ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН
SWITCHING VALVE

Изобретение относится к переключательному клапану, содержащему клапанное седло и такую клапанную тарелку, которая предназначена для перевода из положения закрывания, в котором клапанная тарелка прилегает к клапанному седлу и предохранительный клапан закрыт, в положение пропускания, в котором предохранительный клапан открыт, при этом клапанная тарелка имеет поверхность клапанной тарелки с окружным краем поверхности и нормалью, которая расположена перпендикулярно поверхности клапанной тарелки, проходит через ее центр тяжести и задает продольную ось, при этом на крае поверхности расположен борт, который имеет расположенную на краю поверхности первую часть, которая относительно продольной оси выступает в осевом направлении за поверхность клапанной тарелки.
Такой переключательный клапан известен, например, из US 2813539.
Переключательные клапаны служат в качестве предохранительных клапанов или клапанов разряжения для впуска и выпуска воздуха из сосудов, при превышении или недостижении заданного давления срабатывания. При этом принцип действия предохранительного клапана и клапана разряжения является одинаковым. Клапанная тарелка приводится в положение открывания, как только действующая на клапанную тарелку за счет разницы давлений на обеих сторонах клапанной тарелки сила становится больше силы закрывания и направлена противоположно ей.
Ниже приводится описание предохранительного клапана. Однако все выкладки относятся также к клапану разряжения.
Среды, например, жидкости или газы, часто хранятся в сосудах, в которых давление не должно превышать заданное значение. Поэтому сосуд имеет выпускное отверстие, которое закрыто предохранительным клапаном с клапанной тарелкой. При этом клапанная тарелка закрывает отверстие с помощью поверхности клапанной тарелки, которая располагается на клапанном седле. При этом давление среды в сосуде воздействует непосредственно на поверхность клапанной тарелки. Если давление на поверхность клапанной тарелки достигает заданного давления срабатывания, то клапанная тарелка сдвигается и тем самым освобождает выпускное отверстие. Следовательно, целью является отвод объемного потока из сосуда, когда внутри сосуда достигается заданное давление срабатывания. При этом клапаны в идеальном случае открываются или закрываются без использования управляемой вспомогательной силы, а открываются или закрываются лишь за счет давления в сосуде, соответственно, вытекающей в открытом состоянии клапана средой. При этом такие клапанные тарелки должны в идеальном случае отвечать нескольким критериям.
Решающим критерием является пропускная способность потока, т.е. количество отводимой среды в единицу времени. Если давление достигает внутри сосуда заданного давления срабатывания, то клапан должен открываться и, возможно, быстрей выпускать достаточное количество среды из сосуда, с целью обеспечения падения давления внутри сосуда. При этом более высокая пропускная способность может достигаться либо с помощью большего номинального размера корпуса клапана, так что весь клапан и тем самым также клапанная тарелка могут быть выполнены большими, либо за счет большего хода клапанной тарелки. Также за счет большего хода увеличивается выпускное отверстие для выхода среды и тем самым увеличивается отводимый объемный поток и пропускная способность. Однако в отличие от увеличения хода клапанной тарелки, увеличение корпуса и тем самым всего клапана связано со значительным повышением стоимости изготовления. Поэтому целесообразно при постоянном номинальном размере корпуса максимизировать ход клапанной тарелки перед увеличением номинального размера корпуса.
Когда давление в сосуде достигает давления срабатывания и превышает его, клапанная тарелка должна возможно быстрее достигать максимально возможного хода, с целью возможно быстрого обеспечения полной пропускной способности потока. При этом в уровне техники получила распространение для обычных клапанов так называемая технология 10%. При такой технологии клапанная тарелка достигает полного хода, когда давление в сосуде на 10% превышает давление срабатывания. Для обеспечения этого в течение всего хода на клапанную тарелку должна действовать сила, которая ее отодвигает с клапанного седла и тем самым от сосуда и которая больше силы закрывания клапанной тарелки. При нагруженных весом клапанных тарелках силой закрывания является лишь сила тяжести клапанной тарелки, однако известны также нагружаемые пружиной клапанные тарелки, в которых сила закрывания, наряду с силой тяжести клапанной тарелки, является также воздействующей на клапанную тарелку пружинной силой. Естественно, возможны также другие, действующие на клапанную тарелку силы. Чем быстрее клапанная тарелка достигает полного хода после достижения, соответственно, превышения давления срабатывания, тем дольше может пользователь удерживать давление в сосуде, например, в баке, поскольку клапан уже при относительно небольшом повышении давления, например, на 10%, достигает полного хода и тем самым обеспечивает максимальную пропускную способность потока. За счет этого уменьшаются потери среды, и тем самым защищается окружающая среда.
