SK278764B6 - Regulačný kuželík ventilu - Google Patents

Description

Nevýhody dosiaľ známych regulačných kuželíkov sú odstránené na regulačnom kuželiku podľa vynálezu, ktorý má exponenciálnu prietokovú charakteristiku, ktorá je jasne vymedzená na rýchlu a presnú reguláciu prietoku. Regulačný kuželík podľa vynálezu má mať dostatočne dlhú zdvihovú dĺžku, ktorá je nutná na použitie spoločne so sterilnými časťami na použitie, napríklad v potravinárskom priemysle. Regulačný kuželík podľa vynálezu má tiež mať šetrný účinok na citlivé látky a má byť hygienický a ľahko čistiteľný. Nazanedbateľnou požiadavkou na kuželík podľa vynálezu je veľká odolnosť proti opotrebeniu.

Podstata regulačného kuželíka v podstate valcového tvaru, spočíva v tom, že kuželík je vybavený párnym počtom drážok, z ktorých polovica je predstavovaná primárnymi drážkami, prebiehajúcimi po celej aktívnej dĺžke regulačného kuželíka a druhá polovica je tvorená sekundárnymi drážkami, prebiehajúcimi pozdĺž časti aktívnej dĺžky kuželíka.

Vo výhodnom konkrétnom uskutočnení vynálezu je regulačný kuželík vybavený štyrmi drážkami a sekundárne drážky prebiehajú pozdĺž polovice aktívnej dĺžky regulačného kuželíka, v ktorej majú primáme drážky svoju najväčšiu prierezovú plochu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení vynálezu sú vždy dve primáme drážky a dve sekundárne drážky umiestnené navzájom protiľahlo proti sebe. Dno primárnej a sekundárnej drážky je tvorené hranou, ktorá má tvar priamky alebo krivky. V ďalšom výhodnom uskutočnení regulačného kuželíka podľa vynálezu sú sekundárne drážky prepojené s drážkou, prebiehajúcou kolmo na pozdĺžnu os regulačného kuželíka. Regulačný kuželík je na jednej obmedzovacej ploche, v ktorej je prierez drážok najväčší, skosený.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený pomocou príkladov uskutočnenia, zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú obr, 1 axonometrický pohľad na prvé základné uskutočnenie regulačného kuželíka, obr. 2 axonometrický pohľad na druhé príkladové uskutočnenie regulačného kuželíka, obr. 3 diagram znázorňujúci exponenciálnu prietokovú charakteristiku a obr. 4 bočný pohľad na regulačný kuželík v rôznych operačných fázach.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Z konštrukčného uskutočnenia regulačného kuželíka podľa vynálezu sú zobrazené len tie detaily, ktoré sú dôležité na objasnenie vynálezu.

Obe príkladové uskutočnenia, zobrazené na obr 1 a 2, znázorňujú v podstate valcový regulačný kuželík 1, na obvodovej ploche ktorého sú vytvorené drážky 2, 3 v podstate tvaru V, ktoré majú trojuholníkový alebo takmer trojuholníkový prierez. Dve z nich, ktoré sú primárnymi drážkami 2, prebiehajú po celej dĺžke regulačného kuželíka 1, zatiaľ čo druhé dve, ktoré sú sekundárnymi drážkami 3, prebiehajú len v časti dĺžky regulačného kuželíka 1. V oboch príkladových uskutočneniach prebiehajú sekundárne drážky 3 na dĺžke rovnej polovici dĺžky regulačného kuželíka 1 a v tej polovici ich dĺžky, v ktorej majú primáme drážky 2 najväčšiu šírku. Aktívna dĺžka regulačného kuželíka 1 je definovaná ako jej v podstate valcová časť, v ktorej regulačný kuželík 1 reguluje prietok kvapaliny medzi regulačným kuželíkom 1 a sedlom ventilu.

