PL194564B1

PL194564B1 - Urządzenie do sterowania przepływającymi mediami i sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami

Info

Publication number: PL194564B1
Application number: PL00351504A
Authority: PL
Inventors: Dieter Möllmann
Original assignee: Moellmann Dieter
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2007-06-29
Also published as: CZ295345B6; AU4402300A; WO2000065261A1; CN1237294C; US6702257B1; RU2243435C2; CA2370996A1; CN1349597A; ATE261074T1; KR100699751B1; SK285116B6; MXPA01010626A; EP1169588B1; KR20020019904A; DE19918128A1; HK1045555A1; PL351504A1; ZA200108574B; PT1169588E; CZ20013659A3

Abstract

1. Urz adzenie do sterowania przep lywaj acymi mediami w postaci klapy odcinaj acej dla komór ci- snieniowych, zw laszcza dla zbiorników lub przewo- dów rurowych, z osadzon a w obudowie uchylnie wzgl edem osi obrotu p lyt a, która w pozycji uszczel- nienia zamyka przep lyw przez obudow e w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach w obszarze usz- czelnienia, przy czym p lyta klapy jest osadzona mi- mo srodowo z osi a obrotu usytuowan a poza srodko- w a lini a uszczelnienia, za s o s obrotu przechodzi zw la- szcza przez g lówn a o s klapy odcinaj acej, znamien- ne tym, ze uszczelnienie ma obwodow a powierzch- ni e uszczelniaj aca DF, stanowi ac a czesc bocznej powierzchni sto zka, którego tworz ace (K1, K2) wy- znaczaj a k aty nachylenia powierzchni uszczelniaj a- cej DF wzgl edem g lównej osi (17, 38) klapy odcina- j acej i przecinaj a si e wzajemnie w obszarze wierz- cho lka sto zka, znajduj acego si e w punkcie (S1), któ- rego po lo zenie jest wyznaczone tak, ze srodkowa linia (39) uszczelnienia przecina pod k atem prostym o s g lówn a (38), ………………………………..………. . PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, oraz sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej.

W przewodach rurowych, przez które przepływają media, przepływ jest odcinany za pomocą zaworów, zasuw lub klap. Klapy są korzystne z uwagi na wyraźnie mniejszą długość.

Najprostsza konstrukcja klapy charakteryzuje się osią obrotu, biegnącą pośrodku wzdłuż płyty. Znana jest również konstrukcja mimośrodowa, w której oś obrotu biegnie w odstępie względem płyty klapy. Poprawia to z reguły uszczelniające działanie płyty, ponieważ uszczelnienie płyty nie jest przerywane przez wał obrotowy, wychodzący z wnętrza obudowy. Wał obrotowy jest osadzony przed lub za płyta klapy. Poza tym oś obrotu względnie wał obrotowy są usytuowane centralnie przed płytą klapy i przecinają główną oś klapy odcinającej, z reguły również główną oś przewodu rurowego.

Wreszcie znane są klapy zwane podwójnie mimośrodowymi. Oś obrotu względnie wał obrotowy jest w tym typie usytuowany, dodatkowo poza wspomnianą mimośrodowością, poza główną osią, to znaczy w niewielkim odstępie względem niej. Zapewnia to tak zwany efekt samozamykania względnie wymuszonego zamykania dla jednego kierunku przepływu. W odniesieniu do drugiego kierunku przepływu istnieje niekorzystnie ciągłe ciśnienie otwarcia, co pociąga za sobą konieczność przykładania również stałej i dużej siły zamykającej z odpowiednio dużym momentem napędowym. W dłuższym czasie, zwłaszcza przy znacznych ciśnieniach w przewodzie, powstają przecieki, uniemożliwiające bezpieczną pracę na odciętej stronie przewodu rurowego.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej o lepszym działaniu uszczelniającym. Następne zadanie polega na zmniejszeniu momentów napędowych.

Urządzenie do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z osadzoną w obudowie uchylnie względem osi obrotu płytą, która w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach w obszarze uszczelnienia, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo z osią obrotu usytuowaną poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że uszczelnienie ma obwodową powierzchnie uszczelniającą DF, stanowiącą cześć bocznej powierzchni stożka, którego tworzące wyznaczają kąty nachylenia powierzchni uszczelniającej DF względem głównej osi klapy odcinającej i przecinają się wzajemnie w obszarze wierzchołka stożka, znajdującego się w punkcie S1, którego położenie jest wyznaczone tak, że środkowa linia uszczelnienia przecina pod kątem prostym oś główną, zaś oś obrotu klapy jest usytuowana w odstępie względem środkowej linii uszczelnienia, zwłaszcza na osi głównej, i biegnie poprzecznie do obu tych linii, stanowiąc środek kołowego obwodu uszczelniającego, którego średnica jest mniejsza niż nominalna średnica DN przewodu rurowego lub pozostająca do dyspozycji, wewnętrzna średnica wewnątrz klapy odcinającej i który przecina się z linią środkową uszczelnienia w punktach A oraz C, natomiast z prostą przechodzącą przez A i środek obrotu w punkcie B, leżącym naprzeciw punktu A względem środka obrotu, zaś poprowadzona w punkcie A styczna do kołowego obwodu uszczelniającego przecina się z prostą B-C w punkcie SO, przy czym punkt S1 jest usytuowany w punkcie B odcinka A-B po przesunięciu go wzdłuż stycznej do położenia, w którym A znajduje się w punkcie SO, lub w punkcie SO odcinka A-SO po przesunięciu go wzdłuż odcinka A-B do położenia, w którym A znajduje się w punkcie B.

Korzystnie płyta klapy w pozycji zamkniętej w obu kierunkach przepływu ma z boku osi obrotu powierzchnie o różnej wielkości, przy czym większe powierzchnie leżą naprzeciw siebie względem osi obrotu, podobnie jak powierzchnie mniejsze.

Korzystnie płyta jest uchylna wokół osi obrotu, przechodzącej przez główną oś klapy odcinającej, zwłaszcza przez oś rury.

Korzystnie uszczelnienie ma obwodową powierzchnię uszczelniającą na płycie klapy i/lub na obudowie, stanowiącą cześć bocznej powierzchni stożka.

Korzystnie wierzchołek bocznej powierzchni stożka znajduje się w punkcie, który leży poza główną osią klapy odcinającej, zwłaszcza zaś jest usytuowany względem niej w odstępie większym niż promień r płyty klapy.

PL 194 564 B1

Korzystnie wierzchołek bocznej powierzchni stożka znajduje się w punkcie, który leży względem głównej osi w odstępie a = 3 rK, przy czym a jest skierowane co najmniej w kierunku poprzecznym do osi obrotu i poprzecznym do głównej osi klapy odcinającej.

Korzystnie oś obrotu płyty klapy jest przesunięta o pewien odstęp poprzecznie do głównej osi, przy czym odstęp ten jest mniejszy lub równy połowie maksymalnej głębokości Td powierzchni uszczelniającej w kierunku poprzecznym do głównej osi.

Korzystnie wierzchołek stożka leży bliżej głównej osi, a jednocześnie bliżej środkowej linii uszczelnienia niż punkt S1, i/lub leży pomiędzy tworzącymi, które przechodzą przez punkt S1.

Sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrabia się geometrie uszczelnienia obudowy, mocując tę ostatnią na obrotowym stole w takim położeniu, że oś obrotu stołu stanowi zarazem oś stożka powierzchni uszczelniającej, przy czym za pomocą obrotowego narzędzia o zarysie roboczym zdejmuje się wzdłuż tworzącej stożka materiał obudowy w obszarze powierzchni uszczelniającej, obracając jednocześnie stół.

Korzystnie przemieszcza się obrotowe narzędzie wzdłuż tworzącej w kierunku wierzchołka stożka i z powrotem.

Sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrabia się geometrie uszczelnienia płyty klapy, mocując tę ostatnią na obrotowym stole i ustawiając w takim położeniu, że oś obrotu stołu stanowi zarazem oś stożka powierzchni uszczelniającej, przy czym za pomocą obrotowego narzędzia o zarysie roboczym zdejmuje się wzdłuż tworzącej stożka materiał płyty klapy względnie materiał przewidywanych na płycie klapy elementów uszczelniających, obracając jednocześnie stół.

Korzystnie obrotowe narzędzie przemieszcza się wzdłuż tworzącej w kierunku wierzchołka stożka i z powrotem.

Sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrabia się geometrię uszczelnienia obudowy, mocując tę ostatnią na obrotowym stole lub pośrednio za pomocą szczęk obrabiarki obrotowej i ustawiając ją w takim położeniu, że oś obrotu stołu lub obrabiarki stanowi zarazem oś stożka powierzchni uszczelniającej, przy czym za pomocą narzędzia skrawającego z krawędzią skrawającą zdejmuje się materiał obudowy poprzez obrót stołu względnie obrabiarki, zaś narzędzie skrawające z krawędzią skrawającą przemieszcza się wzdłuż tworzącej stożka.

Sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrabia się geometrię uszczelnienia płyty klapy, mocując tę ostatnią na obrotowym stole lub pośrednio za pomocą szczęk obrabiarki obrotowej i ustawiając ją w takim położeniu, że oś obrotu stołu lub obrabiarki stanowi zarazem oś stożka powierzchni uszczelniającej, przy czym za pomocą narzędzia skrawającego z krawędzią skrawającą zdejmuje się materiał płyty klapy względnie elementów uszczelniających na płycie klapy poprzez obrót stołu względnie

PL 194 564 B1 obrabiarki, zaś narzędzie skrawające z krawędzią skrawającą przemieszcza się wzdłuż tworzącej stożka w kierunku wierzchołka stożka lub z powrotem.

W jednej z korzystnych postaci wykonania wynalazku płyta klapy ma w obu kierunkach przepływu działanie samozamykające, co oznacza, że ostatni fragment ruchu zamykającego jest wspomagany wynikowym, działającym na płytę ciśnieniem roboczym, niezależnie od kierunku przepływu. W najprostszym przypadku jest to możliwe dzięki centralnie osadzonej płycie klapy, która w pozycji zamkniętej w obu kierunkach przepływu ma z boku osi obrotu powierzchnie o różnej wielkości, przy czym większe powierzchnie leżą naprzeciw siebie na osi obrotu, podobnie jak powierzchnie mniejsze. Ta - wydająca się niemożliwa do zrealizowania - konstrukcja osiągana jest dzięki określonej grubości płyty klapy i zukosowanej w bocznych obszarach - w największej odległości od osi obrotu - obwodowej powierzchni uszczelniającej. Uszczelnienie ma wówczas z boku przestrzenną głębokość w kierunku osi głównej i w kierunku średnicy. Właśnie głębokość w kierunku średnicy pozwala na stworzenie różnych parametrów powierzchniowych dla obu kierunków przepływu. Położona naprzeciw jednego przepływu strona płyty klapy jest podzielona osią obrotu na powierzchnię lewą i prawą. Istotna dla wytworzenia siły zamykającej jest różnica powierzchni. Przy obserwacji płyty klapy odpowiednio do kierunku przepływu i zamykaniu klapy przy jej obrocie w prawo efekt wymuszonego zamykania osiąga się wówczas, gdy lewa powierzchnia jest większa niż powierzchnia prawa. Ten sam warunek należy spełnić z drugiej strony płyty dla drugiego kierunku przepływu. Jest to możliwe dzięki zukosowanej z boku powierzchni uszczelniającej, w związku z czym tak zwana lewa powierzchnia klapy z jednej strony jest większa niż (leżąca naprzeciw niej), prawa powierzchnia klapy z drugiej strony.

Jeżeli, zwłaszcza na obwodzie płyty klapy odcinającej, rozmieszczone są pierścieniowe elementy uszczelniające, które przy zamykaniu płyty są dociskane do obwodowej powierzchni uszczelniającej, wówczas powstaje pierścieniowe naprężenie, w związku z czym docisk rozkłada się równomiernie na obwodzie, na którym panuje wobec tego równomierne skuteczne działanie uszczelniające.

Opisane zukosowanie powierzchni uszczelniających może mieć na leżących naprzeciw siebie krawędziach lub, ogólnie rzecz biorąc, na obwodzie, różne nachylenie, w związku z czym powstaje tak zwane stożkowe gniazdo. Płyta klapy może być również mimośrodowa, to znaczy jej oś może przechodzić poza płytą względnie poza przyporządkowaną jej środkową linią uszczelnienia. Również w tym rozwiązaniu możliwe jest w zasadzie wymuszone zamykanie w obu kierunkach przepływu.

Usytuowanie osi obrotu na osi głównej względnie przecięcie się obu osi pociąga za sobą uproszczenie konstrukcji klapy odcinającej. Występujące tam siły i momenty są w przybliżeniu symetryczne.

Przy użyciu stożkowego gniazda duży kąt wierzchołkowy jest korzystny z uwagi na zmniejszenie sił tarcia przy zamykaniu. Stożkowe gniazdo jest zdefiniowane przez położenie osi stożka i pozycję jego wierzchołka. Stożkowe gniazdo należy tak dobrać lub obliczyć, aby wykluczyć możliwość zakleszczania się płyty w obszarze uszczelnienia. Szczególnie korzystna postać wykonania wynalazku dotyczy klapy odcinającej ze stożkowym gniazdem, przy czym gniazdo to ma kształt geometryczny, zdefiniowany według określonych kryteriów.

Położenie obwodowej powierzchni uszczelniającej według wynalazku można w innych słowach określić następująco:

a. Obwodowa powierzchnia uszczelniająca stanowi część bocznej powierzchni stożka, którego tworzące wyznaczają kąty nachylenia powierzchni uszczelniającej względem głównej osi klapy odcinającej.

b. Tworzące przecinają się wzajemnie w obszarze wierzchołka stożka, którego położenie określane jest następująco:

b1. Środkowa linia uszczelnienia przecina główną oś prostopadle do niej.

b2. Oś obrotu płyty klapy jest usytuowana w odstępie (mimośrodowo) względem środkowej linii uszczelnienia, zwłaszcza na głównej osi, i biegnie poprzecznie do środkowej linii uszczelnienia i do głównej osi.

b3. Przyjmując oś obrotu za środek wyznacza się kołowy obwód uszczelniający, którego średnica jest mniejsza niż nominalna średnica przewodu rurowego lub pozostająca do dyspozycji, wewnętrzna średnica wewnątrz klapy odcinającej.

b4. Punkty przecięcia kołowego obwodu uszczelniającego ze środkową linią uszczelnienia oznaczone są A i C, punkt przecięcia kołowego obwodu uszczelniającego z prostymi przechodzącymi przez A i środek obrotu jest oznaczony B, przy czym punkt B leży naprzeciw punktu A z drugiej strony środka obrotu.

b5. Promień klapy stanowi połowę odstępu od A do C.

PL 194 564 B1 b6. Równoległa do głównej osi znajduje się względem niej w odstępie odpowiadającym trzykrotnemu promieniowi klapy, przy czym równoległa - podobnie jak punkty B i C - leży naprzeciw punktu A nad główną osią.

b7. Styczna do kołowego obwodu uszczelniającego w punkcie B przecina równoległą do głównej osi w punkcie, który wyznacza wierzchołek stożka.

Korzystnie przyjęto założenie, że wierzchołek stożka i środek obrotu leżą z różnych stron środkowej linii uszczelnienia. Również kierunek zamykania płyty klapy wynika stąd, że ta ostatnia w jej otwartym położeniu leży naprzeciw wierzchołka stożka nad główną osią.

