HU187617B - Pressure limiting valve for hfa-fluids - Google Patents

Description

A találmány HFA-folyadékokhoz alkalmas, az

1. szabadalmi igénypont tárgyi körének megfelelő nyomáshatároló szelepre vonatkozik.

AzO-gyürűs dugattyúval megvalósított nyomáshatároló szelepek különböző kiviteli formában már régen ismertek. Az O-gyűrű jó tömítést biztosít nagy nyomás alatt álló HFA-folyadékok esetében is.

A jelen találmány olyan nyomáshatároló szelepből indul ki, amilyen az FR-PS 1 149 979 számú francia szabadalmi leírásból ismert. Ennek a szelepnek az egyik kiviteli alakja esetében egyenlően kiképzett olyan hengeres kapcsoló dugattyúja van, amelynek az O-gyürűs tömítése alatt a beömlési oldalhoz képest két egymás alatt lévő sorban csillagalakban sugárirányú furatai vannak. A zárás irányába a kapcsoló dugattyút a fellépő folyadék nyomása ellen terhelő zárórugó határozza meg a szeleppel beállított nyomást.

Ha a beömlési oldalon a nyomás csak kevéssel nő a beállított nyomásérték fölé, úgy a kapcsolódugattyú csak kevéssel tolódik el a nyitás irányába anélkül, hogy a nyomás alatt álló folyadék a sugárirányú keresztfuratokból beáramlana. A nyomásnövekedést az ilyenkor létrejött térfogatnövekedés már kiegyenlíti. Növekvő nyomásnál a kapcsolódugattyú a nyitás irányába tovább tolódik a zárórugó erejével ellentétesen és az O-gyűrü tömítés áthalad a keresztfuratok első során, amelyeken keresztül most a nyomás alatt álló folyadék a kapcsolódugattyú tengelymenti belső furatából elfolyik az elvezető csatornába. Ha ekkor is növekszik a folyadékmennyiség, akkor a kapcsolódugattyú még tovább tolódik a nyitás irányába mindaddig, amíg az O-gyürűs tömítés fölé nem kerül a sugárirányú furatok második sora is és ezek az elfolyó csatorna felé meg nem nyílnak. A két sor sugárirányú furat segítségével ez a nyomáshatároló szelep két egymás utáni működési fokozattal rendelkezik.

A nyomáshatároló szelep érzékenységi tulajdonságait alapvetően annak a zárórugónak a karakterisztikája határozza meg, amely a nyomást a kapcsolódugattyú zárt- és nyitott állása közötti úton befolyásolja. A találmány szerinti nyomáshatároló szelepnek úgy kell beállítva lenni, hogy a nyomás 20%-nál többel ne növekedjen a beállított nyomás fölé túlömlés, vagy a túlfolyó áramlás 0,041/percről 301/perc-re való növekedése közben. A zárónyomásnak a nyitó nyomás közelében kell lennie. Ezekkel a követelményekkel érhetjük el azt, hogy a lezárt rendszerben a nyomáshatároló szelep felett a nyomás a beállított nyomás közelében állandó legyen.

Az első követelmény lágy rugót tesz szükségessé, amelyet hosszú elmozdulásnál csak kis nyomásnövekedés jellemez. A lágy rugójú nyomáshatároló szelepnek azonban kifejezetten rosszak a zárási jellemzői, mert csak viszonylag erős nyomásesés esetén tér vissza a kapcsolódugattyú a záró állásba.

A szelep zárási tulajdonságaira vonatkozó követelményt leginkább az igen kemény rugó teljesíti. Az ezzel terhelt kapcsolódugattyú azonban csak erősen megnövekedő nyomásnál nyit ki ismét.

Az FR-PS 1 149 979 számú francia szabadalmi leírásból ismert nyomáshatároló szelepnek lágy zá2 ró rugója van hosszú rugóúttal, úgyhogy rövid idő alatt nagy folyadékmennyiség áramolhat ki rajta. E mellett a sugárirányú keresztfuratok kettős sorban való elrendezése azt biztosítja, hogy a kiáramló folyadék rendkívül megnövekvő mennyisége sem okoz meg nem engedhető nyomásnövekedést. Ezzel szemben záródásnál a nyomás nagyon erősen csökken. Ezért ez a szelep nem alkalmas a rendszerbeli nyomás beállítására és állandó értéken tartására. Viszont biztosító szelepként alkalmazható, amely normális üzem esetén mindég zárva van és csak akkor kell kinyílnia szükség esetén, ha a nyomás rendkívüli esetben meg nem engedhetően nagy lesz.

