195293. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés elfordítható tányérú szelep működtetésére
1 195293 A találmány eljárás és berendezés olyan szelep működtetésére, amelynek az áramló közeg útjában elhelyezett, elfordítható tányérja van. Az ilyen típusú szelepeket, pl. gőzturbinák kisnyomású fokozatánál alkalmazott pillangószelepeket, általában olyan állítószervvel működtetik, amelyben a nyitás hidraulikus erővel, a zárás pedig rugóerővel történik. Egy szimmetrikus tányérú nyitott centrikus szelepre nem hat forgatónyomaték. A tányér ferde állásában az áramló közeg mindig olyan forgatónyomatékot fejt ki, amely a zárás irányában hat. A záró rugónak az a feladata, hogy a szelep tányérját nyitott semleges helyzetéből mozgásba hozza, azaz a tányér és valamennyi vele együtt mozgó rész tömegét felgyorsítsa, és a tányért a zárt állásba vigye. Ha rövid zárási időre van szükség és az együttmozgó alkatrészek tehetetlenségi nyomatéka nagy, a gyorsítási idő a teljes zárási idő jelentős részét teheti ki. A 3 817 490 számú US szabadalmi leírásban ismertetett szelepnél a szelepházban lévő tányér zárt állásban a szelepház belsejében kiképzett peremre fekszik fel, erre merőleges nyitott állásban pedig párhuzamos a közegáramlás irányával. Az elfordítható tányért egy mozgató tengely útján a szelepház egyik oldalán elhelyezett hidraulikus vagy pneumatikus nyitószerv és a szelepház másik oldalán elhelyezett rugós zárószerv mozgatja. A rugós zárószerv olyan kialakítású, hogy a zárás kezdetén kisebb forgatónyomatékot fejt ki a mozgató tengelyre, mint a zárás végén, ill. a zárt állásban. Ezáltal a zárt állásban nagy erővel van a tányér a peremre szorítva, de — különösen nagy szelepméreteknél — a zárás viszonylag lassú lesz. A 3 746 299 számú US szabadalmi leírásban pillangószelep nyitását gyorsító megoldást ismertetnek. A pillangószelep első rugó hatására bekövetkező zárási folyamatának végén előfeszítenek egy második rugót, és ennek energiáját használják fel a pillangószelep nyitásának gyorsítására, amely nyitást egyébként hidraulika végzi. Ez az elrendezés sem ad megoldást a pillangószelep gyors zárására. A fenti megoldásoknál a hidraulikus nyitóerőnek le kell győznie az áramlás okozta forgatónyomatékot és a záró rugó erejét. A zárási idő csökkentése céljából lehetne erősebb záró rugót választani, ekkor azonban a hidraulikus erőnek nagyobbnak s ezzel az állítószervnek is nagyobbnak, ill. erősebbnek kell lennie. A találmánnyal az a célunk, hogy a szelep zárási idejét minimálisra csökkentsük anélkül, hogy az állítószervet nagyobbra, ill. erősebbre kellene választani. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a nyitás során a szobanforgó szelepek áramlási forgatónyomaték jelleggörbéje következtében jelentős hidraulikus energiafelesleg áll rendelkezésre, és ez felhasználható a zárás meggyorsítására. 2 2 A találmány tehát egyrészt eljárás elfordítható tányérú szelep működtetésére, amelynél a szelep tányérját nyitott állásból zárt állásba egy rugó erejével, a zárt állásból a nyitott állásba pedig a rugó ereje és a tányérra ható áramlási forgatónyomaték ellenében hidraulikus energiával állítjuk, amikoris a zárt állásból a nyitott állásba állítás végső fázisában a fölösleges hidraulikus energiát tároljuk, és a tárolt energiát a nyitott állásból a zárt állásba állítás kezdeti fázisában a zárási folyamat gyorsítására felhasználjuk. Az eljárás egy előnyös foganatosításánál a fölösleges hidraulikus energiát mechanikai energiaként rugós energiatárolóban tároljuk. A találmány másrészt berendezés elfordítható tányérú szelep működtetésére, amely berendezésnek a szelep tányérját mozgató tengelyhez csatlakoztatott, a tányért nyitott állásból zárt állásba állító első rugót és a zárt állásból a nyitott állásba állító hidraulikát tartalmazó állítószerve és egy második rugót tartalmazó energiatárolója van, ahol a második rugó a tányért mozgató tengelyhez a második rugót a tányér nyitásának végső fázisában összenyomó erőátvivő szerv útján van csatlakoztatva. Egy előnyös kiviteli alakban az állítószerv a tányért mozgató tengely egyik végéhez, az erőátvivő szerv pedig a tengely másik végéhez van csatlakoztatva. így az állítószerv és az energiatároló a szelep ellentétes aldalain vannak elhelyezve. Célszerű, ha a második rugó a szelep házán kiképzett rugófészekben van elhelyezve, és az erőátvívő szerv a második rugóval koaxiálisán megvezetett nyomórudat és ehhez csatlakozó, a tengelyen rögzített bütyköstárcsát tartalmaz. Ez esetben előnyösen a rugófészek fenekén a nyomórudat a tányér nyitott állásában ütköztető felület van kiképezve. A találmány szerinti berendezésnél a zárási folyamat gyorsításánál előnyös, ha a második rugó merevsége nagyobb az első rugó merevségénél, előnyösen annak többszöröse. A találmány szerinti berendezésben az állítószervet az áramlás által létrehozott maximális forgatónyomatéknak megfelelően kell méretezni, amely általában a szelep 30° és 50° közé eső nyitási szögénél lép fel. Az állítószerv kinematikai viszonyainak megfelelően a hidraulikus erő a nyitási végállásban is hatékony, itt azonban nincs rá teljes mértékben szükség Ezzel a hidraulikus erőfölösleggel a szelep nyitásának végső fázisában egy energiatárolóba energiát táplálunk be, és az energiát a nyitási végállásban tároljuk, hogy azt a zárási folyamat kezdő fázisában a szelep együttmozgó tömegének felgyorsítására felhasználhassuk. Ezáltal a gyorsítási fázis lerövidül és a zárási idő minimálisra csökken. Növekvő tehetetlenségi nyomatékkai a zárási időt csökkentő hatás is fokozódik. Nagy pillangószelepek esetén a csökkenés kiteheti a teljes zárási idő egyharmadát. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