Наряду с большой пропускной способностью и быстрым достижением полного хода требуется, как правило, низкий сброс (blow-down). Это означает, что клапан должен возможно быстрее снова закрываться после достижения в сосуде, например, в баке, снова давления срабатывания или более низкого давления. После полного открывания клапана происходит выравнивание давления. За счет этого выравнивания давления падает давление в сосуде, так что действующее за счет вытекающей среды на приподнятую клапанную тарелку давление со временем уменьшается. Рано или поздно действующая на клапанную тарелку за счет вытекающей среды сила становится меньше силы закрывания клапанной тарелки. В этот момент клапан начинает закрываться. Давление в сосуде, при котором происходит это закрывание, называется давлением закрывания. Разница между давлением срабатывания и давлением закрывания называется сбросом. Для достижения небольшого сброса, т.е. закрывания клапана возможно ближе к давлению срабатывания, сила потока выходящей среды, действующая на клапанную тарелку при давлении срабатывания и на всем пути хода, должна быть не намного больше силы закрывания клапанной тарелки. Также за счет небольшого сброса уменьшаются потери среды, и улучшается защита окружающей среды.
Эти три критерия, как правило, трудносовместимы друг с другом, поскольку идеальная клапанная тарелка имеет большой ход, и сила потока выходящей среды, прикладываемая к клапанной тарелке, должна лежать в узком диапазоне на всем пути хода. С одной стороны, сила потока выходящей среды, прикладываемая к клапанной тарелке, должна быть больше силы закрывания клапанной тарелки, однако она не должна быть намного больше силы закрывания, с целью достижения небольшого сброса.
Из уровня техники известны предохранительные клапаны с различной формой клапанной тарелки. Например, применяются многогранные борта или конические борта. При этом клапанная тарелка имеет поверхность клапанной тарелки, которая имеет окружной край поверхности. На нем расположен борт, например, многогранный борт или конический борт. Если клапанная тарелка при открывании клапана, например, поднимается вверх, то борт проходит вокруг клапанного седла вниз. При этом многогранный борт содержит сначала расположенную по существу горизонтально часть борта, которая проходит, следовательно, параллельно поверхности клапанной тарелки. На наружном крае этой первой части находится вторая часть борта, которая ориентирована по существу вертикально вниз. При поднимании клапанной тарелки при открывании среда выходит из клапанного седла вверх и ударяется при этом в поверхность клапанной тарелки. На ней она отклоняется в сторону до соударения со второй частью борта, которая проходит вертикально вниз. На ней среда еще раз отклоняется, так что она выходит из клапанной тарелки вниз. За счет того, что сначала предусмотрена ориентированная горизонтально первая часть борта, сначала значительно увеличивается взаимодействующая с вытекающей средой поверхность, в частности, при небольшом ходе. Поэтому, в частности, в конце хода возникает пик силы потока. Хотя за счет этого достигается, что клапанная тарелка быстро достигает полного хода и тем самым обеспечивается максимальная пропускная способность, однако одновременно сила потока, действующая на клапанную тарелку за счет вытекающей среды, намного больше силы закрывания клапанной тарелки, так что в этом случае происходит слишком большой сброс.
То же относится к коническому борту, при котором борт проходит по окружному краю поверхности клапанной тарелки с наклоном вниз. В этом случае также уже при очень небольшом ходе увеличивается взаимодействующая со средой поверхность клапанной тарелки, так что также в этом случае образуется пик силы потока.
