способ работы клапана

Формула изобретения

1. Способ работы клапана, управляющего потоком хладагента в системе охлаждения, содержащего первую клапанную часть (1), имеющую, по крайней мере, одно отверстие (2, 5), и вторую клапанную часть (3), имеющую, по крайней мере, одно отверстие (4, 6), где первая (1) и вторая (3) клапанные части установлены с возможностью выполнения относительных движений, причем относительное расположение отверстия или отверстий (2, 5) первой клапанной части (1) и отверстия или отверстий (4, 6) второй клапанной части (3) задает степень открытия клапана за счет области перекрытия отверстия (2, 5) первой клапанной части (1) и отверстия (4, 6) второй клапанной части (3), при этом способ предполагает: перемещение первой клапанной части (1) и/или второй клапанной части (3) из положения, определяющего максимальную степень открытия клапана в положение, определяющее минимальное открытие клапана, таким образом, что относительная скорость перемещения первой клапанной части (1) и второй клапанной части (3) изменяется как функция площади области перекрытия между отверстием (2, 5) первой клапанной части (1) и отверстием (4, 6) второй клапанной части (3), причем скорость уменьшается при уменьшении площади области перекрытия, причем скорость относительного перемещения между первой клапанной частью (1) и второй клапанной частью (3) также зависит от требуемого расхода массы хладагента, проходящего через клапан так, что

когда нагрузка на систему охлаждения требует большого количества хладагента, доставляемого в испаритель, требуя тем самым большого массового расхода хладагента, протекающего через расширительный клапан, обеспечивают такую скорость относительного перемещения клапанных частей (1, 3), которая может приводить к пульсации давления,

когда нагрузка на систему охлаждения требует меньшего количества хладагента, поставляемого в испаритель, что требует меньшего массового расхода хладагента, протекающего через расширительный клапан, обеспечивают такую скорость относительного перемещения клапанных частей (1, 3), которая предотвращает гидравлический удар.

2. Способ по п.1, в котором скорость относительного перемещения между первой клапанной частью (1) и второй клапанной частью (3) меняется ступенчато как функция площади области перекрытия.

3. Способ по п.2, в котором шаг перемещения первой клапанной части (1) и/или второй клапанной части (3) включает в себя следующие этапы: перемещение первой клапанной части (1) и/или второй клапанной части (3) на первой относительной скорости перемещения V₁ до достижения заданной области перекрытия, и

последующее перемещение первой клапанной части (1) и/или второй клапанной части (3) на второй относительной скорости V₂ до достижения области перекрытия, равной нулю, при этом клапан находится в закрытом положении, причем V₂ значительно ниже чем V₁ .

4. Способ по п.3, где указанная заданная область перекрытия находится в интервале от 40% до 80% от максимальной области перекрытия.

5. Способ по любому из пп.1-4, дополнительно содержащий этап увеличения относительной скорости после достижения положения, определяющего минимальную степень открытия.

6. Способ по любому из пп.1-4, в котором относительное перемещение между первой клапанной частью (1) и второй клапанной частью (3) выполняют ступенчато.

7. Способ по любому из пп.1-4, в котором вторая клапанная часть (3) содержит одно отверстие (4, 6), которое сообщается с подаваемой текучей средой, а первая клапанная часть (1) содержит, по меньшей мере, два отверстия (2, 5), причем каждое из отверстий (2, 5) первой клапанной части (1) сообщается с одним из по меньшей мере двух параллельных поточных путей, причем способ дополнительно содержит этап распределения текучей среды между указанными по крайней мере двумя параллельными поточными путями за счет относительных перемещений первой клапанной части (1) и второй клапанной части (3).

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Данное изобретение относится к способу работы клапана, в частности, клапана, используемого в системе охлаждения. В частности, способ настоящего изобретения обеспечивает работу клапана таким образом, что пульсации давления в гидравлической системе, имеющей встроенный клапан, значительно уменьшаются или полностью ликвидируются.

Уровень техники

Когда клапан гидравлической системы закрывают, резкие остановки потока жидкости создают обратный поток в системе. Обратный поток создает пульсирующие ударные волны высокого давления или переходные процессы. Ударные волны порождают стук и вибрацию труб гидравлической системы. Это явление известно под названием гидравлического удара. Стук является нежелательным, в частности, в гидравлических системах, в которых клапаны часто открываются и закрываются. Кроме того, вибрация может привести к повреждению труб и/или других частей гидравлической системы.

