Larner-Johnsonův ventil - Larner–Johnson valve

Ventil v hydroelektrárně Oguchigawa III

A Larner-Johnsonův ventil je mechanismus používaný v přehradách a čerpání vody k řízení toku vody velkými potrubími. Ventil je vhodný pro manipulaci s vysokorychlostním tokem s minimální turbulencí, i když je částečně otevřený, a ovládací síla může být poskytována proudem vody, který řídí. Byl vyroben na počátku 20. století společností Společnost Larner-Johnson ve Spojených státech. Tyto ventily stále vyrábí ve Velké Británii společnost Blackhall Engineering Ltd. Tyto ventily byly vyrobeny ve velikostech do průměru 21 stop (6,4 m) a ovládají hydraulická hlava 300 stop (1000 stop).[1]

V roce 2009 dodala společnost Blackhall Engineering čtyři ventily Larner – Johnson s průměrem 60 “ New York City Department of Protection Environmental pro Ashokan Reservoir v New Yorku. Každý ventil je schopen projít průtokem 19 metrů krychlových za sekundu, což odpovídá 19 tunám vody za sekundu. Ventily řídí tok vody z nádrže Ashokan do nádrže Catskill akvadukt dolů do New Yorku.

Úkon

Ventil je umístěn ve vypouklé části hrdla koryto stavidla trubka. Mechanismus ventilu tvoří v této trubce válcovité tělo, kolem kterého proudí voda. Tato dolní část tohoto tělesa ventilu je kuželovitá a může se volně axiálně pohybovat. Když se pohybuje po proudu, těsní na kuželovém povrchu na výstupu z ventilu a uzavírá průtok. Když je ventil zavřený, je udržován zavřený tlakem přiváděné vody, což zajišťuje dobré utěsnění.

Ventil je ovládán hydraulicky tlakem průtoku, který řídí. A servomechanismus se používá k generování velkých sil potřebných pro tyto obrovské ventily, síla je odvozena z tlaku samotné vody. Ačkoli tlak v potrubí nelze zvýšit nad tlak přívodu, lze jej snížit. Průřez potrubí v dolní (po proudu) části ventilu je zmenšen v průřezu ve srovnání s průřezem nad ventilem. Podle Bernoulliho princip, tím se zvyšuje rychlost proudění vody, čímž se snižuje tlak.[i] Pokud je tlak vody odváděn vypouštěcím ventilem, samozřejmě to také sníží jeho tlak.

Vnitřně je pevné těleso ventilu konstruováno jako válec, přičemž pohyblivá část ventilu v něm je jako píst. Kónický ventil je součástí tohoto pístu. Píst je dvojčinný a rozděluje vnitřní tělo ventilu na dvě části s tlakem vody na obou stranách. Horní strana pístu je větší, má plný průměr pístu a je přiváděna vodou přes škrticí ventil; normálně upraveno a poté ponecháno v poloze. Spodní strana pístu je prstencový prostor obklopující pohyblivé těleso ventilu a udržovaný na nižším (Bernoulliho) tlaku vody. Špička kuželového ventilu obsahuje malou pilotní ventil, spojující horní komoru ventilu s odtokem pod ventilem. Tento pilotní ventil je ovládán mechanicky z vnějšku ventilové komory a je hlavním ovládáním polohy ventilu.

Když se v horní komoře vytvoří tlak vody skrz škrticí ventil, tlačí to ventil dolů a uzavře jej proti sedlu. Vzhledem k tomu, že plocha pístu na této straně je větší, tlak snadno vyváží menší plochu[ii] prstencového pístu níže.

Pokud se pilotní ventil otevře, voda vytéká z horní komory a její tlak se sníží. Pilotní ventil má vždy větší průtok než plnění škrticí klapkou. Tlak v prstencové komoře nyní tlačí píst proti proudu, zvedá tělo ventilu z kuželového sedla a otevírá ventil.

V mezipolohách je tlak ve dvou komorách vyvážený a ventil zůstává částečně otevřený. Závisí to na velikosti pístu, snížení tlaku za ventilem a průtoku dvěma regulačními ventily. Pilotní ventil poskytuje proporcionální řízení průtoku hlavního ventilu, přičemž otevírání je řízeno, pomalu a postupně.

Pokud je pilotní ventil uzavřen, v horní komoře se nyní vytváří tlak, který přemáhá nižší tlak a sílu v komoře po proudu. Ventil je znovu nuceně uzavřen.[2]

Obrovské síly působící na ventil tohoto typu mohou způsobovat potíže mnoha typům ventilů. U ventilu Larner-Johnson je velkou výhodou to, že tyto síly jsou vždy vyvážené a působí pouze uvnitř těla ventilu, nikoli na jeho ovladače. To poskytuje osvobození od zkreslení a velkou spolehlivost.[3]

Reference

  1. ^ Při instalaci do potrubí rozšiřující se část v potrubí poté, co ventil zvětší plochu, sníží rychlost a obnoví tento tlak.[2]
  2. ^ Jakýkoli tlak v oblasti pod sedlem ventilu také tlačí v tomto směru otevírání, takže následná síla se nemůže spoléhat pouze na zmenšenou prstencovou oblast. Když je ventil zavřený, je tento tlak téměř nulový, protože není přítomna žádná voda, ale když je ventil blízko otevřené polohy, může být tento tlak znatelný.
  1. ^ Blackhall Engineering. "Larner-Johnson Valve Overview" (PDF). p. 6.
  2. ^ A b Blackhall Engineering. "Larner-Johnsonův ventil" (PDF). p. 3.
  3. ^ Přehled ventilů Blackhall & Larner-Johnson, s. 10–11.

externí odkazy