Jak podano w pierwszych ustępach opisu, znane są konstrukcje mimośrodowe lub podwójnie mimośrodowe. Klapa odcinająca o cechach według wynalazku pozwala na zastosowanie konstrukcji mimośrodowej, w której oś obrotu przecina zwłaszcza oś główną, zaś uruchomienie płyty klapy w obu kierunkach obrotu i dla obu kierunków przepływu wymaga użycia znacznie mniejszych momentów napędowych, niż ma to miejsce we wszystkich znanych dotychczas klapach odcinających. Dotyczy to również konstrukcji, w których przylegająca do obwodu płyty uszczelka, mianowicie obwodowy pierścień sprężysty, ma w kierunku przepływu praktycznie dowolną grubość. Tego typu płyta klapy nie ma już wprawdzie zdolności do samozamykania. Do utrzymania płyty w zamkniętej pozycji niezbędny jest niewielki moment przytrzymujący. Moment napędowy do otwierania płyty jest jednak również znacznie mniejszy niż ma to miejsce w znanych klapach odcinających. Napęd płyty klapy może być znacznie mniejszy niż jest to potrzebne obecnie. Stanowi to istotną zaletę właśnie z punktu widzenia szybko zamykających się i otwierających klap.

Warunkiem lekkiego otwierania klapy odcinającej jest także zastosowanie pływającego pierścienia sprężystego jako obwodowej uszczelki na płycie klapy. Przylega on od wewnątrz do stożkowego gniazda obwodowej powierzchni uszczelniającej w obudowie klapy. Im bardziej pierścień sprężysty jest wciskany w stożkowe gniazdo w wyniku różnicy ciśnień po obu stronach płyty klapy lub w wyniku działania momentu napędowego, tym większa jest siła przeciwdziałająca (siła kompensująca) lub moment przeciwdziałający, spowodowane odkształceniem pierścienia sprężystego i odpowiedzialne za łatwe otwieranie płyty klapy. Kąty nachylenia bocznej powierzchni stożka są tak dobrane, że wykluczają możliwość zakleszczenia względnie samoistnego hamowania.

W odniesieniu do sposobów wytwarzania kłap odcinających, chodzi w ramach wynalazku zwłaszcza o obróbkę powierzchni uszczelniających na płycie klapy i na obudowie. W praktyce uszczelnienie składa się z obwodowej powierzchni uszczelniającej na płycie klapy lub na obudowie oraz korespondujących z nią elementów uszczelniających odpowiednio na drugiej części. Przykładowo można zastosować pakiet pierścieni uszczelniających lub uszczelki lamelowe. Elementy uszczelniające obrabia się analogicznie do powierzchni uszczelniających. Korzystnie płyta klapy jest zaopatrzona w elementy uszczelniające.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wycentrowaną klapę odcinającą w przekroju, fig. 2 - mimośrodową klapę odcinającą przy zaznaczonym kierunku przepływu, w przekroju, fig. 3 - klapę odcinającą z fig. 3 przy przeciwnym kierunku przepływu, fig. 4 do 6 - klapę odcinającą w trzech różnych widokach, mianowicie w widoku z góry w kierunku przepływu, w przekroju pionowym oraz w przekroju poziomym, przy czyni ten ostatni jest zbliżony do fig. 1 do 3, fig. 7 - klapę odcinającą w przekroju poziomym z liniami pomocniczymi do wyznaczenia stożkowego gniazda względnie geometrii uszczelnienia, fig. 8 - przekrój odpowiadający fig. 7 z następnymi liniami pomocniczymi, fig. 9 - powiększenie fragmentu z fig. 8, fig. 10 - klapę odcinającą w stanie zmontowanym, mianowicie w przekroju poziomym ze stołem obrotowym obrabiarki sterowanej numerycznie, fig. 11 - obudowę klapy odcinającej z fig. 10, zamocowaną na stole obrotowym, fig. 12 - płytę klapy w widoku odpowiadającym fig. 10, zamocowana na stole obrotowym, fig. 13 - widok analogiczny do fig. 10, jednak dla nieco innej obróbki, fig. 14 - widok analogiczny do fig. 11, fig. 15 - widok analogiczny do fig. 12, fig. 16 do 19 - objaśnienia geometryczne celem wyznaczenia wymiarów potrzebnych do konstrukcji, fig. 20 - siły występujące przy zamykaniu klapy odcinającej w obszarze obwodowego pierścienia uszczelniającego, fig. 21 - pierścień uszczelniający w przekroju poprzecznym, fig. 22 - inne graficzne ujęcie występujących sił, odpowiednio do fig. 20, fig. 23 - odpowiada fig. 21, fig. 24 - ujecie zbliżone do fig. 8 i 16 dla objaśnienia innej metody wyznaczania punktu S1 i eliptycznego kształtu gniazda uszczelniającego, fig. 25 - rzut służący do dalszego objaśnienia kształtu eliptycznego, fig. 26 - przekrój przepływowy w klapie odcinającej celem objaśnienia występujących sił i momentów, oraz fig. 27 - ujęcie analogiczne do fig. 9 i 17 dla dalszego objaśnienia kształtu eliptycznego.

PL 194 564 B1

Niektóre ważne pojęcia podstawowe, dotyczące klapy odcinającej 10 według wynalazku, są objaśnione poniżej w odniesieniu do fig. 1. Płyta 11 klapy jest umieszczona w obudowie 12 z centralną osią obrotów 13. Nie są tu ukazane przednie i tylne przewody rurowe.

Szczelne gniazdo w obudowie 12 oznaczone jest odnośnikiem 14 i ma obwodową powierzchnię uszczelniającą 15. Korespondująca powierzchnia uszczelniająca w obszarze płyty 11 klapy opatrzona jest odnośnikiem 16. W praktyce można tutaj lub w obudowie umieścić kilka uszczelek lamelowych.

Główna oś 17 klapy odcinającej 10 rozciąga się równolegle do kierunków 18, 19 przepływu i przechodzi w niniejszym przypadku przez oś obrotu 13: Dokładniej główną oś 17 stanowi oś biegnąca wzdłuż kierunków przepływu i środek ciężkości klapy 11. Główna oś jest zazwyczaj jednocześnie osią rury.

Powierzchnie uszczelniające 15, 16 są nachylone względem głównej osi 17, skąd wynikają wymiary w kierunku głównej osi 17 (głębokość TL w kierunku głównej osi i głębokość TD w kierunku średnicy). Nachylenie powierzchni uszczelniających 15, 16 jest największe tam, gdzie największy jest również odstęp względem osi obrotu 13. Na przejściu osi obrotu 13 przez powierzchnie uszczelniające 15, 16 te ostatnie są równoległe do głównej osi 17, w związku z czym nie mają skosu. Z uwagi na głębokość powierzchni uszczelniających 15, 16 w kierunku głównej osi 17 można wyznaczyć środkową linię 20 uszczelnienia. Jej punkt przecięcia 21 z powierzchnią uszczelniającą 16 opisuje przy wychylaniu płyty 11 klapy kołowy obwód uszczelniający 22.

W niniejszym przypadku płytę 11 klapy należy w celu otwarcia obrócić w prawo, w kierunku strzałki 23, zaś w celu zamknięcia w lewo, w kierunku strzałki 24.

Klapa odcinająca 10 jest tak skonstruowana, że płyta 11 klapy zamyka się w sposób wymuszony w obu kierunkach 18, 19 przepływu. Przy przepływie w kierunku strzałki 18 działa on na prawą stronę 25 płyty, zaś przy przepływie w przeciwnym kierunku 19 na lewą stronę 26 płyty. Obie strony 25, 26 mogą być podzielone na leżące naprzeciw siebie boczne powierzchnie 27, 28 i 29, 30, przy czym podział wynika z położenia głównej osi 17. Przy założeniu kierunku 18 przepływu siła zamykająca powstaje wskutek różnicy wielkości powierzchni 29 i 30. Z uwagi na ukośną powierzchnię uszczelniającą 16 boczna powierzchnia 29 jest większa niż boczna powierzchnia 30. Po przeciwnej stronie 26 sytuacja jest dokładnie odwrotna. Odpowiednio przy odwrotnym kierunku 19 przepływu siła zamykająca wynika z różnicy wielkości powierzchni 27 i 28.

