PL189457B1 - Zawór ciśnieniowy - Google Patents

Abstract

1. Zawór cisnieniowy, zawierajacy kor- pus zaworowy, otaczajacy tor przeplywu oraz jame zaworu z gniazdem zaworowym, na którym w stanie zamknietym zaworu spoczywa dryfujacy czlon zamykajacy, blo- kujac otwór wylotowy korpusu zaworowe- go, gdy cisnienie plynu po górnej stronie czlonu zamykajacego jest nizsze od cisnie- nia otwarcia zaworu, znam ienny tym , ze w swobodnym zakonczeniu jam y za- woru (134) jest umieszczony wyjmowalnie zespól przytrzymujacy, który ma przynajm- niej jedna powierzchnie zatrzymujaca, o k t ó r a o p i e r a s i e c z l o n z a m y k a j a c y p o przemieszczeniu do stanu otwartego pod dzialaniem cisnienia plynu, przy czym ta powierzchnia zatrzymujaca jest dopasowa- na ksztaltem do obwodu czlonu zamykaja- cego, kontaktujacego sie ze sciana obwo- dowa jamy zaworu (134). PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór ciśnieniowy.

Ze stanu techniki jest znany zawór ciśnieniowy, przedstawiony jako pos. I, zawierający kulkę 12, która może się przemieszczać wzdłuż osi pionowej dzięki działaniu ciśnienia płynu tak, by umożliwić przepłynięcie płynu z otworu wlotowego 14 do przewodu wylotowego 16, wyznaczonego w korpusie zaworu 18. Korpus zaworu 18 wyznacza pierścieniowe gniazdo 20, na którym szczelnie spoczywa kulka 12, gdy ciśnienie wywierane na jej dolną powierzchnię jest mniejsze niż ciężar kulki 12 albo niż suma wywieranych na nią sił skierowanych w dół. W takich warunkach, przewód wylotowy 16 zaworu 10 jest zamknięty przez kulkę 12. Kulka ulega przemieszczeniu w górę na wiele wygiętych do wewnątrz klapek 22 i zajmuje położenie oznaczone jako 12', gdy ciśnienie płynu oddziaływujące na dolną powierzchnię kulki 12 staje się większe niż wywierane na nią siły skierowane w dół. Klapki 22 są jednorodnie rozmieszczone wokół obwodu górnej części końcowej korpusu zawora 18 w celu umożliwienia przepłynięcia płynu przez przewód wylotowy 16. Klapki 22 tworzą integralną część korpusu zaworu 18 i są elastyczne w celu umożliwienia przemieszczenia kulki 12.

Choć opisany powyżej znany zawór 10 nadaje się do sterowania przepływem płynu, to jednak stwierdzono, iż ruchy, takie jak drgania kulki 12 względem klapek 22 powodują ich erozję i w konsekwencji przedwczesne zużycie korpusu zaworu 18.

Z opisu patentowego USA nr 2 091 058 i niemieckiego opisu patentowego nr 26 20 140 jest znany zawór kulkowy, w którym kulisty człon zamykający jest zawarty wewnątrz klatki przystosowanej do wymiany w korpusie zaworu, działającej jako wkładka oddzielająca. Cho189 457 ciaz kształt klatki ujawnionej w wyżej wymienionych opisach patentowych zabezpiecza kulkę przed kontaktem ciernym z korpusem zaworu, to jednak stwierdzono, że istnieje potrzeba opracowania nowego ukształtowania zaworu, w którym wkładka oddzielająca może być łatwiej wymieniana bez potrzeby demontażu i wymiany innych części zaworu.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji zaworu, pozwalającej na minimalizację zużycia zaworu, i zawierającej łatwo wymienialną wkładkę utrzymującą.

Zawór ciśnieniowy, zawierający korpus zaworowy, otaczający tor przepływu oraz jamę zaworu z gniazdem zaworowym, na którym w stanie zamkniętym zaworu spoczywa dryfujący człon zamykający, blokując otwór wylotowy korpusu zaworowego, gdy ciśnienie płynu po górnej stronie członu zamykającego jest niższe od ciśnienia otwarcia zaworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w swobodnym zakończeniu jamy zaworu jest umieszczony wyjmowalnie zespół przytrzymujący, który ma przynajmniej jedną powierzchnię zatrzymującą, o którą opiera się człon zamykający po przemieszczeniu do stanu otwartego pod działaniem ciśnienia płynu, przy czym ta powierzchnia zatrzymująca jest dopasowana kształtem do obwodu członu zamykającego, kontaktującego się ze ścianą obwodową jamy zaworu.