Известно, что гидравлический удар можно уменьшить путем медленного закрывания клапана. Тем не менее, в некоторых случаях это невозможно или, по крайней мере, неудобно или неправильно - просто закрывать клапан достаточно медленно для предотвращения или уменьшения гидравлического удара, - например, если нормальная работа клапана требует, чтобы он закрывался с определенной скоростью.

Патент США 5983937 раскрывает устройство, приспособленное для уменьшения гидравлического удара. Устройство управления потоком содержит с первого по третье отверстия, образованные ступенчато на роторной части боковой стенки гидравлического контрольного клапана, расположенного в системе циркуляции горячей воды. Третьи позиции (а) и (b) установлены между первой позицией, в которой первый сообщающийся проход для соединения входной и выходной труб контрольного гидравлического клапана полностью закрыт, и второй позицией, в которой первый сообщающийся проход полностью открыт.Обязательный контроль осуществляется для того, чтобы ротор совершал постоянные возвратно-поступательные движения между этими четырьмя позициями. Таким образом, устройство гидравлического контроля было модифицировано в целях обеспечения уменьшения гидравлического удара.

Описание изобретения

Таким образом, целью данного изобретения является создание способа работы клапана, позволяющего значительное снижение гидравлического удара по сравнению с известными способами при сохранении приемлемого времени реагирования клапана.

Еще одной задачей изобретения является создание способа работы клапана, позволяющего значительное снижение гидравлического удара и не требующего модификаций клапана или гидравлической системы, имеющей встроенный клапан.

Изобретение обеспечивает способ работы клапана, содержащего первую часть клапана, имеющую по крайней мере одно отверстие, и вторую часть клапана, имеющую по крайней мере одно отверстие, где первая и вторая части клапана выполнения с возможностью относительных перемещений, причем расположение отверстий первой клапанной части относительно отверстий второй клапанной части определяет степень открытия клапана за счет области перекрытия отверстий первой клапанной части и отверстий второй клапанной части. Данный способ содержит следующие действия:

- перемещение первой клапанной части и/или второй клапанной части из положения, определяющего максимальную степень открытия клапана, в положение, определяющее минимальную степень открытия клапана, таким образом, что скорость относительного перемещения между первой клапанной частью и второй клапанной частью меняется как функция от площади области перекрытия между отверстием первой клапанной части и отверстием второй клапанной части таким образом, что скорость снижается, когда область перекрытия уменьшается.

Клапан, работающий способом по данному изобретению, можно предпочтительно использовать в гидравлической системе таким образом, что работа клапана контролирует поток жидкости, по крайней мере, в части гидравлической системы. Гидравлическая система может, например, быть системой концентрации испарений, например, холодильной системой, термическим насосом или системой кондиционирования воздуха. Клапан может, например, быть расширительным клапаном.

Клапан содержит первую клапанную часть и вторую клапанную часть, установленные подвижно относительно друг друга. Это может быть достигнуто за счет установки первой и/или второй клапанной части таким образом, чтобы было возможно ее/их перемещение относительно остальных частей клапана. Таким образом, первая клапанная часть может быть подвижной, в то время как вторая клапанная часть устанавливается в фиксированном положении. В качестве альтернативы, вторая клапанная часть может быть подвижной, в то время как первая клапанная часть устанавливается в фиксированном положении. Наконец, обе клапанных части могут быть установлены подвижно. Во всех ситуациях, описанных выше, возможно относительное перемещение между первой клапанной частью и второй клапанной частью, определяющее взаимное расположение первой клапанной части и второй клапанной части. Относительное перемещение может, например, быть вращательным или практически линейным. В случае, когда относительные движения являются вращательными, клапанные части могут, в наиболее предпочтительном варианте, иметь вид практически круглых дисков, расположенных таким образом, что, по крайней мере, один из них может вращаться вокруг оси, проходящей через центр каждого из круглых дисков.