A jelen találmánynak az a feladata, hogy méretei tekintetében kis nyomáshatároló szelepet biztosítson, amellyel úgy kis-, mint nagy átfolyási mennyiség esetén is a nyomás a csatlakoztatott rendszerben messzemenően állandó értéken tartható.

Ez a feladat a találmány első igénypontjának jellemző köre szerint olymódon oldható meg, hogy kemény zárórugóval terhelt olyan kapcsolódugatytyút alkalmazunk, amelynek a nagynyomású tartományban a beömlési oldalon nagyobb a keresztmetszete, mint az O-gyűrűs tömítésnek megfelelő szakaszon. A kapcsolódugattyú a kerületén nagyobb palástfelületű szelepfuratban kiképzett nyomáskamrában kis oldalirányú játékkal van vezetve. A kapcsolódugattyú tengelyirányú belső furatának a beömlési oldalon szűkített szakasza van, a keresztmetszetében nem szűkített szakaszon pedig össze van kötve a sugárirányú furatokon keresztül a nyomáskamrával. A sugárirányú furatok a nyomáskamrának abba a gyűrűalakú terébe torkollnak, amelyet az a gyűrűalakú vájat alkot, amely a kapcsolódugattyú nagy palástfelületéből a kis palástfelülethez vezet át ennek vállszerű lépcsőzeténél. A találmány előnyös kiképzése a második igénypont tárgyát képezi.

A találmány szerinti nyomáshatároló szelepben rövid, kemény zárórugó van alkalmazva, melynek viszonylag nagy a rugóereje. Ez a rugó kicsi. A beömlő csatornán keresztül a nyomáshatároló szelepbe jutó nyomás alatt álló folyadék a nagynyomású tartományban lépcsőzetes kapcsolódugattyú nagy dugattyú felületéhez érkezik, amely a kisebb keresztmetszetű felületnél O-gyűrűs tömítéssel van tömítve.

A nyomás fokozatos növekedése esetén a kapcsolódugattyú eltolódik és a beállított nyomás túllépése esetén olyan nyitott helyzetbe kerül, amelyben a nyomás alatt álló folyadék a sugárirányú keresztfuratokon keresztül az elvezető csatornába tud kifolyni. A dugattyú eltolódása közben a kapcsolódugattyú vállszerű lépcsőzeténél lévő gyürüalakú vájatba torkolló sugárirányú furatokon keresztül nyomáskiegyenlítődés jön létre a dugattyú palást felületénél lévő gyűrűalakú térrel.

Ha az átfolyó mennyiséggel az átfolyás sebessége erősen megnövekszik, akkor a nyomáshatároló szelep találmány szerinti kiképzése következtében hidrodinamikai erők lépnek fel, amelyek a zárórugó záró ereje ellen hatnak és igy a nyitási folyamatot segítik elő. A bevezető csatornán keresztül bevezetett folyadékáram először keresztmetszetében kitágított nyomáskamrába lép be és ezt követőleg -2•187617 úgy mint a Venturi-csőnél - áthalad a kapcsolódugattyú tengelyirányú belső furatának az áramlási keresztmetszet szempontjából leszűkített szakaszán. Ezen a fojtott szakaszon tovább növekszik az áramlási sebesség, míg a folyadék nyomása csökken. Ez után a nyomás alatt álló folyadék a belső furat keresztmetszetében megnövelt azon szakaszába áramlik, amely éppen olyan nagy, mint a sugárirányú furatok kilépési keresztmetszetének összege. Ennél a folyamatnál a nyomás alatt álló folyadék kinetikus energiája következtében először a nyitás irányába ható erőt fejt ki a kapcsolódugattyúra. A fojtott szakaszon való átáramlásnál és ennek a szakasznak a végén a hirtelen keresztmetszet növekedés következtében nyomásveszteség jelentkezik. Ekkor a tengelyirányú belső furat kibővített belső szakaszában a folyadék nyomása - éppen úgy, mint a kapcsolódugattyú vállszerű lépcsőzeténél a sugárirányú furatokkal összekötött gyűrűalakú térben kisebb, mint a nagy dugattyúfelületre ható nyomás a beömlési oldalnál. A nyomáskülönbség a nagy dugattyúfelületen olyan további erőt ébreszt, amely a zárórugó ellenében tolja el a kapcsolódugattyút. Ez ekkor a vállszerű lépcsőzetével a szelepfurat kiugrásához ér. A nyitott helyzetben nagy folyadékmennyiség kiáramlása van biztosítva nyomásnövekedés nélkül.