Regulačný kuželík 1 môže byť tiež navrhnutý len s dvoma drážkami 2, 3, jednou primárnou drážkou 2 a jednou sekundárnou drážkou 3. Ale tento regulačný kuželík 1 je menej vhodný než regulačný kuželík 1 z uskutočnenia podľa príkladu, ktorý zamedzuje vzniku dynamických síl v potrubí, ktoré vznikajú pri prietoku kvapaliny regulačným ventilom.

Regulačný kuželík 1 môže byť tiež navrhnutý so šiestimi drážkami 2, 3, s tromi primárnymi drážkami 2 a tromi sekundárnymi drážkami 3. Ale toto riešenie obsahuje užšie prietokové kanály v regulačnom kuželiku 1, čo je nevýhodné pre niektoré potraviny', napríklad pre ovocné šťavy a džúsy, obsahujúce zvyšky dužiny ovocia. Väčší počet drážok 2, 3 v regulačnom kuželiku 1 je tak v niektorých prípadoch nevýhodný a navyše komplikuje a predlžuje výrobu regulačného kuželíka 1.

V príklade na obr. 1 sú dve sekundárne drážky 3 samostatnými drážkami, zatiaľ čo v príklade podľa obr. 2 sú navzájom spojené čelnou drážkou, kolmou na pozdĺžnu os regulačného kuželíka 1, ale táto sústava v druhom príkladovom uskutočnení opäť tvorí len dve sekundárne drážky 3, pretože kanál, ktorým môže ďalej prúdiť kvapalina jc stále trojuholníkového prierezu. Z výrobného hľadiska je výhodné, ak sekundárne drážky 3 sú tvorené jednou drážkou trojuholníkového prierezu, kolmou na pozdĺžnu os regulačného kuželíka 1, pretože v tomto prípade je tiež možné vytvoriť bočné strany 8 drážok v konvexnom tvare.

Tieto štyri drážky 2, 3 sú vo výhodnom príkladovom uskutočnení vybavené dnom v tvare hrany 4, 5 dna, ktorá môže byť priamková alebo tiež krivková. V alternatívnom uskutočnení môžu byť niektoré drážky, napríklad sekundárne drážky 3, vybavené priamkovou hranou 5 dna, zatiaľ čo primáme drážky 2, majú hranu 4 dna zakrivenú. Na jednej obmedzovacej ploche 6 regulačného kuželíka 1, v ktorej majú primárne drážky 2 a sekundárne drážky 3 svoj najväčší prierez, je regulačný kuželík 1 vybavený skosenými hranami 7.

Primárne drážky' 2 tvaru V a sekundárne drážky 3 sú usporiadané najmä proti sebe, aby sa vyvážili sily z prúdu kvapaliny.

Charakteristika povrchovej plochy regulačného kuželika 1 podľa vynálezu je zobrazená na obr. 3. Jedna os diagramu označuje dĺžku zdvihu v percentách a druhá os označuje prierezovú plochu, regulačnú plochu Q v percentách.

Aby bolo možné uskutočniť fyzikálne správny návrh regulačného kuželíka 1 s účelnou dĺžkou zdvihu a so strmou charakteristikou svojej povrchovej plochy, aby sa dosiahla požadovaná exponenciálna prietoková charakteristika, zobrazená na obr. 3, je potrebné pri návrhu tvaru primárnych drážok 2 a sekundárnych drážok 3, vytváraných frézovaním, zvoliť taký tvar, aby prierezová plocha drážok 2, 3 narastala s druhou mocninou dĺžky zdvihu regulačného kuželíka 1. Pri návrhu je tiež potrebné dodržať zásadu vytvorenia primárnych drážok 2 a sekundárnych drážok 3, podľa ktorej sa majú v priebehu posuvu regulačného kuželíka 1 v prvej polovici tohto zdvihu otvárať len primáme drážky 2, zatiaľ čo v druhej polovici zdvihu sa otvárajú tak primáme drážky 2, ako aj sekundárne drážky 3. Kombináciou primárnych drážok 2 a sekundárnych drážok 3 je možné dosiahnuť takú situáciu, kedy prierezová charakteristika v priebehu prvej polovice zdvihovej dĺžky pozostáva takmer výhradne z kvadratických vzťahov, zatiaľ čo táto charakteristika v priebehu druhej polovice zdvihovej dĺžky pozostáva v podstate z kombinácie takmer kvadratických vzťahov, ktoré spolu dávajú exponenciálnu povrchovú charakteristiku.