Первая клапанная часть и вторая клапанная часть имеют каждая по крайней мере одно отверстие. Таким образом, относительное положение первой клапанной части и второй клапанной части определяет относительное положение между отверстиями в первой клапанной части и отверстиями во второй клапанной части, в том числе площадь возможного перекрытия между отверстиями, образованными в первой клапанной части и отверстиями, образованными во второй клапанной части. Эта область перекрытия определяет степень открытия клапана, т.е. она определяет скорость допускаемого гидравлического потока, проходящего через клапан.

Отверстия могут иметь любой подходящий размер и форму, например, практически круглую форму, практически треугольную форму, практически квадратную форму, практически прямоугольную форму, практически шестиугольную форму, форму слезы, форму сегмента круга, коническую форму, и т.д. Отверстие/я, образованные в первой клапанной части и отверстие/я, образованные во второй клапанной части, могут иметь практически одинаковые размеры и форму, и в этом случае отверстия могут быть расположены на клапанной части таким образом, что первая и/или вторая клапанная часть могут быть приведены в положение, где отверстие первой клапанной части полностью совпадает с отверстием второй клапанной части. Кроме того по крайней мере одно отверстие, образованное в первой клапанной части, может иметь размер и/или форму, которая отличается от размера и/или формы, по крайней мере, одного отверстия, образованного во второй клапанной части. В этом случае невозможно получить идентичное перекрытие между двумя отверстиями. Тем не менее, по-прежнему можно определить максимальную площадь перекрытия и минимальную площадь перекрытия между двумя отверстиями.

Таким образом, взаимное расположение первой клапанной части и второй клапанной части определяет степень открытия клапана с помощью области перекрытия, как описано выше. Таким образом, степень открытия клапана, и, таким образом, количество допустимой для прохождения через клапан жидкой субстанции, можно регулировать путем изменения взаимного положения первой клапанной части и второй клапанной части.

В соответствии со способом согласно изобретению, первая клапанная часть и/или вторая клапанная часть перемещаются из позиции, определяющей максимальную степень открытия клапана, то есть максимально возможное перекрытие между соответствующими отверстиями клапанной части, к положению, определяющему минимальную степень открытия клапана. Минимальной степенью открытия может, например, быть положение, в котором нет никакого перекрытия между отверстием первой клапанной части и отверстием второй клапанной части. В этом случае минимальной степени открытия соответствует закрытое положение клапана. Кроме того, минимальной степенью открытия может быть положение, когда перекрытие между соответствующими отверстиями присутствует, но область перекрытия очень мала. Соответственно, клапанные части переводятся из положения определяющего "полностью открытое" состояние клапана к положению, определяющее "полностью закрытое" или" почти закрытое" состояние клапана, т.е. совершают "закрывающее движение" клапана.

Относительное перемещение осуществляется таким образом, что скорость относительного перемещения меняется в зависимости от площади перекрытия между отверстием первой клапанной части и отверстием второй клапанной части. Скорость изменяется таким образом, что она уменьшается по мере уменьшения области перекрытия.

Таким образом, первая и/или вторая клапанная часть перемещается/ются относительно быстро в начале закрывающего движения, когда между соответствующими отверстиями первой клапанной части и второй клапанной части существует относительно большая область перекрытия, а к концу закрывающего движения, когда область перекрытия, очевидно, становится значительно меньше, скорость движения снижается. Таким образом, относительно высокая скорость относится к части движения, при котором не ожидается проблемы гидравлического удара, а меньшая скорость относится только к части движения, которое, как ожидается, приведет к гидравлическому удару. Тем самым достигается баланс между максимально быстрой работой клапана и при этом предотвращением гидравлического удара в максимально возможной степени. Это является преимуществом.

Скорость относительного перемещения между первой клапанной частью и второй клапанной частью может изменяться ступенчато, в зависимости от области перекрытия. Согласно этому варианту, скорость изначально может поддерживаться на первом, относительно высоком уровне, и скорость может резко меняться до второго, значительно более низкого уровня, когда площадь перекрытия достигает заданного уровня, а затем скорость может сохраняться на этом втором уровне до конца закрывающего движения. Кроме того, дополнительные уровни скорости могут быть добавлены между первым уровнем скорости и вторым уровнем скорости, что делает каждое изменение в уровне скорости меньше, обеспечивая более плавный переход от первого уровня скорости на второй уровень скорости.

