146349. lajstromszámú szabadalom • Excentrikus tengelyű csapózár vezérlőberendezése

Megjelent: 1960. március 1. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.349. SZÁM 59. b. OSZTÁLY — MA—738. ALAPSZÁM Excentrikus tengelyű csapózár vezérlő berendezése Máttyus Sándor oki. gépészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1957. szeptember 24. Csapózár elnevezés alatt olyan csőelzáró szerkezetet értünk, melynél a csővezeték egy darabját képező1

házba szerelt zárótányér a csőtengelyre merőleges forgástengely körül fordul el. Az általában használt, újabban mind nagyobb elterjedésnek örvendő koncentrikus csapózárnál (másnéven csappantyú, pillangószelep) a forgástengely metszi a csőtengelyt, illetve a tányér geometriai tengelyét, így a forgástengelyen és a tányér geometriai tengelyén fektetett sík a tányért két egyenlő félre osztja. A tányérra ható folyadékerőknek ezért zárt állásban nincs forgatónyomatéka, tehát ez a csápózár csak kényszermozgással működtethető. Ezzel szemben az excentrikus csapózár forgástengelye nem metszi a osőtengelyt, hanem mellette —e— távolságban halad el, így a forgástengelyen átfektetett sík a tányért két egyenlőtlen részre osztja, miáltal egyoldali túlnyomás, a zárt tányérra a tengely körül forgatónyomatékot fejt ki, nyitja, a vízáramlás nyitva tartja, az áramlás megszűntével az alkalmazott zárónyomaték (ellensúly), vagy a visszafelé áramló víz önműködően lezárja. Tehát' az excentrikus csapózár szabadmozgású, önműködő elzárószerkezet. Főleg szivattyúüzemekben visszacsapó szelep helyett, nagy átmérőjű csöveknél alkalmazzák. Az eddigi megoldások hibái akadályozták szélesebb körű elterjedését. Az a legnagyobb hibája az eddig alkalmazott megoldásoknak, hogy ha megelégszenek a forgási tengely által excentrikusan átszelt tányér súlyának forgatónyomatékával és nem alkalmaznak külön zárónyomatékot, a tányér csak lassan, a szivattyú leállása után nagy késéssel zár le, a visszaforduló vízoszlopnak van ideje felgyorsulni, a tányér lecsapódásakor már nagy sebességre szert tett vízoszlop lefékezése erős csattanást és veszedelmes vízütést eredményez. Ha pedig külön zárónyomatékot alkalmaznak, az még jobban növeli a csapózár amúgy is nagy ellenállását,, vagyis a folyadékáramban előidézett nyomásveszteséget és ezzel a szivattyúzás üzemköltségét. Még a teljesen zárónyomaték nélküli excentrikus csapózár sem nyílik ki teljesen a folyadékáramban, hanem csak olyan ferdeszögre, melynél a tányérra ható folyadékerőknek a forgási tengelyre vonatkoztatott nyomatékai egyensúlyba kerülnek. Ennek a magyarázata a következő: a folyadékerők nyomatékai két komponensre bonthatók: nyitás és zárás irányában működő komponensre. A nyitás irányában működő komponens az excentrikus forgási tengely következménye, legnagyobb értékét zárt helyzetben veszi fel, mely a záráskor a csőtengelyre merőlegesen elhelyezkedő tányér esetében M = = A p• F • e képletből számítható, ahol Apa nyomáskülönbség a tányér két oldalán, F a csőkeresztmetszet, e az excentricitás. Ez a nyitónyomaték a nyitás folyamán fokozatosan csökken, teljes nyitásnál 0. A másik komponens a zárás irányában hat, ez a folyadékáramban ferdén álló tányérra gyakorolt áramlási reakcióerők nyomatéka, mely szimmetrikus lencse alakú tányérnál Zárt és teljesen nyitott állásnál 0, közben maximuma van, mégpedig, a tányér profiljától függően a csőtengelyre merőlegesen zárt állástól mért 60 — 65° között, A két komponens 50 — 65° közt lesz egyenlő, itt a tányér stabil egyensúlyi helyzetbe kerül. A tányér tehát csak eddig a szögig nyílik ki, ami azt jelenti, hogy a csőkeresztmetszetet nagymértékben leszűkíti, ezáltal nagy áramlási' veszteséget okoz (ellenállás-tényező £ = 10), ami még fokozódik, ha van külön zárónyomaték. Ezen a hátrányon a tányér szárnyprofilszerű ívelésével próbáltak segíteni, de nem nagy sikerrel. Ezeket a hibákat gyökerében kiküszöböli az alábbi találmány szerinti megoldás, sőt ennél tovább megy, az excentrikus csapózárat a szivattyúüzem egyetemes elzárószerkezetévé emeli, vele nemcsak a visszacsapó szelepet helyettesíti, hanem a tolózárat is, melyet a legtöbb üzemben a szivattyúzás lassú indítására és leállítására alkalmaznak. A találmány lényege az, hogy a csapózár kivezetett tengelyét nemcsak a szabad mozgásnál nyugodt zárást biztosító megfelelő nagy zárónyomatékkal látja el, hanem a csapózár működtetésére szervomotoros meghajtást is alkalmaz, melyet a tengelyhez oldható tengelykapcsolóval csatlakoztat és ezt távvezérléssel az üzem követelményeinek megfelelően zárja vagy oldja. A tengelykapcsoló zárt állapotában a csapózár tehát mint kényszermozgású elzárószerkezet működik, követi a szervomo tor-meghajtás mozgását, a kapcsoló nyitott helyzetében pedig mint szaibadmozgású, önműködő elzárószerkezet a zárónyomaték és a tányérra ható folyadékerők hatásának engedelmes-