dodatkowy zawór zwrotny 20 z fig. 6 może być połączony z drugim takim zaworem zwrotnym za pomocą trójnika, na którego wylocie może być zamontowana zasuwa, natomiast dodatkowy zawór zwrotny 20 z fig. 4 może być połączony z drugim takim zaworem zwrotnym poprzez dwie zasuwy i trójnik, na którego wlotach są one zamontowane. Zawory według wynalazku zgodnie z fig. 4 i fig. 6 mogą być mocowane za pomocą nadlewów montażowych do odpowiednich konstrukcji wsporczych, podłoża, a także do bloków oporowych lub podwieszane za pomocą przedłużonych śrub mocujących pokrywę 7, co pokazano na fig. 5 i fig. 3 w półprzekroju A-A.

Powyższe przykłady wykonania zaworu według wynalazku nie wyczerpują wszystkich możliwości wykonania i zastosowania objętych zastrzeżeniami patentowymi od 1 do 14.

Claims (14)

1. Zawór zwrotny z co najmniej jednym kulowym elementem zamykającym, którego korpus jest zaopatrzony w kanał przelotowy w kształcie łuku lub kolana z wylotem i zco najmniej jednym wlotem zakończonym pierścieniowym gniazdem, na którym osadza się kulowy element zamykający w położeniu zamknięcia, a ponadto w kanał odchylony o średnicy większej od średnicy kulowego elementu zamykającego, do którego on wchodzi w otwartym położeniu zaworu, natomiast przy wlocie, w miejscu połączenia kanału odchylonego z kanałem przelotowym korpus ma rozszerzony przekrój przestrzeni przepływu, a kanał odchylony posiada przesłonę, z otworem przelotowym połączonym z wylotem kanału przelotowego, ustalającą kulowy element zamykający w położeniu pełnego otwarcia, przy czym odcinek łączący środki kulowego elementu zamykającego w położeniach skrajnych, zamknięcia i pełnego otwarcia, leży na całej swej długości wewnątrz kanału odchylonego, a linia prosta przechodząca przez środek kulowego elementu zamykającego, znajdującego się w położeniu pełnego otwarcia, przechodzi przez kanał przelotowy na obu jego końcach, znamienny tym, że kanał przelotowy (2) korpusu zaworu posiada pokrywę (7) w kształcie kolana, do której przyłączona jest przesłona (5) z otworem przelotowym (6) posiadającym jednostronne gniazdo oporowe (8) i/lub dwustronne gniazdo oporowe (9).

2. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że linia prosta, na której leży odcinek łączący środki kulowego elementu zamykającego (1) w położeniach skrajnych, zamknięcia i pełnego otwarcia, przecina oś kanału przelotowego (2) na obu jego końcach i przechodzi przez otwór przelotowy (6) przesłony (5) kanału odchylonego (4), w jego osi symetrii.

PL 195 924 B1

3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa (7) przyłączona jest równolegle do kanału odchylonego (4), w przybliżeniu na jego całej szerokości.

4. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa (7) posiada, w miejscu łączenia się kanału przelotowego (2)z kanałem odchylonym (4), krawędź wewnętrzną (1), stanowiącą prowadnicę kulowego elementu zamykającego (1), przechodzącą w łukowo wybrzuszoną powierzchnię wewnętrzną (12) kanału odchylonego (4) o promieniu równym promieniowi przekroju poprzecznego kanału odchylonego (4) i zakończona jest ostrą krawędzią czołową (13).

5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór przelotowy (6) przesłony (5) tworzy z kanałem przelotowym (2) zasadniczo owalny obszar wolnego przelotu o szerokości równej lub większej od szerokości kanału przelotowego (2).

6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że do pokrywy (7) przyłączona jest przesłona (5) z otworem przelotowym (6) posiadającym dwustronne gniazdo oporowe (9) do osadzania na nim, alternatywnie, jednego z dwóch kulowych elementów zamykających (1, 1')w położeniu pełnego otwarcia, przy czym przesłona (5) leży w płaszczyźnie symetrii przekroju poprzecznego tej pokrywy, a kanał przelotowy (2) posiada, na każdym z dwóch jego wlotów, pierścieniowe gniazdo (3).