Кроме того, скорость относительного перемещения между первой клапанной частью и второй клапанной частью может изменяться практически непрерывно в зависимости от области перекрытия. Согласно этому варианту, скорость может снижаться плавно от первой, относительно высокой, скорости ко второй, меньшей скорости, причем вторая скорость достигается практически в тот момент, когда клапанные части достигают положения, определяющего минимальную степень открытия.

В качестве другой альтернативы, скорость может изменяться частично ступенчато и частично плавно.

Операция перемещения первой клапанной части и/или второй клапанной части может включать следующие шаги:

- перемещение первой клапанной части и/или второй клапанной части при первой относительной скорости V₁ до достижения заданной области перекрытия, и

- последующего перемещения первой клапанной части и/или второй клапанной части при второй относительной скорости, V₂ до достижения площади перекрытия равной нулю, после чего клапан находится в закрытом положении, причем V₂ значительно ниже, чем V₁.

Согласно этому варианту, скорость изменяется ступенчато, как описано выше. Заданная область перекрытия может быть в интервале от 40% до 80% максимальной области перекрытия, например, в интервале от 50% до 70% от максимальной области перекрытия, например, около 60% максимальной области перекрытия. Максимальная область перекрытия определяет «полностью открытое» состояние клапана, и поэтому она должна быть достаточно большой, чтобы поток жидкости мог пройти через отверстия клапанных частей через область перекрытия без каких-либо существенных ограничений. Вероятно, что пока область перекрытия составляет не менее 40% от максимальной области перекрытия, поток жидкости по-прежнему сможет проходить клапан без каких-либо существенных ограничений. Однако, когда область перекрытия достигнет этого уровня, импульсы давления, т.е. гидравлический удар, может произойти, если относительная скорость поддерживается на относительно высоком уровне. Поэтому желательно снизить скорость до Уз, когда область перекрытия достигает этого уровня. Однако, в зависимости от конструкции клапана, в частности, размера и формы отверстий, образованных в первой клапанной части и второй клапанной части, и размера максимальной области перекрытия, может быть необходимо выбрать заданную большую область перекрытия, для того, чтобы избежать гидравлического удара. Точно так же возможно поддержание более высокой скорости до достижения меньшей области перекрытия без появления гидравлического удара.

Предлагаемый способ может дополнительно включать шаг увеличения относительной скорости после достижения положения, определяющего минимальную степень открытия. Согласно этому варианту, клапанная часть/части по-прежнему быстро перемещаются, когда клапан достиг закрытого положения, то есть когда риск проявления гидравлического удара больше не существует. После того, как клапанная часть/части достигли положения, определяющего закрытое положение клапана, клапанная часть/части могут быть перемещены в следующее положение, когда может быть начато открывание клапана. Это движение можно выполнять на высокой скорости, без риска появления гидравлического удара, и это обеспечивает еще более быструю работу клапана. Кроме того, открытие клапана может быть выполнено на относительно высокой скорости. Таким образом, согласно этому варианту, относительная скорость между первой клапанной частью и второй клапанной частью уменьшается только в течение очень ограниченного времени, в то время как происходит фактическое закрытие клапана. Таким образом, общая работа клапана производится на максимально высокой скорости возможной без гидравлического удара.

Относительное перемещение первой клапанной части и второй клапанной части может быть выполнено ступенчато. Это может быть наиболее предпочтительно произведено с помощью шагового двигателя. Согласно этому варианту, относительную скорость можно рассматривать в широком смысле, например, как время ожидания в положении перед тем, как клапанная часть/части перемещаются на один шаг в следующее положение. Такое время ожидания определяет, насколько быстро клапанная часть/части перемещаются из начального положения в конечное положение через ряд шагов, и поэтому оно представляет собой «скорость» этого движения.

В качестве альтернативы, перемещение первой клапанной части относительно второй клапанной части может выполняться практически плавно.

