187010. lajstromszámú szabadalom • Szabályozó betét
1 187.010 2 A találmány tárgya cserélhető csaptelep betét, mely a hagyományos egyutas kifolyócsapoknál, illetve a többutas keverő csaptelepeknél használható a menetes-orsós csap betétek helyett, a betétben a kezelőelem forgatására két - egymással síktömítést képező — tárcsa egymáshoz képesti elfordulása szabályozza a befolyó és kifolyónyílás közötti átömlés keresztmetszetet, így az átömlő folyadék mennyiségét. Az elmúlt években az említett tárgyban nagyon ' sok új, szabadalmaztatott megoldás jött létre. A fejlesztés főbb irányai: a tartósság, az élettartam nagyfokú növelése, a szerkezet egyszerűsítésével a gyártási költségek csökkentése és mindezek mellett a működés zajszintjének csökkentése. Az élettartam növelésének egyértelmű megoldása a kemény, polírozott felületű oxidkerámia tárcsák alkalmazása. Mindazok a szabadalmak, amelyekre később hivatkozunk kerámia tárcsás síktömítéssel oldják meg az átömlő folyadék mennyiségszabályozását. A gyártási költségek csökkentésének két fő útja: egyrészt a mechanikus szerkezet lehető legkevesebb — egyszerűen, automatán nagy termelékenységgel megmunkálható - alkatrészből kialakítása, másrészt az alkatrészek hőtűrő, minimális vízfölvételű, fröccsöntéssel könnyen alakítható műanyagból - mint például a NORYL — történő gyártása. Az elsőre jó példa az európa EP 0 055 181 számú szabadalom, az utóbbira az amerikai US 3,807,455 és a német DE 30 31 371 számú szabadalmak. A kerámia tárcsák alkalmazásával együtt jár a működő, csap zajszintje csökkentésének fontos feladata. Valamennyi megoldásnak azonos az elméleti alapja, nevezetesen a kerámia tárcsák fojtása következtében a szabályozó keresztmetszet két oldalán lévő nagy nyomáskülönbség és a szükségszerűen lekerekítések nélküli élek miatt igen nagy sebességű áramlás és evvel együtt zajforrásként is fellépő kavitáció jön létre, ez úgy csökkenthető, hogy a szabályozó keresztmetszet után utófojtást biztosító megoldásokat kell alkalmazni, ezek a szabályozó keresztmetszettel úgy műkqck nek együtt, mint sorbakapcsolt ellenállások, csökkentik az arra jutó nyomásesést. Az utófoifás gyakorlati megoldásai: fémszita alkalmazása közvetlenül a szabályozó keresztmetszet után pl. az amerikai US 3,834, 416 a német DE 28 -5 038, DE 28 38 195, DE 31 45 863, az európai EP 0 055 181 szabadalmak, az áramlás irányában a második kerámia tárcsa átömlő nyílása falának lépcsőzése pl. az európai EP 0 003 459 szabadalom, a szabályozó keresztmetszeten átömlő folyadéksugár egyéb mechanikus úton történő szétszórása, megtörése pl. a német DE 30 31 371, DE 30 31 380 szabadalmak, valamint a szabályozó tárcsa forgatásával szabályozott utófojtás pl. az európai EP 0 035 056 szabadalom. A szita alkalmazása mind gyártástechnológiai szempontból, mind pedig az elszennyeződés -reális, veszélye miatt nem tekinthető kedvező megoldásnak. A kerámia falának lépcsőzése, a folyadéksugár mechanikus megbontása,, illetve a szabályozó keresztmetszettel együtt változó utófojtás külön-külön alkalmazásánál sokkal hatékonyabb, ha együtt alkalmazzuk azokat, és ez a találmány egyik céija. Vagyis a találmány egyik fontos célja a többszörös utófoitás megvalósítása. A találmány másik fontos célja a csap szabályozási tartományának megnövelése 180°-nál nagyobb elfordulás, maximálisan 270-300°-ig, külön