Opisane zależności są uwidocznione ponownie na fig. 2 i 3 w odniesieniu do nieco inaczej ukształtowanej klapy odcinającej 31. W stosunku do fig. 1 zamienione są tutaj kierunki obrotu. I tak płyta 32 klapy zamyka się przy obrocie w prawo, w kierunku strzałki 33, zaś otwiera przy obrocie w lewo, w kierunku strzałki 34. Różne kierunki przepływu są oznaczone strzałkami 35 i 36, obudowa odnośnikiem 37, główna oś odnośnikiem 38, zaś środkową linie uszczelnienia odnośnikiem 39. Boczne powierzchnie o różnej wielkości mają odnośniki A1, A2 z prawej strony 40 oraz A3, A4 z lewej strony 41. Podobnie jak w przykładzie wykonania z fig. 1 również tutaj siły zamykające powstają dla obu kierunków przepływu.

W przeciwieństwie do fig. 1 płyta 11 klapy na fig. 2 i 3 ma tak zwane stożkowe gniazdo na zwróconych ku sobie stożkowo powierzchniach uszczelniających 42, 43 na obudowie 37 i odpowiednio ustawione uszczelki lamelowe 44 na obwodzie płyty 32 klapy. Poprowadzone w myślach przedłużenia powierzchni uszczelniających 42, 43 w płaszczyźnie rysunku spotykają się w nieprzedstawiony sposób z lewej strony płyty 32 klapy i nad główną osią 38, tworząc stożek. Wzdłuż obwodu powstaje obwodowa powierzchnia uszczelniająca DF, stanowiąca część bocznej powierzchni stożka. Przechodząca przez środkową linię 39 uszczelnienia i główną oś 38 linia 45 stanowi oś stożka.

W przeciwieństwie do klapy odcinającej 10 klapa odcinająca 31 jest nieznacznie (podwójnie) mimośrodowa, zaś jej środek obrotu 46 leży tuż obok głównej osi 38. Mimośrodowość, mianowicie odstęp środka obrotu 46 od głównej osi 38, jest na tyle mały, że z uwagi na rozkład powierzchni w obu kierunkach przepływu występują siły zamykające. W niniejszym przypadku odstęp jest mniejszy niż połowa głębokości TD powierzchni uszczelniającej uszczelek lamelowych 44. Głębokość TD w kierunku środkowej linii 39 uszczelnienia jest skierowana poprzecznie względem głównej osi 38, patrz także fig. 1.

Na fig. 4 do 6 ukazane są bliskie rzeczywistości, trzy widoki klapy odcinającej. Tutaj z kolei chodzi o klapę mimośrodową o takiej samej konstrukcji, jak na fig. 2 i 3. Dlatego też użyte są w tym przypadku takie same odnośniki. Dodatkowo widoczny jest wałek obrotowy 47, kołnierze 48, 49 rur i łożyska 50, 51 dla wałka obrotowego 47. Na fig. 5 widać wyraźnie, że powierzchnie uszczelniające przy pionowym wałku obrotowym 47 w górnym obszarze 52 obwodu względnie dolnym obszarze 53 obwodu wykazują jedynie niewielkie nachylenie w stosunku do głównej osi 38. Przejście pomiędzy tymi obszarami obwodu i bocznymi obszarami obwodu z powierzchniami uszczelniającymi 42, 43 jest natuPL 194 564 B1 ralnie płynne. W rzeczywistości również obszary 52, 53 są nachylone względem siebie pod kątem, odpowiadającym „stożkowemu gniazdu”, opisanemu w odniesieniu do fig. 2 i 3.

Na podstawie fig. 7 do 9 opisana jest poniżej bardziej dokładnie konstrukcja „stożkowego gniazda”, a zatem nachylenie powierzchni uszczelniających 42, 43 względnie obszarów 52, 53 obwodu. Za punkt wyjścia przyjęto konstrukcję klapy odcinającej z fig. 4 do 6. Odpowiednio użyto również tych samych odnośników.

Zamykany przewód rurowy ma średnicę nominalną DN. Płyta 32 klapy ma oczywiście nieco mniejszą średnicę. W niniejszym przypadku płyta jest - w odróżnieniu od fig. 4 do 6 - usytuowana centralnie (występuje tu jedynie pojedyncza mimośrodowość wskutek umieszczenia osi obrotu poza środkową linią uszczelnienia), zaś jej środek obrotu 46 leży na głównej osi 38. Ta ostatnia stanowi zarazem oś rury. Kołowy obwód uszczelniający 55 powstaje wokół środka obrotu 56 w połączeniu z punktem przecięcia A środkowej linii 39 uszczelnienia i konstruowanych powierzchni uszczelniających 42, 43. W tym stadium średnica w obszarze powierzchni uszczelniającej 42, 43 jest znana, względnie można ja przyjąć jako warunek wstępny. Skonstruować należy jedynie stożkowe ustawienie powierzchni uszczelniających.

Prosta poprowadzona przez środek obrotu 46 i punkt przecięcia A prowadzi automatycznie do przeciwległego punktu przecięcia B. Naprzeciw punktu przecięcia A, wzdłuż środkowej linii 39 uszczelnienia i na kołowym obwodzie uszczelniającym 55 powstaje punkt przecięcia C.

Z punktów A, B, C konstruuje się linie pomocnicze, mianowicie styczną T1 do kołowego obwodu uszczelniającego 55 przechodzącą przez punkt A i prostą G1 przechodzącą przez punkty B i C. Proste T1 i G1 przecinają się wzajemnie w punkcie SO.

Wskutek przesunięcia odcinka A - B wzdłuż stycznej T1 punkt A dochodzi do punktu SO, natomiast punkt B wyznacza nowy punkt S1. Wychodząc z tego punktu S1 prowadzi się tworzące K1 i K2 stożka przez punkty A i C. Tworzące K1, K2 stożka opisują obwód stożka, który wyznacza jednocześnie stożkowe gniazdo w klapie odcinającej 31 względnie kąty powierzchni uszczelniających 42, 43 i przyporządkowanych im elementów uszczelniających na płycie 32 klapy.

W rezultacie punkt S1 znajduje się względem głównej osi 17, 38 w odstępie a, odpowiadającym trzykrotnemu promieniowi rK płyty 32 klapy.

Oś Ka stożka biegnie od punktu przecięcia S1 przez płytę 32 klapy pomiędzy środkiem obrotu 46 i punktem przecięcia 56 głównej osi 38 i środkowej linii 39 uszczelnienia. Opisane położenie osi Ka stożka stanowi warunek dodatkowy dla zamykania w obu kierunkach przepływu.

Na figurach obudowa 37 ma obwodową powierzchnię uszczelniającą, zaś płyta 32 klapy ma uszczelki lamelowe 44. W rzeczywistości elementy te można również zamienić ze sobą, w związku z czym przykładowo płyta 32 klapy ma gładkie powierzchnie uszczelniające.

Wytwarzanie i obróbka powierzchni uszczelniających względnie pakietów lameli jest opisana poniżej w odniesieniu do fig. 10 do 15. Płyty 32 klap wykazują przy tym pojedynczą mimośrodowość, zaś środek obrotu 46 leży na głównej osi 38.

Na fig. 10 do 12 przedstawione jest wytwarzanie stożkowego gniazda. Na fig. 10 ukazany jest przy tym funkcjonalny przegląd z uwidocznieniem płyty 32 klapy i obudowy 37. W rzeczywistości obie części są wykonywane niezależnie od siebie, odpowiednio do fig. 11 i 12.

Jak widać na fig. 11, obudowa 37 jest zamocowana w określonej pozycji kątowej w przyrządzie pomocniczym 60. Kąt α znajduje się pomiędzy główną osią 38 i osią Ka stożka. Stanowi ona zarazem oś obrotu DA przedstawionego poniżej stołu obrotowego 61.