Warstwa zespołu przytrzymującego zakończona powierzchnią zatrzymującą jest wykonaną z materiału, który jest bardziej miękki od materiału, z którego jest wykonany człon zamykający.

Korzystnie zarówno warstwa zespołu przytrzymującego zakończona powierzchnią zatrzymującą jak i człon zamykający są wykonane ze stali, przy czym stal, z której jest wykonana warstwa zakończona powierzchnią zatrzymującą, jest bardziej kowalna.

Zespół przytrzymujący korzystnie zawiera wkładkę, zaś w jamie zaworu znajduje się obszar wejściowy, przez który jest wkładany i wyjmowany człon zamykający, przy czym obszar wejściowy zawiera zwężoną część otworową.

Zespół przytrzymujący korzystnie zawiera również pierścień utrzymujący, umieszczony w rowku usytuowanym w obszarze wejściowym jamy zaworu.

Człon zamykający korzystnie jest kulką, posiadającą kontur, zaś wkładka ma konfigurację pierścieniowatą, dopasowaną do zarysu tej kulki.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pos. I przedstawia pionowy przekrój poprzeczny znanego zaworu trójkierunkowego, fig. 1 przedstawia schematyczną ilustrację części składowych układu poślizgowego silnika turbiny gazowej, ukazującą zawór według wynalazku zainstalowany w przewodzie płynu, podłączonym równolegle do głównego przewodu płynowego układu poślizgowego, fig. 2 - pionowy przekrój poprzeczny przez zawór według wynalazku, a fig. 3 - powiększony widok obszaru wejściowego korpusu zaworu z fig. 2.

Na fig. 1 i 2, opisano trój kierunkowy zawór ciśnieniowy według wynalazku, ogólnie oznaczony numerem 100. Jak przedstawiono na fig. 1, zawór 100 może być zainstalowany w układzie poślizgowym 102 silnika turbiny gazowej samolotu w celu zawracania, w określonych warunkach roboczych, części przepływu płynu poślizgowego przechodzącego przez główny przewód płynowy 104 do zamontowanego równolegle wtórnego przewodu płynowego 106. Zawór 100 zawiera człon zamykający, taki jak kulka 108, która może się przemieszczać w górę od gniazda zaworowego 110 w celu umożliwienia przepływu płynu poślizgowego przez wtórny przewód płynowy 106, gdy na skierowaną w dół powierzchnię kulki 108 zostanie wywarte wystarczające ciśnienie płynu. Układ poślizgowy 102 zawiera pompę 112, połączoną z głównym przewodem płynowym 104 dla pobierania płynu poślizgowego z obudowy 114, zawierającej łożyska 116, które umieszczone są i ułożone tak, by wspierać główny wał obrotowy 118 silnika turbiny gazowej. W pewnych warunkach rozruchu, ciśnienie wytwarzane przez sprężarkę (nie przedstawioną) silnika turbiny gazowej nie jest wystarczające dla zapobieżenia przepływowi płynu poślizgowego podawanego do obudowy 114 łożyska przez układ wentylacji kabiny (nie przedstawiony). Pompa 112 musi zatem pracować tak, by wytworzyć próżnię w obudowie 114 łożyska, tym samym wymuszając przepływ płynu poślizgowego przez główny przewód płynu 104 w kierunku pompy 112, jak wskazano przy pomocy strzałki 120. W tym etapie ciśnienie płynu Pj ponad zaworem 100 jest niższe od ciśnienia otwarcia zaworu, tj. sumy ciężaru kulki 108 i ciśnienia P2 poniżej tej kulki, a tym samym kulka 108 szczelnie spoczywa na gnieździe zaworowym 110, blokując przepływ płynu przez