Скорость перемещения первой клапанной части относительно второй клапанной части может также зависеть от требуемой массы хладагента, протекающей через клапан. В случае, если нагрузка на системы охлаждения требует большого количества хладагента, доставляемого в испаритель, требуя тем самым большого массового расхода хладагента, протекающего через расширительный клапан, необходимо относительно быстрое движение клапанной части/частей для того, чтобы обеспечить правильную работу клапана. Это может привести к увеличению импульсов давления и соответственно шума, с чем, однако, возможно придется смириться при таких обстоятельствах. С другой стороны, когда нагрузка на системы охлаждения требует меньшего количества хладагента, поставляемого в испаритель, что требует меньшей массы потока хладагента, протекающего через расширительный клапан, быстрое движение клапанной части/частей имеет меньшее значение, и тогда для закрытия клапана остается больше времени, что предотвращает гидравлический удар. Таким образом, баланс между работой клапана на достаточной скорости и избежанием гидравлического удара может быть скорректирован в соответствии с требуемой массой расхода хладагента, протекающего через расширительный клапан.

Согласно одному из вариантов, вторая клапанная часть может содержать одно отверстие, сообщающееся с поставляемой жидкой средой, а первая клапанная часть может содержать, по меньшей мере, два отверстия, причем каждое из отверстий первой клапанной части сообщается с одним из, по крайней мере, двух параллельных поточных линий. В этом случае предлагаемый способ может дополнительно содержать шаг распределения жидкой среды, среди, по крайней мере, двух параллельных поточных линий, путем относительных перемещений между первой клапанной частью и второй клапанной частью.

По крайней мере, две параллельных поточных линии могут представлять собой по меньшей мере два испарителя, установленные параллельно по потоку, или по крайней мере двумя хладагентными трубопроводами одного испарителя, причем трубопроводы установлены параллельно по потоку. Так как, согласно этому варианту, текучая среда распределяется среди, как минимум, двух параллельных поточных линий, за счет относительного движения между первой клапанной частью и второй клапанной частью, текучая среда распределяется между потоками до или в процессе расширения текучей среды. Соответственно, в процессе распределения текучая среда находится в, по крайней мере, частично жидком состоянии. В частности, это является преимуществом в случае, если поточные линии представляют собой микроканалы испарителя, а текучая среда является хладагентом, потому что микроканалы способны только пропустить небольшой объем хладагента, следовательно существует риск того, что хладагент «перекипит» слишком рано, если хладагент распределяется между поточными линиями, пока они находятся в практически газовой фазе, т.е. после того, как произошло расширение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых

Фиг.1а и 1b показывают первую клапанную часть и вторую клапанную часть, пригодные для использования в способе в соответствии с вариантом осуществления изобретения, причем отверстия клапанных частей имеют практические круглую форму,

Фиг.2а-2f иллюстрируют относительные движения первой клапанной части и второй клапанной части по Фиг.1а и 1b,

Фиг.3а и 3b показывают первую клапанную часть и вторую клапанную часть, пригодные для использования в способе в соответствии с вариантом осуществления изобретения, причем отверстия клапанных частей имеют коническую форму,

Фиг.4а-4е иллюстрируют относительные перемещения первой клапанной части и второй клапанной части по Фиг.3а и 3b,

Фиг.5 показывает соответствующие графики относительной скорости, относительного положение и давления в текучей среде как функцию времени во время перемещения первой клапанной части относительно второй клапанной части в соответствии с уровнем техники,

Фиг.6 показывает часть графиков Фиг.5 более подробно,

Фиг.7 показывает соответствующие графики относительной скорости, относительного положения и давления в текучей среде как функцию времени во время перемещения первой клапанной части относительно второй клапанной части в соответствии со способом работы по одному из вариантов изобретения, и

Фиг.8 показывает часть графиков Фиг.7 более подробно.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1а показывает первую клапанную часть 1 для использования в клапане, пригодную для использования в способе по одному из вариантов изобретения. Первая клапанная часть 1 имеет форму практически круглого диска, имеющего четыре отверстия 2, каждое из которых имеет практически круглое сечение, образованные в них в виде сквозных прорезей, проходящих через диск.

Фиг.1b показывает вторую клапанную часть 3 для использования в клапане, пригодную для использования в способе по одному из вариантов изобретения. Вторая клапанная часть 3 имеет форму практически круглого диска, диаметр которого по существу идентичен диаметру первой клапанной части 1 на Фиг.1а. Соответственно, первая клапанная часть 1 на Фиг.1а и вторая клапанная часть 3 на Фиг.1b пригодны для формирования части одного клапана и взаимодействия в определении степени открытия клапана. Это будет описано более подробно ниже со ссылкой на Фиг.2a-2f.