Przyrząd pomocniczy 60 jest zamocowany na stałe na stole obrotowym 61. Nad przyrządem pomocniczym 60 znajduje się obrotowe narzędzie 62, na przykład frez lub tarcza szlifierska. Narzędzie 62 jest ustawione cylindryczną powierzchnią 63 równolegle do bocznej powierzchni stożka względnie tworzącej K1 stożka. Odpowiednio uzyskuje się prostą linię obróbki 64 w wyniku zdejmowania materiału przez narzędzie 62, w niniejszym przypadku w obszarze obwodowej powierzchni uszczelniającej na obudowie 37. Narzędzie 62 obraca się wokół osi 65, biegnącej równolegle do zakładanego zarysu powierzchni uszczelniającej i bocznej powierzchni stożka.

Obróbka odbywa się w tak zwanym sterowanym numerycznie centrum frezowania. Stół obrotowy 61 stanowi przy tym oś B. W trakcie obróbki obwodową powierzchnię uszczelniającą 42, 43 wykonuje się w obudowie 37 poprzez stosunkowo szybki obrót narzędzia 62. Jednocześnie następuje stosunkowo powolny obrót stołu obrotowego 61 w połączeniu z osiowym ruchem narzędzia 62 wzdłuż strzałki 66. Istotne jest dokładne ustawienie narzędzia 62 odpowiednio do obliczonej bocznej powierzchni stożka, a także dokładne ustawienie obudowy 37 przy użyciu przyrządu pomocniczego 60.

PL 194 564 B1

Jak widać na fig. 12, płyta 32 klapy jest zaopatrzona w uszczelki lamelowe 44. Ich zewnętrzne średnice muszą być również dopasowane do stożkowego gniazda względnie bocznej powierzchni stożka. W tym celu płytę 32 klapy mocuje się na następnym przyrządzie pomocniczym 67 na stole obrotowym 61 i obrabia za pomocą narzędzia 62 podobnie, jak uprzednio obudowę 37, jednak od zewnątrz. Odpowiednio oś 65 leży powyżej bocznej powierzchni stożka (tworzące K1, K2). Podczas obróbki obrót stołu 61 powoduje ruch obudowy 37 i płyty 32 klapy, który dla obserwatora jest ruchem zataczającym. Obwodowa powierzchnia uszczelniająca spoczywa na bocznej powierzchni obliczonego stożka. Z uwagi na zależności geometryczne powierzchnia uszczelniająca przyjmuje kształt eliptyczny.

Nieco inny rodzaj obróbki ukazany jest na fig. 13 do 15. Na fig. 13 widać zestawienie wszystkich części analogicznie do fig. 10.

Na fig. 14 ukazana jest obróbka obudowy 37. W przeciwieństwie do fig. 11 zastosowane jest tutaj nieobrotowe narzędzie 68, zaopatrzone w krawędź skrawającą 69. Obudowa 37 jest ponownie zamocowana w przyrządzie pomocniczym 60. Ten ostatni jest z kolei zamocowany w szczękach 70 uchwytu tokarskiego. Podczas obróbki obudowę 37 obraca się wokół osi KA stożka (będącą zarazem osią obrotu DA), natomiast narzędzie 68 jest przemieszczane jedynie w kierunku strzałki i równolegle do bocznej powierzchni stożka, patrz strzałka 71.

Wytwarzanie zarysu w obszarze płyty 32 klapy odbywa się w drodze obróbki od zewnątrz, analogicznie do fig. 12.

Zamiast opisanych metod wytwarzania można również zastosować inne sposoby, na przykład obróbkę laserem lub strumieniami wody.

Na podstawie fig. 16 do 19 objaśnione jest poniżej obliczanie danych konstrukcyjnych. Użyte wskaźniki i zmienne różnią się od podanych wyżej. Do celów konstrukcyjnych podano promień R obrotu klapy odcinającej oraz odstęp a od osi obrotu do płaszczyzny uszczelnienia (WAU).

R wynika z wymogu średnicy nominalnej, a wynika ze względów statycznych odnośnie do sztywności (dobór materiału, wymagania w zakresie cenienia i inne). Oś obrotu przechodzi przez oś rury.

Dane R = odcinek MU oczywiście również odcinek MV i MW a = odcinek MA

Wyznaczanie wymiarów potrzebnych do konstrukcji:

Wyznaczanie kąta α:

a I cos α = — => α = arccos

Równanie (I)

Wyznaczanie kąta β:

a i a sin β = — > β = arcsinl —

R l R

Wyznaczanie kąta γ:

γ = 90° - β = 90° - l arcsin

Równanie (II)

Równanie (III)

Wyznaczanie odcinka UW:

UW = 2UA = 2a tana = 2a tan arccosl — l RJ

Wyznaczanie punktu Ω za pomocą odcinka WQ:

Równanie (IV)

WQ = UW tan γ = 2a tan

I a Ί arccos 1 — 1	tan	90° -	arcsinl — 11
L ¹ R			l WJ

Równanie (V)

PL 194 564 B1

_	( a Ί		o ( a Ί
WΩ = 2a tan	arccosi — \|	tan	90 - arcsinl — \|
	ί I^rJJ		ί l^R JJ

Równanie (V)

Dla dalszych obliczeń należy wyznaczyć położenie punktu Φ: Prostokątny trójkąt pomocniczy, wyznaczony przez punkty Ω, Φ i Γ, ma powierzchnię równą powierzchni trójkąta wyznaczonego przez punkty U, V i W.

W związku z tym: odcinek ΦΓ = 2a odcinek ΓΩ = UW = 2 UA _ (patrz równanie IV)

Dla odcinka ΤΦ obowiązuje zatem:

ΤΦ = ΙΜΩ - ΦΓ = ΙΛΩ - 2a

ΤΦ = 2a tan

( a Ί		„„o . ( a Ί
arccosi — I	tan	90 - arcsinl — \|
L l—JJ		^L l^R JJ

- 2a Równanie (VI)

Wielkość i położenie kątów stożkowych można teraz wyznaczyć w sposób następujący:

= TW = ΓΩ = UW = 2Ua ^an(~ τφ~ τφ ~ τφ φ _ arc tan

2a tan arccosi —

2a tan

( a Ί		,___ . ( a Ί
arccos \| — \|	tan	90 - arcsinl — \|
^{L J}		^{L J}

- 2a

Wyznaczanie kąta η:

= TU _ TW + UW_ _ 2xTW _ 2xUW ^η ΤΦ Φ τφ ΤΦ

4a tan arccosi —

2a tan	f a Ί arccosi — \|	tan	⁹⁰⁰ - arcsml ^—	- 2a
	^L 1 ^r jj		^L J ^{R J}J

Równanie (VIII) η = arc tan

Wówczas kąt wierzchołkowy 3 wynosi:

4a tan _ η - φ _ arctan

2a tan

2a tan arccosi r

Γ a Ί		,___ . ( a Ί
arccos \| — \|	tan	90 - arcsinl — \|
^L l r^jJ		^L J R^JJ

- 2a

- arctan arccosi r

2a tan	f a Ί arccos \| — \|	tan	⁹⁰⁰ - arcsml —	- 2a
	^{L l r j}j		^{L l R JJ}

Równanie (IX)

PL 194 564 B1

Położenie środka stożka jest opisane kątem ρ:

& η - φ η + φ ρ = — + φ = -—— + φ = -——

2 2

Równanie (X)

Jeżeli za stosunek odstępu a osi obrotu i promienia R podstawi się:

_ a ^ε ~ ~R wówczas dla powyższych równań (I) do (X) powstaje prostszy zapis.