В верхней зоне хода, когда вся поверхность клапанной тарелки и борт взаимодействуют с вытекающей средой, поверхность взаимодействия больше не изменяется. За счет большего открывания клапана ослабляется дроссельное действие кольцевого зазора между клапанной тарелкой и клапанным седлом. Часто клапан находится в корпусе, выходной зазор которого является дроссельным отверстием. За счет этого в корпусе увеличивается давление и падает разница давления над и под клапанной тарелкой. За счет этого уменьшается также воздействующая на клапанную тарелку сила. Дополнительно к этому больше не вся выходящая среда соударяется с клапанной тарелкой, так что в целом уменьшается действующая на клапанную тарелку сила потока.
Из FR 2552846 А1 известен клапан, в котором сила закрывания, с помощью которой к клапанной тарелке прикладывается давление срабатывания, большей частью вызывается расположенным над клапанной тарелкой весом. Лишь небольшая часть необходимой для давления срабатывания силы вызывается предварительно сжатой пружиной, длину которой в продольном направлении можно регулировать с помощью винта. Таким образом, можно просто устанавливать фактическое давление срабатывания посредством регулирования винта.
В DE 1033474 раскрыт соответствующий переключательный клапан. Однако целью приведенного варианта выполнения такого клапана является предотвращение повреждений применяемых конструктивных элементов, в частности, за счет высокого давления или агрессивных, протекающих через клапан материалов.
Из CN 201487369 известен переключательный клапан, в котором также клапанная тарелка прилегает к клапанному седлу, когда клапан закрыт. Между обоими конструктивными элементами расположено уплотнительное кольцо, с целью обеспечения герметичности клапана в закрытом состоянии клапана.
В WO 2007/101901 А1 раскрыт всасывающий клапан, в котором удерживание клапана открытым не приводит к потере закрывания.
В DE 3738071 также раскрыт переключательный клапан, в котором применяемые конструктивные элементы защищены от нагревания, загрязнения, давления или агрессивных материалов с помощью специальной уплотненной втулки.
В DE 1600894 раскрыт предохранительный клапан, в котором уплотнение клапанной тарелки относительно клапанного седла в закрытом состоянии клапана, в частности, при агрессивных или коррозийных средах, улучшено за счет того, что клапанная тарелка покрыта экстремально стойкой к коррозии пластмассой, например, политетрафторэтиленом.
Как из ВЕ 1005430, так и из ЕР 1211447 А2 известен соответствующий переключательный клапан. В последней публикации клапаны должны быть выполнены, в частности, для высоких давлений, и дополнительно к этому должна обеспечиваться возможность легкого регулирования и изменения применяемого для установки давления срабатывания веса. Для этого на самом уплотнительном теле расположен стержень, на котором установлено несколько грузиков. Их можно просто удалять или заменять.
DE 2950414 относится к повышению безопасности работы и надежности переключательного клапана, в частности, при высоких возникающих давлениях. Для этого также в этом случае корпус клапана покрыт толстым слоем политетрафторэтилена. Дополнительно к этому корпус выполнен по существу шарообразным.
Поэтому в основу изобретения положена задача создания предохранительного клапана, с помощью которого лучше выполняются все три требуемых критерия.
Поставленная задача решена, согласно изобретению, в предохранительном клапане указанного в начале вида с помощью клапанной тарелки, в которой борт имеет примыкающую к первой части вторую часть, которая содержит радиальный относительно продольной оси участок. Это означает, что радиальный участок второй части борта имеет большую долю в радиальном направлении, чем в осевом направлении относительно продольной оси. Было установлено, что угол между радиальным участком и поверхностью клапанной тарелки предпочтительно составляет максимально 30º, более предпочтительно максимально 25°, особенно предпочтительно максимально 20º. При этом угол, например, больше 0º, предпочтительно больше 5°, особенно предпочтительно больше 10°.