A zárási folyamat során a kapcsolódugattyú nagy dugattyú felületével a fennálló nyomás ellenében mozog. A vállszerű lépcsőzetnél lévő gyűrííalakú vájat feletti gyűrűalakú tér ismét megtelik nyomás alatt álló folyadékkal, ami azonban a kapcsolódugattyúnak a nyomókamrában való szoros vezetése következtében nem a palástfelületnél lévő résen keresztül, hanem csak a dugattyú tengelyirányú belső furatán és a tengelyirányú belső furaton keresztül tud a záró mozgás ellenében utána áramlani és ezáltal fékezőleg hat. Ilyen módon van az megakadályozva, hogy a sugárirányú keresztfuratokban fellépő nyomáslökéseknél a kapcsolódugattyú az O-gyűrűs tömítéseknél lévő szakaszon ide-oda lengjen. A mozgásban csillapított kapcsolódugattyú eképpen a nyomáshatároló szelep pontos megszólalását biztosítja.

A találmány egyik kiviteli példáját a következőkben olyan rajzok alapján ismertetjük, amelyek a nyomáshatároló szelepet hosszmetszetben ábrázolják olyképpen, hogy:

1. ábra: a szelep zárt állása és

2. ábra: a szelep nyitott állása.

A nyomáshatároló szelep 1-el jelölt szelepháza hengeres kiképzésű és hosszanti irányában a lépcsőzetes kiképzésű 2 szelepfuratot fogadja magába, amely körvonalaiban a következőkben leírt belső alkatrészekhez igazodik. A 2 szelepfurat egyik végén az 1 házat a 3 záró elem, a másik végén pedig az a 4 csatlakozó elem zárja le, amelyben az 5 beömlő csatorna van. Ezen keresztül a nyomás alatt álló folyadék a nem ábrázolt csatlakozáson át jut a nyomáshatároló szelepbe. Az 5 beömlő csatorna a 2 szelepfuratnak a megnövelt keresztmetszetű 6 nyomás kamrájába torkollik be. Ehhez csatlakozik a 2 szelepfuratnak az a szűkebb szakasza, melynek a palástfelületében a 7 gyűrűalakú horony fut körbe. Ebbe van a 8 O-gyűrűs tömítés beleillesztve.

A hosszanti irányban lépcsőzetes kiképzésű, hengeres 9 kapcsolódugattyú a nagyobb keresztmetszetű palástfelületével a 6 nyomáskamrában, a kisebb keresztmetszetű palástfelületével a 2 szelepfuratnak abban a szakaszában van tengelyirányban eltolhatóan vezetve, amelyben a 8 O-gyűrűs tömítés van elhelyezve. A 9 kapcsolódugattyút a 6 nyomáskamrával ellentétes végén a 10 rugó tányéron keresztül terheli a 3 záróelemen támaszkodó rövid, kemény 11 zárórugó a lezárás irányába.

A 9 kapcsolódugattyúban olyan zsákfuratként kiképzett tengelyirányú 12 belső furat van, amelyből a furat legmélyebb pontján kifelé irányuló 13 keresztfuratok indulnak ki. A szelep zárt állásában ezek a 13 keresztfuratok - a 11 zárórugó felől nézve - a 8 O-gyűrűs tömítés alatt vannak. Hasonló értelemben a 13 sugárirányú keresztfuratok alatt további, csillagalakban elhelyezkedő 14 sugárirányú furatok vannak, melyek a 16 vállszerű lépcsőzetnél lévő 15 gyűrűalakú vájatba torkollanak. Ez a 15 vájat a 9 kapcsolódugattyú nagyobb keresztmetszetű palástfelülete és az ehhez csatlakozó kisebb palástfelülete között van kiképezve. A 12 tengelyirányú belső furatnak a 6 nyomáskamrába .merülő beömlési oldalán az áramlási keresztmetszet szempontjából szűkített keresztmetszetű 17 szakasza van. A 9 kapcsolódugattyú kerületén elosztott sugárirányú 13 keresztfuratok keresztmetszete éppen olyan nagyra van méretezve, mint a tengelyirányú 12 belső furat keresztmetszete a nem szűkített szakaszon.