Jeżeli poza tym wyrażenie 2a tan można skrócić w sposób następujący:

Równanie (I.) arccosi — zastąpi się symbolem σ, wówczas równania I do X

Równanie (II)

Równanie (III)

Równanie (IV)

Równanie (V)

Równanie (VI)

Równanie (VII)

Równanie (VIII) α = arccos ε β = arcsin ε γ = 90° - arcsin ε

UW = σ l/Ι/Ώ =σ tan[90°-arcsin ε]

ΤΦ =σ tan[90°-arcsin e]-2a φ = arctanσ tan |90 - arcsin ε | - 2a

Równanie (IX) η = arctan

2σ σ tan [)0 ° - arcsin ε] - 2a & = arctan

2σ		σ
γ 1	l- arctam	Γ 1
σ tan\|90° - arcsin e] - 2a		σ tan\|90° - arcsin ej - 2a

arctan

2σ	+ arctan	σ
σ tan	90° - arcsin ε	- ²a	σ tan	90° - arcsin ε	- 2a,

Równanie (X)

PL 194 564 B1

Na podstawie fig. 20 do 23 objaśnione są poniżej siły występujące przy zamykaniu klapy odcinającej. Płyta klapy jest zaopatrzona w element uszczelniający w postaci uszczelek lamelowych 44, patrz fig. 2 i 3. Dla uproszczenia na fig. 20 do 23 uwidoczniono pojedynczy pierścień sprężysty 71. Może on samodzielnie stanowić element uszczelniający dla płyty klapy względnie tworzyć wraz z innymi cienkimi pierścieniami uszczelniającymi pakiet lamelowy. Poniżej przyjęto założenie, że element uszczelniający płyty klapy jest stosunkowo cienki, w związku z czym zastosowany jest tutaj pojedynczy pierścień sprężysty 71, pływający w obwodowym wybraniu lub rowku.

Przy zamykaniu klapy odcinającej pierścień sprężysty 71 przylega do obwodowego gniazda uszczelniającego obudowy klapy. Z uwagi na obrotowy ruch zamykający, strzałka 72, na boczny obszar 73, 74 działa silny nacisk, spowodowany stożkowym kształtem gniazda uszczelniającego, co można porównać z wjeżdżaniem na pochyłą płaszczyznę.

Na górny obszar 52 i dolny obszar 53 obwodu nie działają siły skierowane do wewnątrz, ponieważ tutaj pierścień sprężysty 71 przecina oś obrotu (środek obrotu 46). Odpowiednio w tych obszarach 52, 53 obwodu powstaje reakcja w postaci skierowanego na zewnątrz nacisku pierścienia sprężystego 71. W ten sposób pierścień sprężysty 71 samoczynnie wpasowuje się w gniazdo uszczelniające. Występujące siły są równomiernie rozkładane względnie przenoszone dzięki elastyczności sprężystego pierścienia 71. Istotne jest tutaj jednocześnie takie osadzenie pierścienia sprężystego 71, aby mógł on wykonywać ruchy dopasowujące względnie rozprężające w kierunku poprzecznym do kierunku przepływu.

Na fig. 22 przedstawione są graficznie występujące siły. Przewężony obwód kołowy 75 definiuje swym odchyleniem w stosunku do zewnętrznej średnicy pierścienia sprężystego 71 różne siły. W bocznych obszarach 73, 74. siły ściskające, które działają na pierścień sprężysty 71 od zewnątrz, są największe, natomiast w górnym i dolnym obszarze 52, 53 obwodu dominują spowodowane nimi siły reakcji. Te z kolei są oczywiście skierowane na zewnątrz.

Na podstawie fig. 24 i 25 opisany jest poniżej eliptyczny kształt płyty klapy względnie gniazda uszczelniającego. Jak już wspomniano powyżej, gniazdo uszczelniające, to znaczy obwodowa powierzchnia uszczelnienia w obudowie 37 klapy, stanowi część bocznej powierzchni stożka z wierzchołkiem S1. Ponieważ wierzchołek S1 stożka nie leży na głównej osi 38, odpowiedni przekrój stożka jest nachylony do osi Ka stożka pod kątem różnym od 90° i ma kształt elipsy. Obwodowa powierzchnia uszczelnienia ma zatem dwie średnice, odpowiednio do przyjętych w matematyce wymiarów elipsy, mianowicie dużą średnicę 2a i małą średnicę 2b. Duża średnica 2a na fig. 24 odpowiada przy tym odcinkowi pomiędzy punktami A i C. Mała średnica 2b, czyli wysokość płyty 32 klapy, jest wyznaczona za pomocą przechodzącej przez punkt p prostopadłej 76 do osi Ka stożka, przy czym prostopadła ta przechodzi przez punkt przecięcia 56 osi symetrii 39 uszczelki z główną osią 38. Widoczne są poza tym punkty przecięcia s i t linii 76 z tworzącymi K1 i K2 stożka. Mała średnica 2b jest równa odstępowi punktów s i t wzdłuż linii 76.

Jak widać na fig. 24, punkt S1 leży na równoległej 77 do głównej osi 38, przy czym równoległa 77 znajduje się względem głównej osi 38 w odstępie, odpowiadającym trzykrotnemu promieniowi r< klapy (Γκ = odstęp punktów 56 i C względem siebie). Położenie punktu S1 na równoległej 77 jest wyznaczone przez styczną 78 do kołowego obwodu uszczelniającego 55 w punkcie B (względnie punkcie V na fig. 16 do 18). Im bardziej zatem środek obrotu 46 jest oddalony od osi symetrii 39 uszczelki (mimośrodowość klapy odcinającej), tym dalej przemieszcza się punkt S1 na równoległej 77 w lewo, w kierunku osi symetrii 39 uszczelki.

W oparciu o fig. 25 zilustrowany jest eliptyczny kształt obwodowej uszczelki. Stożek z wierzchołkiem Z i tworzącymi Z1, Z2 ma oś ZA, która zarazem stanowi dwusieczną kąta 3. Przekrój przez stożek kołowy poprowadzony przez punkt H w połowie wysokości stożka i prostopadle do jego osi ZA przecina tworzącą Z1 i Z2 w punktach H1, H2. Odpowiedni ukośny przekrój stożka jest zaznaczony linią podwójną. Składa się ona z dwóch odcinków D1 i D2 o jednakowej długości a. Punkt H pomiędzy odcinkami D1 i D2 nie leży na osi stożka, lecz w odstępie względem punktu przecięcia p osi stożka. Odstęp pomiędzy punktami H i p stanowią wskaźnik mimośrodowości odpowiednio do reguł obliczania elipsy. Dokładnie rzecz ^bior^ąg mimośrodowość Hniowa e eN^ps^y w^ynosⁱ e = >]a² - b^{2 ,} za^ś mimośrodowość numeryczna ε = e/a.

Zależnie od położenia ukośnego przekroju stożka punkt H znajduje się w większym lub mniejszym odstępie względem osi ZA stożka. W tym celu na fig. 25 zaznaczonych jest kilka przekrojów stożka, wychodzących z punktu ZS. Ponadto widoczna jest wysokość elipsy przekroju stożka poprowadzonego przez punkt H. Elipsa ma wysokość 2b, która odpowiada wzajemnemu odstępowi punk12

PL 194 564 B1 tów H1 i H2. Punkty H i p z fig. 25 odpowiadają punktom 56 i p na fig. 24. Dla uzyskania większej jasności rysunku naniesione są tam również odcinki D1 i D2.

Szczególna cecha klapy odcinającej według wynalazku, właśnie w połączeniu ze stosunkowo cienkim pierścieniem sprężystym względnie pierścieniem uszczelniającym, zawiera się w niewielkich momentach nastawczych w porównaniu do znanych klap odcinających. W teoretycznie nieskończenie cienkim pierścieniu uszczelniającym nie występują już opisane na wstępie siły, powodujące zjawisko samozamykania względnie samoutrzymywania. Z uwagi na symetryczny układ klapy - oś obrotu leży na głównej osi 38 = mimośrodowość pojedyncza - następuje wyrównywanie sił, spowodowanych różnicą ciśnień po obu stronach płyty klapy. Momenty nastawcze, niezbędne do otwierania i zamykania klapy, są stosunkowo małe, w związku z czym mały może być również napęd.