189 457 wtórny przewód płynowy 106. Gdy osiągnięte zostaną normalne warunki pracy, wówczas ciśnienie płynu Pj ponad zaworem 100 staje się wyższe od ciśnienia otwarcia zaworu, a w konsekwencji kulka 108 ulega przemieszczeniu od gniazda zaworowego 110, by tym samym umożliwić płynowi poślizgowemu przepłynięcie przez wtórny przewód płynowy 106, jak wskazano strzałką 122 a następnie przez łączącą się z nim przekładnię pomocniczą (nie przedstawioną). Zgodnie z tym, pompa 112 będzie kontynuować pobieranie tej samej ilości płynu, a nadmiar płynu wytwarzany przez działanie sprężarki przejdzie przez wtórny przewód płynowy 106. W normalnych warunkach pracy, ciśnienie P1 i P2 jest rzędu 687 kPa i odpowiednio, 275 kPa. Sprężarka powoduje wzrost ciśnienia P1 ponad ciśnienie P2.

Zarówno płyn poślizgowy pobierany przez pompę 112 jak i płyn poślizgowy przepływający przez wtórny przewód płynowy 106 są poddawane odpowiednim obróbkom i następnie zawracane do zbiornika zasilającego (nie przedstawionego). Przykładowo, płyn poślizgowy składa się z mieszaniny powietrza i oleju, a tym samym z oleju musi być usunięte powietrze przed zawróceniem oleju do zbiornika zasilającego.

Na fig. 2 pokazano trójkierunkowy zawór 100 według wynalazku, zawierający korpus 124, wyznaczający pierwotny przewód płynowy 126 dla przenoszenia płynu z otworu wlotowego 128 do pierwszego otworu wylotowego 130 i wtórny przewód płynowy 132, łączący się z pierwotnym przewodem płynowym 126 dla kierowania płynu z otworu wlotowego 128 do drugiego otworu wylotowego (nie przedstawionego). Zarówno pierwotny jak i wtórny przewód płynowy 126 i 132 mają zasadniczo walcowaty układ.

Gniazdo zaworowe 110 jest utworzone we wtórnym przewodzie płynowym 132 korpusu 124 zaworu i ma kształt pierścieniowaty w celu dopasowania do zarysu kulki 108. Tym samym, płyn nie może przechodzić pomiędzy kulką 108 a gniazdem zaworowym 110, gdy kulka 108 znajduje się w położeniu zamkniętym 108' w celu zablokowania przepływu płynu przez wtórny przewód płynowy 132 zaworu 100, jak przedstawiono linią przerywaną.

Kulka 108 jest umieszczona wewnątrz jamy zaworu 134, wyznaczonej w korpusie 124 zaworu. Jama zaworu 134 zawiera obszar wejściowy 136, który zawiera walcowatą część 138 oraz zwężoną część 140, przebiegającą w dół od obwodu walcowatej części 138, jak pokazano szczegółowo na fig. 3. Jama zaworu 134 ma takie rozmiary i kształt, by umożliwić wkładanie i usuwanie kulki 108 z zaworu 100. Po wprowadzeniu kulki 108 do jamy zaworu 134, jest w niej umieszczana pierścieniowa wkładka 142 dla utworzenia gniazda, na którym może opierać się kulka 108, gdy ulega przemieszczeniu do położenia otwartego wskutek wystąpienia wystarczającego ciśnienia płynu. W pierścieniowym rowku 146, wyznaczonym w walcowatej części 138 obszaru wejściowego 136 jamy zaworu 134 jest zainstalowany konwencjonalny pierścień utrzymujący 144 w celu zablokowania pierścieniowej wkładki 142. Ruchy w dół pierścieniowej wkładki 142 są ograniczone przez wewnętrzną stożkowatą ściankę, wyznaczającą zwężoną część 140 obszaru wejściowego 136 jamy zaworu 134.

Pierścieniowa wkładka 142 może być wykonana z dowolnego odpowiedniego materiału, który jest bardziej miękki od materiału, z którego wykonana jest kulka 108, albo wystarczająco twardego, tak by zbyt szybko nie uległ zużyciu. Przykładowo, jeżeli zarówno kulka 108 jak i pierścieniowa wkładka 142 są wykonane ze stali, to wkładka 142 powinna być wykonana ze stali bardziej kowalnej niż stal, z której jest wykonana kulka 108.

Według zalecanego przykładowego wykonania wynalazku, kulka 108 ma średnicę 1,75 cm, a pierścieniowa wkładka 142 ma średnicę wewnętrzną 1,52 cm, średnicę zewnętrzną 1,9 cm oraz grubość około 0,10 cm.