Вторая клапанная часть 3 снабжена отверстием 4 в виде сквозной прорези, проходящий через диск. Отверстие 4 имеет практически круглое сечение, а диаметр круглого отверстия 4 практически совпадает с диаметром каждого из отверстий 2 первой клапанной части 1 на Фиг.1а.

Фиг.2а-2е иллюстрируют относительное перемещение между первой клапанной частью 1 на Фиг.1а и второй клапанной частью 3 Фиг.1b. Первая клапанная часть 1 и вторая клапанная часть 3 расположены вблизи друг от друга таким образом, что круговые поверхности дисков практически перекрываются, тем самым определяя общий центр. Одна или обе из клапанных частей 1, 3 имеют возможность выполнения вращательного движения вокруг оси вращения, проходящей через общий центр таким образом, что происходят относительные вращательные движения между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3.

На Фиг.2а первая клапанная часть 1 и вторая клапанная часть 3 расположены относительно друг друга таким образом, что отверстие 4 клапанной части 3 полностью совпадает с одним из отверстий 2а первой клапанной части 1. Тем самым определяется проток через клапанные части 1, 3 с помощью отверстия 2а первой клапанной части 1 и отверстие 4 клапанной части 3. Размер прохода определяется размером каждого из отверстий 2а, 4 из-за полного перекрытия между отверстиями 2а, 4. Таким образом, на Фиг.2а размер протока является максимально возможным, и поэтому взаимное положение первой клапанной части 1, и второй клапанной части 3 определяет максимальную степень открытия клапана. Проточный путь, связанный с протоком, определяемым перекрытием отверстий 2а, 4, будет тем самым получать максимальный поток жидкости

Во всех Фиг.2а-2е нет никакого перекрытия между отверстием 4 клапанной части 3 и любыми остальными отверстиями 2b первой клапанной части 1. Соответственно, в проточные пути, соединенные с этими отверстиями 2а, не пропускается никакая жидкость, и клапан может, таким образом, рассматриваться как закрытый по отношению к этим проточным путям.

На Фиг.2b взаимное положение первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 были немного изменены. Таким образом, перекрытие между отверстием 2а первой клапанной части 1 и отверстием клапанной части 3 больше не является полным. Соответственно, размер протока, определяемый перекрытием отверстий 2а, 4, уменьшен, по сравнению с ситуацией, изображенной на Фиг.2а. Тем не менее, проточная часть остается по-прежнему относительно большой, что позволяет значительному потоку жидкости проходить через проточную часть.

На Фиг.2с показано дальнейшее изменение взаимного положения первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3, когда перекрытие между отверстием 2а первой клапанной части 1 и отверстием 4 клапанной части 3 еще более уменьшено. Область перекрытия сейчас сократилась примерно на 30% от максимальной области перекрытия, определенной отверстиями 2а, 4 при взаимном расположении клапанных частей 1, 3 на Фиг.2а.

На Фиг.2d взаимное положение первой клапанной части 1, и второй клапанной части 3 были изменены еще более, и перекрытие между отверстиями 2а, 4 было уменьшено еще больше. Область перекрытия сейчас очень мала, но проточная часть по-прежнему имеется. Таким образом, жидкая среда по-прежнему может проходить через проточную часть к связанному с ней проточному пути, но при очень низкой скорости потока. Соответственно, клапан остается в открытом положении, даже несмотря на очень малую степень открытия.

На Фиг.2е взаимное положение первой клапанной части 1, и второй клапанной части 3 был изменены еще больше. На Фиг.2е отверстие 2а первой клапанной части 1 и отверстие 4 клапанной части 3 расположены в непосредственной близости друг к другу. Таким образом, отверстия 2а, 4 не задают открытия, поток жидкости через отверстия 2а, 4 не проходит, и клапан как раз достигает своего закрытого положения.

На Фиг.2f взаимное положение первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 было изменено еще больше. Отверстие 4 второй клапанной части 3 расположено в положении между двумя отверстиями 2а, 2b первой клапанной части 1, то есть оно не перекрывается ни с каким из отверстий 2 первой клапанной части 1. Соответственно, жидкость не пропускается, т.к. клапан находится все еще в закрытом положении. Отверстие 4 находится на пути к следующему отверстию 2b первой клапанной части 1, и, когда следующее отверстие 2b будет достигнуто, возникнет перекрытие, тем самым открывая клапан в направлении поточного пути, связанного с отверстием 2b.