Różnica ciśnień, panujących po obu stronach zamkniętej klapy, powoduje je nieznaczne wygięcie, które oczywiście największe jest w połowie wysokości - na fig. 26 wzdłuż osi X. Wskutek przegięcia i opisanego powyżej układu stożkowego gniazda dochodzi do poprzecznego przesuwu pierścienia uszczelniającego względnie pierścienia sprężystego 71. Ten przesuw poprzeczny jest jednak na tyle niewielki, że zwiększa w bardzo nieznacznym stopniu wymagane momenty nastawcze. Poniżej na podstawie fig. 26 i wynikających z niej równań opisane są momenty, działające prostopadle o zamkniętej płyty klapy po przesunięciu pierścienia sprężystego 71. Objaśnienia te dotyczą również grubych pierścieni uszczelniających lub pakietów uszczelek lamelowych oraz wynikających z nich różnych momentów po obu stronach płyty klapy. Mianowicie:

d

A = 2 Jydx gdzie y=f (x) c

e

A2 = 2 J ydx y=fM d

^{d 2}Jy ²dx

S(1 = f 2 J ydx (XI)

XII) (XIII) e 2 Jy ² dx

Sx² = !L- (XIV)

2^Jydx.

d

Σ Mi = 0 = M, - (JM+AM) XV)

ΔΜ = Mi - M2 (XVI)

	' d ' _d ^Jy²dx		e e J y⁷d
ΔΜ = ·	p * 2 * J ydd * —- ^c 2 J ydd „ c ,	> — <	ρ * 2$ ydd * -d-- ^d 2 * J ydc - d

(XVII)

ΔΜ = p *<

d

J ydx c

d 2 J y 2dx c_ d

J ydx e 2 J y ²dx e 1

J ydx* d- >

d J ydx (XVIII)

PL 194 564 B1 ^Mr(<p) * ^Fa * R---sin φ l π 2 (XIX) gdzie (θ° < φ <180°) i . b „ i 0,9 < — < 1 a

Pierścień sprężysty 71 z przyporządkowaną mu płytą klapy tworzy powierzchnię w kształcie elipsy o długiej średnicy 2a (szerokość) i krótkiej średnicy 2b (wysokość). Środek obrotu 46 płyty klapy jest przesunięty względem dwusiecznej (oś y) szerokości 2a. W połączeniu z różnicą ciśnień po obu stronach płyty klapy powstaje wynikowy moment obrotowy, który zależnie od kierunku lub znaku wspomaga lub hamuje przemieszczanie płyty klapy. Powierzchnie z obu stron prostopadłej linii, wyznaczonej przez środek obrotu 46, oblicza się w oparciu o równania (XI) i (XII). Jako funkcję y = f(x) należy tu zastosować funkcję prawidłową dla elipsy. Z uwagi na ogólną formułę y = f (x) przy użyciu równań (XI) do (XVIII) można także obliczyć momenty na płytach o innych kształtach. Jedyny wymóg dotyczy określoności funkcji. Czynne ramiona dźwigni wyznacza się na podstawie położenia środków ciężkości SX1 i SX2, patrz równania (XIII) i (XIV). Wynikowy moment, patrz równania (XV) do (XVIII), stanowi różnicę poszczególnych momentów, które z kolei są wyznaczone za pomocą roboczego ciśnienia p, obliczonych powierzchni A1 i A2 oraz czynnych ramion SX1 i SX2 dźwigni. W równaniu XVIII) wstawiono odpowiednie wielkości i skrócono je na tyle, na ile to było możliwe. Punkty końcowe c, d i e, istotne z uwagi na całki, są widoczne na fig. 26. c i e stanowią jednocześnie boczne punkty krawędziowe pierścienia sprężystego 71 po jego przesuwie poprzecznym względnie boczne punkty krawędziowe, czynne na danej stronie płyty klapy, natomiast d oznacza położenie osi, wyznaczonej przez środek obrotu 46.

Równanie (XIX) opisuje w ogólności momenty zginające, jakie na fig. 20 występują na zewnątrz obwodu pierścienia sprężystego 71, w zależności od kąta φ nachylenia promienia R względem poziomu, i które są spowodowane dociskaniem bocznych obszarów do stożkowego gniazda obwodowej powierzchni uszczelnienia DF przy zamykaniu płyty klapy. FA oznacza przy tym siłę czynną. Wartości dla (1/n - % είηφ) w prawej kolumnie poniższej tabeli powinny odpowiadać zaznaczonym na fig. 22 strzałkom pomiędzy zwężonym obwodem kołowym 75. i obwodem pierścienia sprężystego 71. Równanie (XIX) określa dokładną wartość momentu MR(q>), jeżeli b/a leży pomiędzy 0,9 i 1.

T a b e l a do fig. 20 i 22

φ	φ	¹X sin	(1/n - 1X sincp)
0	180	0	0,318
10	170	0,087	0,231
20	160	0,171	0,147
30	150	0,250	0,068
40	140	0,321	-0,003
50	130	0,383	-0,065
60	120	0,433	-0,115
70	110	0,470	-0,152
80	100	0,472	-0,174
90	90	0,5	-0,182

Na fig. 27 ukazany jest montaż pierścienia sprężystego 71 w płycie 32 klapy. Pierścień sprężysty 71 jest osadzony w obwodowym rowku 79, utworzonym przez płytę 32 klapy i przykręcony do niej pierścień mocujący 80, którego zewnętrzna średnica jest nieco mniejsza niż zewnętrzna średnica pierścienia sprężystego 71. Naprzeciw pierścienia mocującego 80, to znaczy z drugiej strony pierścienia sprę14

PL 194 564 B1 żystego 71, w osiowym rowku 81 płyty 32 klapy umieszczony jest pierścień uszczelniający 82 w związku z czym medium odcięte przez płytę 32 klapy nie może napływać do wewnątrz przez pierścień sprężysty 71.

Na fig. 27 ukazany jest jeszcze jeden szczegół. Zaznaczona elipsa E reprezentuje przekrój stożka z prawej na fig. strony pierścienia sprężystego 71, wzdłuż linii LR. W tym przypadku elipsa E jest podzielona na pół przez główną oś 38, która przechodzi przez środek obrotu 46 i punkt 56. Jeżeli zamiast tego poprowadziłoby się przekrój stożka z lewej strony pierścienia sprężystego 71, wówczas punkt przecięcia odpowiedniej linii przekroju stożka (nie ukazanej) z linią, dzielącą daną elipsę na pół, leżałby dokładnie w punkcie PL, oznaczonym na fig. 27 małym krzyżykiem.

Stożkowe gniazdo obwodowej powierzchni uszczelnienia DF jest ściśle określone przez podanie wierzchołka S1 stożka i tworzy tutaj tak zwany stożek główny. Stożkowe gniazdo, którego podstawę stanowi inny stożek, nie jest przy tym wykluczone. Powinny być możliwe takie stożki, których wierzchołki leżą bliżej głównej osi 38, a jednocześnie bliżej osi symetrii 39 uszczelki niż S1, patrz fig. 24. Zwłaszcza dotyczy to wierzchołków stożków, leżących wewnątrz stożka głównego, czyli pomiędzy tworzącymi K1 i K2.

W opisanych powyżej przykładach wykonania pod pojęciem stożka rozumiany jest zawsze stożek kołowy. W rzeczywistości możliwe są również stożki o innym kształcie, z grubsza takim, przy którym przekrój stożka celem uzyskania obwodowej powierzchni uszczelnienia ma kształt kołowy. Ogólnie rzecz biorąc, przekrój stożka prostopadle do jego osi powinien zawierać wyłącznie wypukłe linie obwodu względnie nie powinien zawierać linii wklęsłych. Istotna jest tylko pojedyncza mimośrodowość płyty klapy, w każdym zaś razie niewielki odstęp osi obrotu od głównej osi (niewielka mimośrodowość podwójna), w związku z czym dla różnych kierunków przepływu występują jedynie niewielkie różnice momentów.