A nyomáshatároló szelep mindaddig az 1. ábrán bemutatott záró állásban van, amíg a beömlési oldalon a nagynyomású szakaszon a nyomás alatt álló folyadék által a kapcsolódugattyúra kifejtett nyomóerő kisebb, mint a szelep beállított nyomását meghatározó 11 záró rugó ellentétes irányú ereje. A beállított nyomást meghaladó nyomás esetén a 11 záró rugó összenyomódik és a 9 kapcsolódugattyú a 2. ábrán látható nyitott helyzetbe tolódik el. A 13 sugárirányú keresztfuratok áthaladnak a 8 O-gyűrűs tömítésen és a nyomás alatt álló folyadék átömlik az 5 beömlő csatornán és a 6 nyomáskamrán a 9 kapcsolódugattyú tengelyirányú 12 belső furatába, innen pedig tovább a sugárirányú 13 keresztfuratokon át a kifelé vezető 18 kiömlő csatornába. A szelep nyitásakor csökken a 15 gyűrűalakú vájat felett lévő gyűrűalakú tér mindaddig, amíg a 9 kapcsolódugattyú nyitott helyzetében a vállszerű 16 lépcsőzetével a tengelyirányú 2 szelepfurat megfelelő kiugrásához ér.

Claims (2)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Nyomáshatároló szelep nagy nyomás alatt álló HFA-folyadékokhoz olyan hengeres, zárórugóval zárt állásában tartott kapcsolódugattyúval,

   - amely a szelepházban lévő lépcsőzetes szelepfuratban van vezetve és amelyet a beömlési oldalon a beömlő csatornán keresztül bevezetett nyomás alatt álló folyadék a szelep beállított nyomását meghatározó zárórugó ereje ellen terhel;

   -3187617

   - amely körbenfutó gyűrűalakú horonyban lévő O-gyűrűs tömítéssel van a központi furat belső falánál tömítve;

   - amelyben olyan tengelyirányú belső furat van, amelyből a furat legmélyebb pontján kifelé irányuló keresztirányú furatok indulnak ki csillagalakban a palástfelülethez;

   - amely a beállított nyomás túllépése esetén a sugárirányú keresztfurataival az O-gyűrűs tömítés fölé a kiömlő csatornához tolódik el a nyitott állásba;

   - amelyben a sugárirányú keresztfuratokból bizonyos távolságban a kapcsolódugattyú további sugárirányú furatai vannak, azzal jellemezve, hogy

   - a kemény zárórugóval (11) terhelt kapcsolódugattyúnak (9) a nagynyomású tartományban a beömlési oldalon nagyobb keresztmetszete van, mint az O-gyűrűs tömítéssel (8) ellátott szakaszán, továbbá, a nagyobb kerületű palástfelülete a szelepfurat (2) által alkotott nyomáskamrában (6) kis oldalirányú játékkal van vezetve;

   - a kapcsolódugattyú (9) tengelyirányú belső furatának (12) a beömlési oldalon szűkített áramlási keresztmetszetű szakasza (17) van, a keresztmetszete tében nem szűkített szakasza pedig sugárirányú furatokon (14) keresztül össze van kötve a nyomáskamrával (6);

   - a sugárirányú furatok (14) a nyomáskamrának (6) abba a gyűrűalakú terébe torkollanak, amelyet ₁ θ az a gyűrűalakú vájat (15) alkot, ami a kapcsolódugattú (9) nagy köpenyfelületében a vállszerű lépcsőzetnél (16) vezet át a kis köpenyfelülethez.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti nyomáshatároló szelep kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a tengely₁₅ irányú belső furat (12) keresztmetszete a nem szűkített szakaszon olyan nagyra van méretezve, mint valamennyi sugárirányú keresztfurat (13) keresztmetszete együttesen, azonban kisebbre van választva, mint annak a beömlő csatornának (5) a kereszt2θ metszete, ami ismét kisebbre van méretezve, mint a nyomáskamra (6) keresztmetszete.