За счет специальной формы первой части и примыкающей к ней второй части борта достигается несколько преимуществ. С одной стороны, первая часть борта может быть относительно небольшой, например, меньше 10%, предпочтительно меньше 8%, особенно предпочтительно меньше 6% диаметра клапанного седла. За счет этого обеспечивается, что хотя вытекающая из клапанного седла при небольших ходах среда отклоняется на поверхности клапанной тарелки с помощью примыкающей к ней первой части борта и тем самым прикладывает направленную вверх силу к клапанной тарелке, однако одновременно может отводиться достаточно большой объемный поток. За счет формы второй части борта обеспечивается, что отклоняемая при небольших ходах вытекающая среда не ударяется во вторую часть борта. Таким образом, взаимодействующая с вытекающей средой при небольших ходах поверхность не увеличивается, так что в этом случае не возникает пик силы потока. Прикладываемая к клапанной тарелке за счет вытекающей среды сила хотя все еще больше силы закрывания, которая может быть, например, силой тяжести клапанной тарелки и, возможно, дополнительной силой, например силой пружины, так что клапанная тарелка выдавливается дальше вверх, однако она не так велика, как при форме борта, согласно уровню техники, так что клапанная тарелка при относительно небольшом уменьшении давления снова закрывает сосуд. За счет этого обеспечивается небольшой сброс.
Если высота хода клапанной тарелки увеличивается, то вторая часть борта, которая проходит относительно продольной оси в радиальном направлении, взаимодействует непосредственно с выходящей из клапанного седла средой. За счет этого увеличивается взаимодействующая с потоком поверхность, так что увеличивается прикладываемая к клапанной тарелке за счет вытекающей среды сила. Таким образом, также в этом диапазоне хода обеспечивается, что прикладываемая к клапанной тарелке сила больше силы закрывания клапана, так что клапанная тарелка отдавливается дальше от клапанного седла. За счет этого уменьшается указанный выше эффект уменьшения общей силы потока, прикладываемой к клапанной тарелке при больших ходах.
Следовательно, при выполнении борта, согласно изобретению, сила потока вытекающей среды действует при небольших ходах лишь на поверхность самой клапанной тарелки. Вторая часть борта в этом диапазоне хода не имеет влияния из-за радиального участка. В частности, вытекающая среда не прикладывает к клапанной тарелке никакой дополнительной силы. Лишь при больших ходах вторая часть борта непосредственно взаимодействует с вытекающей средой, за счет чего дополнительная составляющая сила потока передается на борт и тем самым на клапанную тарелку. За счет этого обеспечивается, что воздействующая на клапанную тарелку общая сила во всем диапазоне ходов изменяется лишь немного, в идеальном случае даже не изменяется. Таким образом, во всем диапазоне ходов она удерживается в относительно узком диапазоне над давлением срабатывания, так что обеспечивается как быстрое достижение полного хода и тем самым обеспечение полной пропускной способности потока и дополнительно обеспечивается небольшой сброс. При этом предпочтительно, когда за счет взаимодействующей со второй частью борта среды к клапанной тарелке прикладывается сила лишь при 15%, предпочтительно при 20%, особенно предпочтительно при 25 или 30% полного хода, т.е. достигается максимальное отклонение клапанной тарелки от клапанного седла.
Предпочтительно вторая часть борта имеет противоположный первой части борта край борта, который относительно продольной оси выходит за радиальный участок второй части борта. С помощью такого выполнения обеспечивается, что при больших ходах, при которых вторая часть борта непосредственно взаимодействует с вытекающей из клапанного седла средой, передаваемая за счет этого на борт сила достаточна, чтобы перемещать клапанную тарелку дальше от клапанного седла. Если, например, поверхность клапанной тарелки ориентирована горизонтально, и клапанное седло расположено под этой поверхностью клапанной тарелки, то край второй части борта отогнут, например, вниз. За счет этого сталкивающаяся со второй частью борта вытекающая среда дополнительно отклоняется, так что, с одной стороны, сильнее изменяется направление выхода среды и, с другой стороны, большая сила прикладывается ко второй части борта и тем самым ко всей клапанной тарелке.
Первая часть борта проходит, например, под углом по меньшей мере 0º, предпочтительно по меньшей мере 5º, особенно предпочтительно по меньшей мере 10º и максимально 25º, особенно предпочтительно максимально 15º относительно продольной оси. За счет того, что первая часть борта слегка наклонена относительно продольной оси, можно оказывать влияние на направление, в котором вытекающая среда покидает клапан. Дополнительно к этому за счет этого можно также оказывать влияние на прикладываемую к клапанной тарелке вытекающей средой силу. Таким образом, можно отдельно устанавливать как направление вытекания, так и воздействующую на клапанную тарелку силу.