gépelemek mint például fogaskerékáttétel, bolygómű stb. - mint pl. a német DE 30 31 371, DE 30 31 380 szabadalmak - nélkül. A hagyományos menetes-orsós szelepbetéteknél a hasznos szabályozási tartomány kb. 2ü0-270° között van. A helyettesítésükre kifejlesztett kerámia tárcsás betétek tartománya a leggyakrabban 90°, pl. az amerikai US 2,935,293 US 3,780,759 a német DE 28 38 195 az európai EP 0 003 459, EP 0 035 056, EP 0 055 181 szabadalmak, de előfordul 180°-os tartomány is pl. a német DE 28 05 038, DE 30 31 371 szabadalmak. A kis szabályozási tartomány nem teszi lehetővé a finom szabályozást, a kezelő számára a korábbival azonos külső megjelenés ellenére más használatot igényel és a gyors zárás miatt nagyobb mértékben fellép a vezetékben a nyomáslökés. Mindezek miatt kedvező a szabályozási tartománynak a korábban említett — a hagyományossal megegyező — értékre növelése. A találmány célja tehát olyan szerkezet kialakítása, amely egyrészt a kerámia tárcsás csapok szabályozási tartományát - egyszerű fura,tkialakítással - kiterjeszti maximálisan 27Ó-330°-ra, másrészt a működő csap zajszintjének csökkentésére általános használt szita helyett többfokozatú utófojtást valósít meg. A találmány a fenti célokat azáltal valósítja meg, hogy a szabályozó tárcsák átömlő furatainak kialakítását oly módon oldja meg, hogy a két tárcsa egyikén, célszerűen a folyadékáramlás irányából számítva az elsőn - ami elforgás ellen biztosítva van — az átömlő nyílás középponti szöge l80°-nál nagyobbra, célszerűen 230-270° között van kialakítva úgy, hogy a nyílás radiális mérete a nyitás irányában fokozatosan nő, az e fölött elforduló tárcsa átömlő hornyának a középponti nyüásszöge pedig az előzőt 360°-ra kiegészítő szög, a szerkezet egyben biztosítja, hogy az elforgó tárcsa elforgathatóságának maximális értéke az álló tárcsa átömlő nyílásának középponti szögével legyen azonos, így a tárcsák alakja által adott teljes szabályozási tartományt ki lehet használni. A találmány a többszörös utófojtást úgy valósítja meg, hogy egyrészt a forgó tárcsa átömlő hornyának fala a folyadéksugár megtörésére lépcsősen van kialakítva, ez egy állandó geometriájú utófojtást ad, ami teljesen nyitott állapotban is hat, másrészt egy az elfordulással csökkenő másik utófojtást biztosít — ami a szabályozási tartomány utolsó szakaszán nullává válik — azáltal, hogy a forgó szabályozó tárcsán az átömlő horony csak radiális irányú folyadék kiáramlást tesz lehetővé, és a betét házának palástja a tárcsa magasságában úgy van kialakítva, hogy nyitáskor - kb. az elfordulás első 30—40^8 alatt - teljesen fedi a tárcsa kiömlő nyílását, így a folyadék áramlása csak a tárcsa és a fal közötti szűk - néhány tized mm - részben nagy fojtással megy végbe, majd a tárcsa forgatásával ez a fojtás fokozatosan csökken, míg az utolsó szakaszon teljesen megszűnik. A zajszint további csökkentését biztosítja az, hogy a találmány szerinti kivitelnél két - egyéb funkciót is ellátó — szerkezeti elemet magas hőállóságú, mimimális vízfelvételű, jól fröccsönthető műanyagból például NORYDból készítünk, így a kerámia szabályozó tárcsák sehol sem érintkeznek fémes szerkezet elemmel. A találmány szerinti megoldásait az alábbi ábrákon mutatjuk be: 1. ábra: A találmány tárgyát képezff betét csapte5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