Как описано выше, в положении, показанном на Фиг.2а и 2b, область перекрытия, определенная отверстиями 2а, 4, и, тем самым, степень открытия клапана, относительно велика. Тем самым, риск гидравлического удара, происходящий в этих положениях, весьма ограничен. Однако, когда взаимное расположение первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 меняется из положения, показанного на Фиг.2, в положение, показанное на Фиг.2е, через положение, показанное на Фиг.2d, гидравлический удар может произойти, если движение происходит слишком быстро. В соответствии с настоящим изобретением, движения показанные на Фиг.2а-2е, могут поэтому быть лучше выполнены следующим образом. Относительное перемещение между клапанными частями 1, 3 из положения, показанного на Фиг.2а в положение, показанное на Фиг.2 с, через положение, показанное на Фиг.2b, выполняется на относительно высокой скорости, тем самым обеспечивая приемлемое время отдачи и правильной работы клапана.

Когда положение, показанное на Фиг.2, будет достигнуто, скорость перемещения первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 снижается, резко или постепенно. Таким образом, относительное перемещение между клапанными частями 1, 3 из положения, показанного на Фиг.2, в положение, показанное на Фиг.2е, через положение, показанное на Фиг.2d, осуществляется с меньшей скоростью, чем движение из положения, показанного на Фиг.2а в положение, показанное на Фиг.2с. Тем самым риск появления гидравлического удара значительно снижается.

Когда положение, показанное на Фиг.2е достигнуто, а клапан находится в закрытом положении, скорость перемещения первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 может быть опять увеличена, так как гидравлический удар не происходит, когда клапан находится в закрытом положении. Таким образом, относительное перемещение из положения, показанного на Фиг.2е в положение, показанное на Фиг.2f, выполняется на высокой скорости.

Изменение скорости во время закрывающего движения клапана обеспечивает правильный баланс между обеспечением надлежащей работы и приемлемым временем отдачи клапана, и предотвращением или уменьшением проблем, вытекающих из гидравлического удара.

Фиг.3а и 3b показывают первую клапанную часть 1 и вторую клапанную часть 3 для использования в клапане. Первая клапанная часть 1 снабжена четырьмя отверстиями в виде сквозных прорезей с коническим сечением. Вторая клапанная часть 3, обеспечена одним отверстием 6 в виде сквозной прорези с коническим сечением. Помимо формы сечений отверстий 5, 6, клапанные части 1, 3 на Фиг.3а и 3b идентичны клапанным части 1, 3 на Фиг.1а и 1b, и поэтому они не будут подробно описаны здесь.

Фиг.4а-4е иллюстрируют относительные перемещения между первой клапанной частью 1, показанной на Фиг.3а и второй клапанной частью 3 показанной на Фиг.3b. Взаимное расположение клапанных частей 1, 3 изменяется от полностью открытого положения, показанного на Фиг.4а, к полностью закрытому положению, показанному на Фиг.4е. Замечания, изложенные выше со ссылкой на Фиг.2а-2е, в равной степени применимы и здесь.

Как и в описании выше, относительные движения, показанные на Фиг.4а-4е, могут предпочтительно быть выполнены таким образом, что относительное перемещение из положения, показанного на Фиг.4а, в положение, показанное на Фиг.4с, через положение, показанное на Фиг.4b, проводится при относительно высокой скорости. Относительное перемещение из положения, показанного на Фиг.4с, в положение, показанное на Фиг.4d, производится на сниженной скорости, что позволяет избежать или уменьшить гидравлический удар. Наконец, относительное перемещение из положения, показанного на Фиг.4d в положение, показанное на Фиг.4е, то есть, когда клапан находится в закрытом положении, выполняется на высокой скорости.

Фиг.5 показывает соответствующие графики относительной скорости 7, относительного положения 8 и давления 9 в текучей среде как функцию времени, в течение относительных перемещений первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 в соответствии с уровнем техники. Первая клапанная часть 1 и вторая клапанная часть 3, могут, например, иметь вид, показанный на Фиг.1а и 1b, или вид, приведенный на Фиг.3а и 3b.