Предпочтительно первая часть борта имеет по меньшей мере один проем. Тем самым обеспечивается, что даже при самых малых ходах уже отводится достаточно большой объемный поток. Тем не менее, вытекающая среда достаточно отклоняется, так что на клапанную тарелку воздействует достаточно большая сила.
Вторая часть борта выполнена в радиальном относительно продольной оси разрезе в форме несущей поверхности. При небольших ходах выполненная так вторая часть борта не оказывает влияния или оказывает лишь очень небольшое влияние на вытекающую и отклоняемую на клапанной тарелке среду. Лишь при больших ходах вторая часть так выполненного борта обтекается на обеих сторонах, поскольку часть вытекающей среды ударяется непосредственно в нижнюю сторону второй части, а другая часть протекает по меньшей мере через одну выемку в первой части борта по верхней стороне второй части. За счет выполнения в виде несущей поверхности этой второй части борта над второй частью борта возникает разряжение, так что здесь создается подъемная сила. Следовательно, также этот вариант выполнения обеспечивает дополнительную составляющую силы, действующую на борт и тем самым на клапанную тарелку, лишь при больших ходах, в то время как при небольших ходах вторая часть борта большей частью не действует.
Предпочтительно поверхность клапанной тарелки выполнена в форме круга.
Предпочтительно предохранительный клапан выполнен так, что клапанная тарелка удерживается в положении закрывания лишь за счет действующей на нее силы тяжести и сдвигается из положения закрывания лишь с помощью воздействующего на поверхность клапанной тарелки давления.
Борт клапанной тарелки может дополнительно иметь радиальные и/или осевые участки. Тем самым возможна дополнительная тонкая настройка воздействующей на клапанную тарелку силы. Естественно, возможны также наклонные или выполненные в поперечном сечении в виде дуги участки.
Ниже приводится более подробное пояснение примера выполнения данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - разрез клапанной тарелки предохранительного клапана, согласно одному примеру выполнения данного изобретения;
фиг.2 - разрез клапанной тарелки предохранительного клапана, согласно другому примеру выполнения данного изобретения;
фиг.3 - клапанная тарелка, согласно фиг.2, в изометрической проекции;
фиг.4а-d - переключательный клапан, согласно одному примеру выполнения данного изобретения, в различно открытом состоянии;
фиг.5а-d - переключательный клапан, согласно другому примеру выполнения данного изобретения, в различно открытом состоянии.
На фиг.1 показана в разрезе клапанная тарелка 1. Клапанная тарелка 1 имеет поверхность 2 клапанной тарелки, с помощью которой клапанная тарелка 1 в закрытом состоянии клапана прилегает к не изображенному на фиг.1 клапанному седлу. На фиг.1 показана штриховой линией продольная ось L, которая проходит перпендикулярно поверхности 2 клапанной тарелки. Поверхность 2 клапанной тарелки имеет окружной край 4 поверхности, на котором расположена первая часть 6 борта, которая выступает в осевом направлении за поверхность 2 клапанной тарелки. На этой первой части 6 борта находится вторая часть 8 борта, которая имеет противоположный первой части 6 борта окружной край 10 борта.
В показанной на фиг.1 ориентации клапанная тарелка 1 прилегает к лежащему под ней, открытому вверх клапанному седлу. При этом клапанная тарелка открывается и закрывается не с помощью управляемой вспомогательной силы, а лишь с помощью нагрузки в показанном на фиг.1 примере выполнения силой тяжести. Клапанное седло содержит отверстие в не показанном на фиг.1 сосуде, например, в баке. Среда, которая находится в сосуде, давит при показанной на фиг.1 ориентации снизу на поверхность 2 клапанной тарелки. Если давление превышает заранее установленное давление срабатывания, то клапанная тарелка 1 поднимается. Поскольку первая часть 6 борта в осевом направлении выполнена относительно небольшой относительно продольной оси L, вытекающая среда отклоняется на клапанной тарелке 1 и первой части 6 борта и покидает клапанную тарелку 1 вниз. При этом за счет выполненного на фиг.1 горизонтальным радиального участка второй части 8 борта обеспечивается, что ни вторая часть 8, ни находящийся на ней край 10 борта не оказывают влияния на вытекающую среду. Лишь при больших ходах вытекающая среда может воздействовать также на вторую часть 8 борта, за счет чего на клапанную тарелку может действовать дополнительная составляющая силы. При этом она отклоняется под загнутым вниз краем 10 борта, за счет чего прикладываемая к клапанной тарелке 1 сила увеличивается по сравнению с прямым краем 10 борта.