Claims

1. Urządzenie do sterowania przepływającymi mediami w postaci klapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z osadzoną w obudowie uchylnie względem osi obrotu płytą, która w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach w obszarze uszczelnienia, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo z osią obrotu usytuowaną poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, znamienne tym, że uszczelnienie ma obwodową powierzchnię uszczelniającą DF, stanowiącą część bocznej powierzchni stożka, którego tworzące (K1, K2) wyznaczają kąty nachylenia powierzchni uszczelniającej DF względem głównej osi (17, 38) klapy odcinającej i przecinają się wzajemnie w obszarze wierzchołka stożka, znajdującego się w punkcie (S1), którego położenie jest wyznaczone tak, że środkowa linia (39) uszczelnienia przecina pod kątem prostym oś główną (38), zaś oś obrotu (46) klapy jest usytuowana w odstępie względem środkowej linii (39) uszczelnienia, zwłaszcza na osi głównej (38), i biegnie poprzecznie do obu tych linii, stanowiąc środek kołowego obwodu uszczelniającego (55), którego średnica jest mniejsza niż nominalna średnica DN przewodu rurowego względnie pozostająca do dyspozycji, wewnętrzna średnica wewnątrz klapy odcinającej (31) i który przecina się z linią środkową (39) uszczelnienia w punktach A oraz C, natomiast z prostą przechodzącą przez A i środek obrotu (46) w punkcie B, leżącym naprzeciw punktu A względem środka obrotu (46), zaś poprowadzona w punkcie A styczna (T1) do kołowego obwodu uszczelniającego (55) przecina się z prostą B-C w punkcie SO, przy czym punkt (S1) jest usytuowany w punkcie B odcinka A-B po przesunięciu go wzdłuż stycznej (T1) do położenia, w którym A znajduje się w punkcie SO, względnie w punkcie SO odcinka A-SO po przesunięciu go wzdłuż odcinka A-B do położenia, w którym A znajduje się w punkcie B.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że płyta (11, 32) klapy w pozycjj zamkniętej w obu kierunkach przepływu ma z boku osi obrotu (13, 46) powierzchnie o różnej wielkości, przy czym większe powierzchnie leżą naprzeciw siebie względem osi obrotu (13, 46), podobnie jak powierzchnie mniejsze.

3. U rządzenie według zastrz. 1, tym, że płjyia (11, 32) jest uchylna wokół osi obrotu (13, 46), przechodzącej przez główną oś (17, 38) klapy odcinającej, zwłaszcza przez oś rury.

4. Urządzenie według zaslirz. 1, ζι^^ι^ί^ι^ι^^ tym, że uszczelnienie ma obwodową powierzchnię uszczelniającą (15, 16, 42, 43) na płycie (11, 32) klapy i/lub na obudowie (12, 37), stanowiącą cześć bocznej powierzchni stożka.

PL 194 564 B1

5. U rządze nie według zastrz. 1, znamienne t^i^, że wierzchołek bocznej powierzchni stożka znajduje się w punkcie (S1), który leży poza główną osią (17, 38) klapy odcinającej, zwłaszcza zaś jest usytuowany względem niej w odstępie większym niż promień r« płyty (11,32) klapy.

6. Urządzenie według ζ^^Ι^ι^. 5, ζι^^ι^ί^ι^ι^^ tym, że wierzchotek bocznej powierzchni stożka znajduje się w punkcie (S1), który leży względem głównej osi (17, 38) w odstępie a = 3 Ck, przy czym a jest skierowane co najmniej w kierunku poprzecznym do osi obrotu (13, 46) i poprzecznym do głównej osi (17, 38) klapy odcinającej.

7. U rządze en iewedłLιgzasttz. 1, znam ien netym i że oś obroto (13, 46) płyty(( 1,32) klapy j ees przesunięta o pewien odstęp poprzecznie do głównej osi, przy czym odstęp ten jest mniejszy lub równy połowie maksymalnej głębokości Td powierzchni uszczelniającej (15, 16, 42, 43) w kierunku poprzecznym do głównej osi (17, 38).

8. U rządzenie według 1, znamienne t^i^, że wi^ι^^<^l^(^ł<^^k stożka leży bllżej głównej osi (38), a jednocześnie bliżej środkowej linii (39) uszczelnienia niż punkt (S1).

9. Urządzenie według zastirz. 1, znamienne tym, że wierzchołek stożka leży tworzącymi (K1, K2), które przechodzą przez punkt (S1).

10. Sposób wytwarzania urządzenia do sserowania przepływającymi mediami w postaci kapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, znamienny tym, że obrabia się geometrię uszczelnienia obudowy (12, 37), mocując tę ostatnią na obrotowym stole (61) w takim położeniu, że oś obrotu (DA) stołu stanowi zarazem oś (KA) stożka powierzchni uszczelniającej, przy czym za pomocą obrotowego narzędzia (62) o zarysie roboczym (64) zdejmuje się wzdłuż tworzącej stożka materiał obudowy (37) w obszarze powierzchni uszczelniającej, obracając jednocześnie stół (61).

11. Sposób według 10, znamienny tym, że przemieszcza się obrotowe (122 wzdłuż tworzącej (K1) w kierunku wierzchołka stożka i z powrotem.

12. Sposób wytwarzania urządzenia do sterowania przepływającymi mediami w postaci kapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, znamienny tym, że obrabia się geometrię uszczelnienia płyty (11, 32) klapy, mocując tę ostatnią na obrotowym stole (61) i ustawiając w takim położeniu, że oś obrotu (DA) stołu stanowi zarazem oś (KA) stożka powierzchni uszczelniającej, przy czym za pomocą obrotowego narzędzia (62) o zarysie roboczym (64) zdejmuje się wzdłuż tworzącej stożka materiał płyty (32) klapy względnie materiał przewidywanych na płycie klapy elementów uszczelniających, obracając jednocześnie stół.

13. Sposób według 12, znamienny tym, że obrotowe (12) przemieszcza się wzdłuż tworzącej (K1) w kierunku wierzchołka stożka i z powrotem.

14. Sposób wywarzania urządzenia do sseeowania przepływającymi w possacc kapyodcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osądzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, znamienny tym, że obrabia się geometrię uszczelnienia obudowy (12, 37), mocując tę ostatnią na obrotowym stole (61) względnie pośrednio za pomocą szczęk (70) obrabiarki obrotowej i ustawiając ją w takim położeniu, że oś obrotu (DA) stołu względnie obrabiarki stanowi zarazem oś (KA) stożka powierzchni uszczelniającej (42, 43), przy czym za pomocą narzędzia skrawającego (68) z krawędzią skrawającą (69) zdejmuje się materiał obudowy (37) poprzez obrót stołu względnie obrabiarki, zaś narzędzie skrawające (68) z krawędzią skrawającą (69) przemieszcza się wzdłuż tworzącą (K1) stożka.

15. Sposób wytwarzania urządzenia do sserowania przepływającymi mediami w postaci kapy odcinającej dla komór ciśnieniowych, zwłaszcza dla zbiorników lub przewodów rurowych, z uchylną płytą osadzoną w obudowie obrotowo względem osi obrotu, która to płyta w pozycji uszczelnienia

PL 194 564 B1 zamyka przepływ przez obudowę w obszarze uszczelnienia w dwóch wzajemnie przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym płyta klapy jest osadzona mimośrodowo, to znaczy jej oś obrotu leży poza środkową linią uszczelnienia, zaś oś obrotu przechodzi zwłaszcza przez główną oś klapy odcinającej, znamienny tym, że obrabia się geometrię uszczelnienia płyty (32) klapy, mocując tę ostatnią na obrotowym stole (61) względnie pośrednio za pomocą szczęk (70) obrabiarki obrotowej i ustawiając ją w takim położeniu, że oś obrotu (DA) stołu względnie obrabiarki stanowi zarazem oś (KA) stożka powierzchni uszczelniającej (42, 43), przy czym za pomocą narzędzia skrawającego (68) z krawędzią skrawającą (69) zdejmuje się materiał płyty (32) klapy względnie elementów uszczelniających na płycie klapy poprzez obrót stołu względnie obrabiarki, zaś narzędzie skrawające (68) z krawędzią skrawającą (69) przemieszcza się wzdłuż tworzącej (K1) stożka w kierunku wierzchołka (SO) stożka względnie z powrotem.