Первоначально, при t=0, относительная скорость 7 клапанных частей 1, 3 высока, и относительная позиция 8 между клапанными частями 1, 3 изменяется с постоянной скоростью. Давление 9 устойчиво. Во время этого движения клапан открыт, то есть переведен в положение, определяющее максимальную степень открытия.

При t=t₁ относительное перемещение остановлено, то есть относительная скорость 7 равна нулю, а относительное положение 8 остается неизменным, пока t=t₂. Время, прошедшее от t=t₁ до t=t₂ определяет, как долго клапан остается открытым.

При t=t₂ относительной скорость 7 снова меняется на высокое значение, вызывая очередное изменение относительного положения 8 клапанных частей 1, 3. Тем самым начинается закрывающее движение клапана. Как видно из графика, это приводит к сильному колебанию давления 9 в текучей среде, и эти колебания давления продолжаются и после завершения операции закрытия и остановки относительного перемещения между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3 при t=t₃. Это и есть явление, которое известно как гидравлический удар. Следует отметить, что относительное перемещение между первой клапанной части 1 и второй клапанной частью 3 осуществляется при практически постоянной скорости в течение операции закрытия как и в течение операции открытия.

На Фиг.5 показана последующая операция закрытия следующая за операцией открытия.

Фиг.6 показывает в крупном масштабе графики Фиг.5, иллюстрирующие операцию закрытия, описанную выше. На Фиг.6 легко видеть, что скорость 7 относительного перемещения первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 поддерживается на практически постоянном уровне в течение всей операции закрытия.

Фиг.7 показывает соответствующие графики относительной скорости 10, относительное положение 11 и давление 12 в текучей среде как функцию времени, в течение относительного перемещения первой клапанной части 1 и второй клапанной части 3 в соответствии со способом работы по одному из вариантов изобретения. Первая клапанная часть 1 и вторая клапанная часть 3, могут, например, иметь вид, показанный на Фиг.1а и 1b, или вид, приведенный на Фиг.3а и 3b.

Первоначально, при t=0, относительная скорость между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3 находится на относительно высоком и практически постоянном уровне. Это заставляет клапан быть открытым. При t=t₁ относительная скорость 10 резко снижается до нуля, а относительное положение 11 между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3 поддерживается на постоянном уровне до t=t₅. В течение этого времени клапан находится в полностью открытом состоянии.

При t=t₅ клапан начинает закрываться. От t=t₅ к t=t₆ первая клапанная часть 1 и вторая клапанная часть 3 перемещаются на высокой относительной скоростью 10, которая также имела место во время операции открытия. При t=t₆ скорость снижается до уровня, который практически равен половине высокого уровня. При t=t₇ скоростью 10 опускается еще больше на очень низкий уровень. При t=t ₈ клапан перемещен в полностью закрытое положение, и скорость 10 снова увеличилась до высокого уровня, где она сохраняется до t=t₉, где относительное перемещение между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3 прекращается.

Постепенное уменьшение относительной скорости 10 отражено в относительном положения 11 между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3. Видно, что график 11 постепенно выравнивается между t=t₅ и t=t₈

В результате закрытия, описанного выше, давление 12 текучей среды колеблется, как и в ситуации, описанной выше со ссылкой на Фиг.5. Тем не менее, колебания не столь сильные и они затухают значительно быстрее. Таким образом, проблема гидравлического удара значительно уменьшается по сравнению с ситуацией, изображенной на Фиг.5 и 6, где относительное перемещение между первой клапанной частью 1 и второй клапанной частью 3 осуществляется в соответствии с уровнем техники. Гидравлический удар сглаживается, поскольку скорость 10 относительного перемещения является очень низкой в течение последней части операции закрытия. Кроме того, перемещение клапанных частей 1, 3 на высокой скорости во время начальной части операции закрытия, когда клапан полностью закрыт, обеспечивает быструю работу и приемлемое время отдачи клапана.

Фиг.7 также показывает последующую операцию открытия клапана, затем еще одну операцию закрытия.

Фиг.8 показывает в крупном масштабе графики 10, 11, 12 Фиг.7, иллюстрирующие операцию закрытия, описанную выше от t=t₅ до t=t₉ . Из графика 12 давления совершенно ясно, что колебания давления значительно снижаются по сравнению с ситуацией на Фиг.5 и 6.