За счет такого выполнения клапанной тарелки обеспечивается, что воздействующая на клапанную тарелку 1 сила на всем пути хода больше силы закрывания клапанной тарелки 1, однако превышает ее лишь на относительно небольшую величину. Таким образом, наряду с быстрым достижением максимального хода и связанного с этим быстрого обеспечения максимальной пропускной способности достигается также небольшой сброс.
На фиг.2 показана клапанная тарелка 1, согласно второму примеру выполнения данного изобретения. Она также имеет поверхность 2 клапанной тарелки, в которой штриховыми линями изображена продольная ось L. Первая часть 6 борта имеет на фиг.2 проемы 12, через которые вытекающая из клапанного седла среда может покидать клапанную тарелку. При этом среда протекает при небольших ходах лишь сверху верхней стороны 14 второй части 8 борта. Следовательно, при небольших ходах вторая часть 8 борта не оказывает влияния или оказывает лишь очень небольшое влияние на вытекающую среду.
При больших ходах поток также непосредственно соударяется со второй частью 8 борта, так что вытекающая среда проходит как по верхней стороне 14, так и по нижней стороне второй части 8 борта.
В разрезе вторая часть 8 имеет форму несущей поверхности, так что за счет по существу горизонтального прохождения потока по верхней стороне 14 и по нижней стороне второй части 8 над верхней стороной 14 второй части 8 возникает разряжение, так что здесь создается подъемная сила, которая перемещает клапанную тарелку 1 дальше вверх.
На фиг.3 показана клапанная тарелка 1 из фиг.2 в изометрической проекции. Отчетливо видны проемы 12 в первой части 6 борта, через которые вытекающая среда проходит по верхней стороне 14 второй части 8 борта. Таким образом, с помощью показанной на фиг.2 и 3 клапанной тарелки обеспечивается, что в зависимости от хода клапанной тарелки на клапанную тарелку 1 воздействуют различные составляющие силы, и тем самым общая сила всегда может удерживаться в относительно узком диапазоне выше давления срабатывания.
На фиг.4а-d показан переключательный клапан, согласно одному примеру выполнения данного изобретения в различно далеко раскрытом состоянии. Клапан имеет первое соединительное отверстие 16 и второе соединительное отверстие 18. Если показанный переключательный клапан применяется в качестве предохранительного клапана, то в сосуде не должно превышаться заданное давление. Этот сосуд в этом случае соединен с первым соединительным отверстием 16 клапана. При увеличении давления в этом сосуде выше заданного давления срабатывания клапанная тарелка 1 поднимается, и клапан открывается. В этом случае среда может входить в клапан из сосуда через первое соединительное отверстие 16 и выходить из клапана через второе соединительное отверстие 18.
Однако, если переключательный клапан применяется в качестве клапана разряжения, то давление в сосуде не должно падать ниже заданного значения. В этом случае этот сосуд соединен со вторым соединительным отверстием 18. Если давление в сосуде падает ниже заданного давления срабатывания, то за счет возникающего в зоне над клапанной тарелкой 1 разряжения клапанная тарелка 1 втягивается вверх, и клапан открывается. В этом случае среда может через первое соединительное отверстие 16 входить в клапан и выходить из клапана через второе соединительное отверстие 18 и попадать в сосуд, где происходит выравнивание давления.
Кроме того, показанный на фиг.4а-4d переключательный клапан имеет клапанное седло 20, к которому прилегает клапанная тарелка 1 поверхностью 2 в закрытом состоянии. Это состояние показано на фиг.4а. Клапанная тарелка 1 прилегает своей поверхностью 2 к клапанному седлу 20 переключательного клапана и предотвращает тем самым поток материала от первого соединительного отверстия 16 ко второму соединительному отверстию 18 переключательного клапана.