Regulačný kuželik 1 zmenšuje tlak zmenou tlaku na rýchlosť, ktorá je zasa premieňaná na teplo, ktoré vzniká turbulenciou v prúde kvapaliny. To predpokladá, že kvapalina prúdi pozdĺž regulačného kuželíka 1 smerom od jej konca, kde majú všetky drážky 2, 3 tvaru V svoju najväčšiu prierezovú plochu, ako je zrejmé z obr. 4 a preteká smerom ku koncom drážok 2, 3 s najmenšou prierezovou plochou. Pri prúdení kvapaliny v opačnom smere pôsobia drážky 2, 3 tvaru V ako diťúzer a kinetická energia kvapaliny je viac-menej premenená späť nátlakovú energiu.

Jemné nastavenie povrchovej charakteristiky, vyjadrujúcej charakteristiku povrchovej plochy s drážkami 2, 3 na dosiahnutie požadovanej exponenciálnej prietokovej charakteristiky, je možné uskutočniť frézovaním drážok 2, tvam V do matematicky vypočítaného krivkového tvaru. Táto vypočítaná krivka sa môže uplatniť pri všetkých štyroch drážkach 2, 3 alebo v alternatívnom uskutočnení len pri primárnych drážkach 2 tvaru V. Matematické výpočty, ktoré sú používané na vytvorenie regulačných kuželíkov 1 na mieru, môžu byť v ďalšej praktickej aplikácii na kontrolu regulačného ventilu. V týchto prípadoch, kedy je regulačný ventil využívaný v plniacich strojoch na plnenie obalov kvapalným obsahom, napríklad mliekom alebo ovocnými šťavami a kedy je plnenie kontrolované programovými prostriedkami počítača, je možné matematický výpočet zaviesť priamo do programu a dosiahnuť týmito prostriedkami veľmi presnú a rýchlu reguláciu ventilu.

Ako je zrejmé z obr. 3 a 4, v priebehu prvej fázy I sú aktívne len drážky 2, to znamená v dĺžke zdvihu od 0 do 50 percent sa stávajú prechodnými len primáme drážky

2. V priebehu druhej fázy II sa začínajú aktivovať aj sekundárne drážky 3 a charakteristika povrchovej plochy sa stáva strmšia, ako je zrejmé z krivky na obr. 3.

Vo výhodnom uskutočnení je na reguláciu využitých len 0 až 80 percent dĺžky zdvihu; zvyšných 20 percent, to znamená tretia fáza III je využívaná na preplachovanie regulačného ventilu. Najmä pri využití regulačného kuželíka 1 ventilu v potravinárskom priemysle, kde sú hygienické požiadavky najprísnejšie, je možné použiť regulačné kuželiky 1 podľa vynálezu, ktorých fyzikálna dĺžka je menšia než dĺžka jeho zdvihu, takže pri preplachovaní a čistení je možné vytiahnuť celý regulačný kuželík 1 zo sedla ventilu a odstrániť tak úzke medzery medzi regulačným kuželíkom 1 a sedlom ventilu a súčasne vytvoriť veľkú otvorenú prierezovú plochu, ktorou môže pretekať správny bohatý prcplachovací prúd. K tomu ešte prispieva vytvorenie skosených hrán 7 na čele regulačného kuželíka 1. Drážky 2, 3 tvaru V sa veľmi ľahko čistia.

