186145. lajstromszámú szabadalom • Pillangószelep
1 186145 2 A találmány tárgya pillangószelep, amely főleg nagy nyomáson áramló közegek szállítására szolgáló csővezetékekben használható előnyösen, A nagy nyomású áramló közegeket, például vizet és hasonlót szállító csővezetékek áramlási útjának zárására és nyitására előnyösen használhatók a pillangószelepek, azonban a pillangószelepek alkalmazásának — előnyös tulajdonságaik ellenére — korlátái vannak. Ezek a korlátok gyártástechnológiai, szilárdsági, merevségi és tömítési okokra vezethetők vissza. A pillangószelepek akkor működnek megfelelően, ha zárt állapotban a csővezetékben szállított közegből semmit nem engednek át magukon. Ennek eléréséhez szükséges, hogy a szeleptányér kerületén levő felület, illetve rugalmas tömítőgyűrű szorosan hozzáfeküdjön a pillangószelep házának belső záró felületéhez. A szoros fölfekvés csak akkor valósítható meg, ha a szeleptányér kerületi felületének geometriai alakja és mérete pontosan illeszkedik a ház zárófelületének geometriai alakjához és méretéhez. Mindez gyártási pontossági probléma. A gyártási pontossági követelmények kielégítése azonban még nem elegendő a kellő zárás biztosításához. Ezenkívül további követelmény, hogy a szeleptányér olyan merev, olyan szilárd is legyen, ami kizárja a szeleptányér terhelés közbeni alakváltoztatását, deformálódását. Zárt állapotban ugyanis a szeleptányér általában csak egyik oldalán van nyomás alatt, és ha ez az egyoldali nyomás olyan nagy, amit a szeleptányér nem tud deformálódás nélkül tartani, akkor a pillangószelep zárt állapotban átereszt. Az ismert pillangószelepek túlnyomó része öntvényből készült szeleptányérral van kialakítva. Az öntvény anyaga szürke-vasöntvény, gömbgrafitos vasöntvény és acélöntvény. Ezeknek hibája, hogy az öntvény gyakran hibás szerkezetű, benne lyukak, zárványok lehetnek, amik az öntvény szilárdságát nagymértékben leronthajták, annyira, hogy a számított szilárdsági értékeket nem érik el. Hibájuk az is, hogy — minden hőkezelés ellenére — idők múltával alakjukat változtatják és ezért az elkészítés időpontjában még megfelelő alakú és méretű szeleptányér bizonyos idő múlva alakját és méreteit megváltoztatja, áteresztővé válik. Ezek a hibalehetőségek annál nagyobbak és gyakoribbak, minél nagyobb méretű a szeieptányér, ezért egy meghatározott átmérőnél nagyobb átmérőjű csővezetékben — minden előnyös tulajdonságuk ellenére — nem alkalmaznak pillangószelepeket. Az öntött szeleptányérok kellő szilárdságának, alaktartóságának biztosítására az öntött szeleptányérokat vastagsági szempontból túlméretezik, vastagra készítik. Ennek hátrányos következménye, hogy a szeleptányér nehézzé válik, mozgatása aránylag sok energiát igényel, az egész pillangószelep súly megnő, kezelése, szerelése nehézkessé válik, sok és drága anyagot igényel, főként saválló anyagból levő öntvény esetén. A vastag szeleptányér a pillangószelep nyitott állapotában rajta keresztüláramló közeg útjában aránylag nagy ellenállást fejt ki, részben a vastagsága, részben az alakja következtében. A szeleptányér vastagítását ugyanis úgy végzik, hogy a szeleptányér egyik oldalát kupola alakúra képezik ki, ami áramlási szempontból jelentős ellenállást fejt ki. Ismertek olyan pillangószelepek is, amelyek húzott vagy hengerelt csövekből, lemezekből, rudakból vannak kialakítva, és amelyek egyes részeit hegesztéssel erősítik egymáshoz. Az ilyen pillangószelepeknél az öntvényhibákból és idő múltán fellépő deformálódásból keletkező problémák elmaradnak ugyan, azonban megmaradnak azok a problémák, amelyek abból származnak, hogy — főként nagy átmérőjű pillangószelepeknél — az egyoldalún nagynyomással terhelt szeleptányér alakját megváltoztatja, deformálódik és nem zár megfelelően. Ezeknél a típusoknál a szilárdság, merevség növelését ugyanolyan módon igyekeznek elérni, mint az öntött anyagú szeleptányéroknál, azaz a szeleptányért az egyik oldalán vastagítják. Az egyik oldalára általában háromszög keresztmetszetű idomot hegesztenek és így próbálják a szeleptányér merevségét növelni, a deformálódás lehetőségét csökkenteni. Ez a megoldás is azzal a hátrányos következménnyel jár, hogy a nyitott állapotban levő szeleptányér az áramló közeg útjában jelentős ellenállást jelent, továbbá a szilárdság, merevség növelését csak nagy anyag- és súlytöbblet árán lehet elérni. Az ismert pillangószelepek zárásbiztonsága hiányának oka lehet a ház és szeleptányér közötti rést lezáró tömítés is. A kellő záráshoz a tömítőanyagban megfelelő feszültségnek kell lenni, ez a feszültség azonban nem lehet a szükségesnél nagyobb, mert ez túlterhelést okoz. A rugalmas tömítőanyag általában gumi vagy teflon. A gumianyag előnye a nagy rugalmassága, hátránya azonban az aránylag gyors öregedés, keményedés, szennyezési hajlam, nagy súrlódási ellenállás (n = 0,3 -0,6). A teflon anyag előnye az öregedés hiánya, a fizikai és kémiai szerkezete 230 °C-ig semmilyen közeg hatására nem változik, rendkívül tiszta, nem szennyez, súrlódási ellenállása kicsi (p = 0,02 - 0,08). Hibája azonban, hogy nincs rugalmassága, plasztikus anyag, nem ragasztható. így akár gumiból, akár teflonból készül a tömítőgyűrű, velük tartósan tömör zárást nem lehet elérni. Bármelyik anyagból levő, ismert tömítőgyűrű hibája az is, hogy — főként nagyobb szelepeknél és nagyobb nyomásoknál — a tömítőgyűrűk tömítő szakaszai a nyomás elől kitérnek és szennyeződnek, ami a kellő zárásbiztonság elérését lehetetlenné teszi. A találmány feladata olyan pillangószelep létrehozása, amely gyakorlatilag tetszőlegesen nagy méretben és nagy közegnyomásokhoz használható, egyszerű technológiával és olcsón előállítható, aránylag kis súlyú, magán a közeget zárt állapotban az előforduló legnagyobb üzemi nyomások esetén sen hagyja átszivárogni, szeleptányérja nagymértékben szilárd és merev, nem deformálódik, alakját hosszú idő után sem változtatja és nyitott állapotban szeleptányérja a rajta átárainló közeg áramlási útjában jelentős ellenállást nem fejt ki. A találmány a kitűzött feladatot olyan pillangószelep létrehozása révén oldja meg, amely húzott vagy hengerelt csövekből, rudakból és lemezekből van kialakítva, és amelynek jellemzője, hogy hengerelt acéllemezből levő szeleptányérjának egyik oldalfelületére a szeleptányér középpontján átmenő merőleges vonallal párhuzamosan és egymással párhuzamosan hegesztett, a szeleptányér középpontján átmenő merőleges vonal két oldalán és ettől egyenlő távolságokban 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C 55 60 65 2