7. Zawór zwrotny z co najmniej jednym kulowym elementem zamykającym, którego korpus jest zaopatrzony w kanał przelotowy w kształcie łuku lub kolana z wylotem i z co najmniej jednym wlotem zakończonym pierścieniowym gniazdem, na którym osadza się kulowy element zamykający w położeniu zamknięcia, a ponadto w kanał odchylony o średnicy większej od średnicy kulowego elementu zamykającego, do którego on wchodzi w otwartym położeniu zaworu, natomiast przy wlocie, w miejscu połączenia kanału odchylonego z kanałem przelotowym korpus ma rozszerzony przekrój przestrzeni przepływu, a kanał odchylony posiada przesłonę, z otworem przelotowym połączonym z wylotem kanału przelotowego, ustalającą kulowy element zamykający w położeniu pełnego otwarcia, przy czym odcinek łączący środki kulowego elementu zamykającego w położeniach skrajnych, zamknięcia i pełnego otwarcia, leży na całej swej długości wewnątrz kanału odchylonego, a linia prosta przechodząca przez środek kulowego elementu zamykającego, znajdującego się w położeniu pełnego otwarcia, przechodzi przez kanał przelotowy na obu jego końcach, znamienny tym, że kanał przelotowy (2) korpusu zaworu posiada pokrywę (7)w kształcie łuku lub kolana, która w miejscu łączenia się z kanałem odchylonym (4) przecina wzdłużnie ten kanał na obu jego końcach, przy czym przesłona (5) z otworem przelotowym (6) zamocowana jest w korpusie w sposób trwały w postaci jednostronnego gniazda oporowego (8) lub dwustronnego gniazda oporowego (9) albo w postaci pierścieniowego gniazda (3)na drugim wlocie.

8. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że kanał odchylony (4) korpusu posiada otwór wyczystkowy (14) zamknięty wyczystką (15).

9. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że do wyczystki (15) przyłączona jest przesłona (5) z otworem przelotowym (6) posiadającym jednostronne gniazdo oporowe (8), przy czym płaszczyzna czołowa tego gniazda jest zwrócona w stronę wlotu kanału przelotowego (2)i równo oddalona, w kierunku przeciwnym, od płaszczyzny symetrii przekroju poprzecznego wierzchołka łuku pokrywy (7) o wartość mniejszą niż promień kulowego elementu zamykającego (1).

10. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że pokrywa (7) posiada co najmniej jedno odgałęzienie tłoczne (10) kanału przelotowego (2), przy czym oś symetrii co najmniej jednego z tych odgałęzień korzystnie pokrywa się z osią wlotu lub wylotu kanału przelotowego (2), albo jest równo oddalona od tych osi.

11. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że wykonany jest w postaci przełącznika obiegu, którego kanał przelotowy (2) posiada dwa wloty zakończone pierścieniowymi gniazdami (3) do osadzania na nich, alternatywnie, jednego kulowego elementu zamykającego (1) lub jednego z dwóch kulowych elementów zamykających (1, 1'), przy czym przesłonę (5) kanału odchylonego (4) stanowi, alternatywnie, jeden z wlotów, a wylot znajduje się w pokrywie (7).

12. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że otwór przelotowy (6) przesłony (5) tworzy z kanałem przelotowym (2) zasadniczo owalny obszar wolnego przelotu o szerokości równej lub większej od szerokości kanału przelotowego (2).

13. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że pokrywa (7) posiada króciec (17) mechanizmu nastawczego (18) dociskacza (19), którego oś pokrywa się z osią wlotu kanału przelotowego (2).

14. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że pokrywa (7) posiada nadlewy montażowe (16) rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii przekroju wzdłużnego tej pokrywy.