W trakcie pracy, kulka 108 szczelnie spoczywa na gnieździe zaworowym 110, dopóki ciśnienie płynu oddziaływujące na górną stronę zaworu 100 jest niższe od ciśnienia otwarcia zaworu 100. W takich warunkach pracy, płyn przepływa jedynie przez pierwotny przewód płynowy 126 w zaworze 100.

Gdy wartość ciśnienia płynu ponad zaworem 100 staje się większa od ciśnienia otwarcia zaworu, wówczas kulka 108 ulega przemieszczeniu w górę i wchodzi w pierścieniową wkładkę 142, tym samym umożliwiając przepływ płynu przez wtórny przewód płynowy 132 i otwór wylotowy 133 w korpusie 124 zaworu. Pierścieniowa wkładka 142 pozostawia kulkę 108 wewnątrz jamy zaworu 134 i działa jako oddzielacz, zapobiegający bezpośredniemu kontaktowi kulki 108 z korpusem 124, gdy przesuwa się ona do położenia otwarcia pod działaniem

189 457 ciśnienia płynu. Pierścieniowa wkładka 142 pozwala na wydłużenie czasu użytkowania zaworu 100, gdyż zapobiega zużywaniu się kulki 108 wskutek tarcia o wewnętrzne ścianki korpusu zaworowego 124.

Gdy pierścieniowa wkładka 142 ulegnie uszkodzeniu wskutek dłuższego użytkowania, wówczas może być łatwo wymieniona na nową podobną pierścieniową wkładkę.

Zawór według wynalazku pozwala na zminimalizowanie zużycia korpusu zaworowego 124, a tym samym na zmniejszenie kosztów, związanych ze stosowaniem opisanego typu zaworu.

Zawór 100 według wynalazku, poza wyżej opisanym zastosowaniem w silniku turbiny gazowej, może być zastosowany w dowolnych innych urządzeniach, które wymagają kontroli przepływu płynu przez przewód.

189 457

189 457

189 457

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór ciśnieniowy, zawierający korpus zaworowy, otaczający tor przepływu oraz jamę zaworu z gniazdem zaworowym, na którym w stanie zamkniętym zaworu spoczywa dryfujący człon zamykający, blokując otwór wylotowy korpusu zaworowego, gdy ciśnienie płynu po górnej stronie członu zamykającego jest niższe od ciśnienia otwarcia zaworu, znamienny tym, że w swobodnym zakończeniu jamy zaworu (134) jest umieszczony wyjmowalnie zespół przytrzymujący, który ma przynajmniej jedną powierzchnię zatrzymującą, o którą opiera się człon zamykający po przemieszczeniu do stanu otwartego pod działaniem ciśnienia płynu, przy czym ta powierzchnia zatrzymująca jest dopasowana kształtem do obwodu członu zamykającego, kontaktującego się ze ścianą obwodową jamy zaworu (134).
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa zespołu przytrzymującego zakończona powierzchnią zatrzymującą jest wykonana z materiału, który jest bardziej miękki od materiału, z którego jest wykonany człon zamykający.
3. 3. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że zarówno warstwa zespołu przytrzymującego zakończona powierzchnią zatrzymującą jak i człon zamykający są wykonane ze stali, przy czym stal, z której jest wykonana warstwa zespołu przytrzymującego zakończona powierzchnią zatrzymującą, jest bardziej kowalna.
4. 4. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół przytrzymujący zawiera wkładkę (142), zaś jama zaworu (134) zawiera obszar wejściowy (136), przez który jest wkładany i wyjmowany człon zamykający, przy czym obszar wejściowy (136) zawiera zwężoną część otworową (140).
5. 5. Zawór według zastrz. 4, znamienny tym, że zespół przytrzymujący zawiera pierścień utrzymujący (144), umieszczony w rowku (146) usytuowanym w obszarze wejściowym (136) jamy zaworu (134).
6. 6. Zawór według zastrz. 4, znamienny tym, że człon zamykający jest w postaci kulki (108), posiadającej kontur, zaś wkładka (142) ma konfigurację pierścieniowatą, dopasowaną do zarysu tej kulki (108).