Regulačný kuželík 1 podľa vynálezu najviac uplatní svoje hlavné prednosti pri použití na dopravu kvapalných potravín, obsahujúcich tuhé častice a iné celistvé časti, pretože umožňuje bezproblémový' prechod napríklad častí ovocnej dužiny, pretože medzi regulačným ventilovým sedlom a regulačným kuželíkom 1 nie sú žiadne úzke štrbiny. V skorších známych konštrukciách regulačných kuželíkov viedol výskyt úzkych prechodových štrbín k pulzujúcemu prietoku kvapaliny, pretože kúsky dužiny sa ľahko zachytávali v úzkych medzerách vytvorených v tejto oblasti.

Chúlostivejšie potraviny, napríklad kyslé mlieko, jogurty a podobne, sú tak vystavené šetrnejšiemu zaobchádzaniu pri použití regulačného kuželíka 1 podľa vynálezu, pretože kvapalina nie je pretlačovaná medzi blízko uloženými ostrými hranami a pôsobí sa na ňu šetrným spôsobom. Dosiaľ nebolo možné na dopravu týchto chúlostivých potravín používať regulačné ventily a regulácia prietoku sa mohla uskutočňovať len čerpaním, aby sa zaistil čo najšetrnejší manipulačný postup.

Praktické skúšky ukázali, že pri použití regulačného kuželíka 1 podľa vynálezu, dochádza v menšom rozsahu k tvorbe peny. Navyše sa týmto regulačným kuželíkom 1 vytvorí regulačný ventil, pri ktorom je škrtenie prietoku veľmi tiché a tým je možné predpokladať menšie opotrebenie regulačného kuželíka 1 a ventilového sedla, pretože je na minimum obmedzené nebezpečenstvo tvorby kavitácií a erózie.

Ako je zrejmé z predchádzajúceho opisu, riešenie podľa vynálezu realizuje regulačný kuželík 1, ktorý mô3

SK 278764 Β6 že byť využitý na presnú a rýchlu reguláciu prietoku a na ktorom sa nevyskytujú chyby a nedostaky dosiaľ známych regulačných kuželíkov.

Toto obmedzenie nie je obmedzené len na uskutočnenie zobrazené na výkresoch a opísané v predchádzajú- 5 com opise, aleje možné uskutočniť rad ďalších konštrukčných obmien, ktoré patria do rozsahu patentových nárokov.

Claims (5)

1. Regulačný kuželík ventilu v podstate valcového tvaru, vybavený na svojej obvodovej ploche aspoň (jednou) drážkou profdu V, ktorej plocha prierezu vo 15 forme trojuholníka sa plynulé zväčšuje v smere pozdĺžnej osi kuželíka, a drážka sa rozširuje smerom k jeho čelnej vymedzovacej ploche, vyznačujúci sa tým, že je vybavený párnym počtom drážok (2, 3), z ktorých polovicu počtu tvoria primáme drážky (2) a dru- 20 hú polovicu počtu sekundárne drážky (3), ktoré sú vytvorené pozdĺž polovice aktívnej dĺžky kuželíka (1) tam, kde primáme drážky (2) majú najväčšiu prierezovú plochu, pričom všetky primáme a sekundárne drážky (2, 3) majú prierezovú plochu vo forme trojuholníka a bočné steny 25 (8) primárnych a sekundárnych drážok (2, 3) sú lineárne usporiadané v smere pozdĺžnej osi kuželíka (1).

2. Regulačný kuželík ventilu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje dve primáme drážky (2) a dve sekundárne drážky (3). 30

3. Regulačný kuželík ventilu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že dve primáme drážky (2) a dve sekundárne drážky (3) sú jednotlivo usporiadané po obvode.

4. Regulačný kuželík ventilu podľa jedného z pred- 35 chádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, sekundárne drážky (3) sú spojené medzi sebou do drážky usporiadanej kolmo na pozdĺžnu os kuželíka.

5. Regulačný kuželík ventilu podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa 40 tým, že je vybavený skosením (7) pri čelnej vymedzovacej ploche (6), kde prierez primárnych a sekundárnych drážok (2, 3) je najväčší.