На фиг.4b показан переключательный клапан из фиг.4а в слегка открытом состоянии. Можно ясно видеть, что клапанная тарелка 1 больше не прилегает поверхностью 2 к клапанному седлу 20 переключательного клапана. От первого соединительного отверстия 16 ко второму соединительному отверстию 18 может проходить поток материала через клапанное седло 20 переключательного клапана. При этом поток среды проходит через первое соединительное отверстие 16 и ударяется в поверхность 2 клапанной тарелки. За счет этого клапанная тарелка перемещается вдоль своей продольной оси L. Для этого на верхней стороне клапанной тарелки 1 расположена направляющая 22, которая установлена с возможностью сдвига через выемку 24 в верхней части 26 корпуса. Среда, которая проходит из первого соединительного отверстия 16 через клапанное седло 20 и соударяется с поверхностью 2 клапанной тарелки 1, отклоняется на первой части 6 борта вниз, прежде чем она покидает переключательный клапан через второе соединительное отверстие 18. Направление потока среды показано на фиг.4b стрелками 28. Можно видеть, что в этом состоянии открывания переключательного клапана вторая часть 8 борта и изогнутый край 10 борта не оказывают влияния на протекающую вдоль стрелок 28 среду.
На фиг.4с показан переключательный клапан из фиг.4а и 4b в дальше открытом состоянии. Клапанная тарелка 1 удалена своей поверхностью 2 по сравнению с показанной на фиг.1 ситуацией дальше от клапанного седла 20 переключательного клапана. Направление потока среды, которая протекает от первого соединительного отверстия 16 через клапанное седло 20 ко второму соединительному отверстию 18 переключательного клапана, снова обозначено стрелками 28. Можно видеть, что часть протекающей среды ударяется снизу в поверхность 2 клапанной тарелки и отклоняется вниз на первой части 6 борта. Однако другая часть протекающей среды ударяется во вторую часть 8 борта и также отклоняется вниз отогнутым вниз краем 10 борта, прежде чем она покидает переключательный клапан через второе соединительное отверстие 18. Следовательно, в этой стадии открывания клапана, за счет протекающей по второй части 8 борта среды, на клапанную тарелку 1 передается сила, за счет которой она отдавливается дальше вверх. Лишь в этой стадии открывания переключательного клапана вторая часть 8 борта вместе с краем 10 борта оказывает влияние на направление потока вытекающей среды, за счет чего создается дополнительная часть силы, толкающая клапанную тарелку вверх, которая необходима для возможно более быстрого открывания переключательного клапана, т.е. перемещения клапанной тарелки 1 на полный ход.
На фиг.4d показана ситуация, в которой клапанная тарелка 1 находится в максимально поднятом положении, т.е. с полным ходом. Протекающая от первого соединительного отверстия 16 ко второму соединительному отверстию 18 среда все еще ударяется в поверхность 2 клапанной тарелки и тем самым выдавливает клапанную тарелку 1 дальше вверх. Это происходит так долго, пока давление в сосуде, который расположен на втором соединительном отверстии 18, снова превысит заданное давление срабатывания, если переключательный клапан применяется в качестве клапана разряжения, или же пока давление в сосуде, который расположен у первого соединительного отверстия 16, снова не понизится ниже заданного давления срабатывания, если переключательный клапан применяется в качестве предохранительного клапана. Следовательно, существенной для переключения клапана величиной является разница давлений между давлением у первого соединительного отверстия 16 и давления у второго соединительного отверстия 18. Лишь когда эта разница давлений падает ниже определенного значения, то прикладываемая протекающей средой к клапанной тарелке 1 сила больше не достаточна для удерживания клапанной тарелки в ее поднятом положении открывания, так что клапанная тарелка 1 в этом случае снова перемещается вниз, и клапан закрывается.
На фиг.5а-5d показаны показанные на фиг.4а-4d состояния переключательного клапана, при этом показанный на фиг.5а-5d переключательный клапан имеет другую клапанную тарелку 1.
Показанный на 5а-5d пример выполнения переключательного клапана содержит клапанную тарелку 1, которая показана, например, на фиг.2. На фиг.5 показано состояние, в котором переключательный клапан закрыт. Клапанная тарелка 1 прилегает своей поверхностью 2 к клапанному седлу 20 переключательного клапана, так что клапан закрыт.
На фиг.5b показано состояние, в котором клапанная тарелка 1 за счет разницы давлений между давлением у первого соединительного отверстия 16 и давления у второго соединительного отверстия 18 слегка приподнята. Клапанная тарелка 1 больше не прилегает своей поверхностью 2 к клапанному седлу 20. На фиг.5а-5d клапанная тарелка 1 может также сдвигаться вдоль своей продольной оси L. Для этого также в данном случае предусмотрена направляющая 22, которая установлена с возможностью сдвига в выемке 24 верхней части 26 корпуса клапана.
В переключательном клапане, который показан на фиг.5а-5d, клапанная тарелка 1 имеет первую часть 6 борта, которая снабжена проемами 12. На фиг.5b показано состояние, в котором клапанная тарелка 1 поднята точно настолько, что среда может протекать от первого соединительного отверстия 16 ко второму соединительному отверстию 18 за счет прохождения через эти проемы 12. Направление потока этой среды обозначено также на фиг.5b стрелками 28. Протекающая среда ударяется в показанном на фиг.5b состоянии снизу в поверхность 2 клапанной тарелки 1 и отклоняется на ней, так что она может протекать в горизонтальном на фиг.5b направлении через проемы 12 в первой части 6 борта. За счет того, что среда отклоняется на поверхности 2 клапанной тарелки, на клапанную тарелку 1 воздействует сила, которая отдавливает ее дальше вверх.
Это состояние показано на фиг.5с. Клапанная тарелка 1 по сравнению с показанным на фиг.5b состоянием удалена дальше от клапанного седла 20. Протекающая через клапан от первого соединительного отверстия 16 ко второму соединительному отверстию 18 среда ударяется по меньшей мере частично снова снизу в поверхность 2 клапанной тарелки. На ней она отклоняется и покидает клапанную тарелку 1 почти в горизонтальном направлении через проемы 12 в первой части 6 борта. Вторая часть среды не ударяется в собственно поверхность 2 клапанной тарелки, а ударяется снизу во вторую часть 8 борта и отклоняется на ней и на отогнутом вниз крае 10 борта. Направление потока среды обозначено также на фиг.5с стрелками 28.
Как показано на фиг.5с, вторая часть 8 борта с краем 10 борта на двух сторонах, а именно над и под второй частью 8 борта омывается средой. В предпочтительном примере выполнения изобретения эта вторая часть 8 борта в показанном на фиг.5а-5d разрезе выполнена в форме несущей поверхности. За счет этого выполнения при прохождении потока с обеих сторон второй части 8 борта возникает подъемная сила, за счет которой клапанная тарелка 1 перемещается дальше вверх.
На фиг.5d показан клапан из фиг.5а-5с, в котором клапанная тарелка 1 находится в положении полного хода. Следовательно, клапанная тарелка 1 максимально сдвинута вверх для максимального открывания клапана. В этом состоянии часть протекающей от первого соединительного отверстия 16 ко второму соединительному отверстию 18 среды также ударяется снизу в поверхность 2 клапанной тарелки и отклоняется на ней. За счет этого на клапанную тарелку 1 воздействует дальше сила, которая отдавливает ее вверх. Также вторая часть 8 борта с краем 8 борта омывается протекающей средой как сверху, так и снизу второй части 8 борта, так что создается дальше подъемная сила, с помощью которой клапанная тарелка 1 удерживается дальше в своем положении максимального пропускания. Лишь когда разница давлений между давлением у первого соединительного отверстия 16 и давлением у второго соединительного отверстия 18 падает ниже заданного давления срабатывания, то прикладываемая к клапанной тарелке 1 протекающей средой сила больше не достаточно велика для удерживания клапанной тарелки в ее положении пропускания. В этом случае клапанная тарелка 1 перемещается вдоль направляющей 22 и продольной оси L вниз, и клапан снова закрывается.
Перечень позиций
L Продольная ось
1 Клапанная тарелка
2 Поверхность клапанной тарелки
4 Край поверхности
6 Первая часть борта
8 Вторая часть борта
10 Край борта
12 Проем
14 Верхняя сторона
16 Первое соединительное отверстие
18 Второе соединительное отверстие
20 Клапанное седло
22 Направляющая
24 Выемка
26 Верхняя часть
28 Стрелка