Kaukolämpöverkostossa käytettävän palloventtiilin rakenteen kehitys
Alajoki, Teemu (2014)
2014
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-11-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201411131539
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201411131539
Tiivistelmä
Kaukolämpöverkoston liitos-, muutos- ja korjaustöiden suorittamiseksi verkostossa tarvitaan erilaisia venttiilejä, joilla voidaan rajoittaa nestevirtauksen kulkua. Sulkuventtiilien avulla verkosto voidaan jakaa osiin tai erottaa tietty johto-osuus verkostosta. Kaukolämpöverkoston sulkuventtiileinä käytetään joko pallo- tai läppäventtiilejä.
Uusien halvan työvoiman maista ilmestyneiden venttiilivalmistajien myötä kilpailu palloventtiilimarkkinoilla on viime vuosina kiristynyt. Muuttuvassa markkinatilanteessa menestyvältä tuotteelta vaaditaan entistä parempaa laatua ja halvempaa hintaa. Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia millaisilla rakenteellisilla muutoksilla palloventtiilin omakustannehintaa olisi mahdollista saada laskettua tuotteen laadusta tinkimättä.
Diplomityön tuotekehitysprosessi perustuu Gerhard Pahlin ja Wolfgang Beitzin kehittämään tuotekehitysoppiin, jota hyödynnettiin niiltä osin kuin se sopi kyseiseen diplomityöhön. Vertailevana kirjallisuuslähteenä käytettiin Karl Ulrichin ja Steven Eppingerin tuotekehitysoppia.
Diplomityön alussa tutustutaan kaukolämmön ja kaukojäähdytyksen markkinoihin maailmalla ja arvioidaan useiden julkaisujen pohjalta kaukoenergiamarkkinoiden tulevaisuudennäkymiä.
Diplomityön teoriaosuudessa perehdytään nestevirtauksen periaatteisiin, työn kannalta keskeisiin lujuusopin käsitteisiin sekä venttiilin lujuuslaskennan tukena käytettävän elementtimenetelmän perusteisiin. Tässä vaiheessa käydään läpi myös työssä hyödynnettyjä tuotekehitysoppeja.
Varsinainen tuotekehitysprosessi koostuu esiselvitysvaiheesta, luonnosteluvaiheesta ja tuotteen kehittelyvaiheesta. Esiselvitysvaiheessa asetetaan projektin reunaehdot ja tavoitteet sekä tutustutaan omaan ja kilpailijoiden nykyisiin tuotteisiin. Luonnosteluvaiheessa ideat muutetaan luonnoksiksi, joista parhaat valitaan jatkokehitykseen.
Palloventtiilin kehittelyvaiheessa hienosäädetään venttiilin osia ja etsitään keinoja säästää raaka-ainemateriaalia. Venttiilin osien kehityksessä kiinnitetään huomiota myös tuotteen valmistettavuuteen. Hitsausvaiheessa jo asennettuna olevien osien tulee kestää hitsauksen aiheuttama korkea lämpötila.
Diplomityössä tarkastelun kohteena on viisi venttiilikokoluokkaa välillä DN65-DN150. Diplomityön tuloksena venttiilien materiaalikustannuksia saatiin kokoluokasta riippuen alennettua 2-8 %.
Uusien halvan työvoiman maista ilmestyneiden venttiilivalmistajien myötä kilpailu palloventtiilimarkkinoilla on viime vuosina kiristynyt. Muuttuvassa markkinatilanteessa menestyvältä tuotteelta vaaditaan entistä parempaa laatua ja halvempaa hintaa. Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia millaisilla rakenteellisilla muutoksilla palloventtiilin omakustannehintaa olisi mahdollista saada laskettua tuotteen laadusta tinkimättä.
Diplomityön tuotekehitysprosessi perustuu Gerhard Pahlin ja Wolfgang Beitzin kehittämään tuotekehitysoppiin, jota hyödynnettiin niiltä osin kuin se sopi kyseiseen diplomityöhön. Vertailevana kirjallisuuslähteenä käytettiin Karl Ulrichin ja Steven Eppingerin tuotekehitysoppia.
Diplomityön alussa tutustutaan kaukolämmön ja kaukojäähdytyksen markkinoihin maailmalla ja arvioidaan useiden julkaisujen pohjalta kaukoenergiamarkkinoiden tulevaisuudennäkymiä.
Diplomityön teoriaosuudessa perehdytään nestevirtauksen periaatteisiin, työn kannalta keskeisiin lujuusopin käsitteisiin sekä venttiilin lujuuslaskennan tukena käytettävän elementtimenetelmän perusteisiin. Tässä vaiheessa käydään läpi myös työssä hyödynnettyjä tuotekehitysoppeja.
Varsinainen tuotekehitysprosessi koostuu esiselvitysvaiheesta, luonnosteluvaiheesta ja tuotteen kehittelyvaiheesta. Esiselvitysvaiheessa asetetaan projektin reunaehdot ja tavoitteet sekä tutustutaan omaan ja kilpailijoiden nykyisiin tuotteisiin. Luonnosteluvaiheessa ideat muutetaan luonnoksiksi, joista parhaat valitaan jatkokehitykseen.
Palloventtiilin kehittelyvaiheessa hienosäädetään venttiilin osia ja etsitään keinoja säästää raaka-ainemateriaalia. Venttiilin osien kehityksessä kiinnitetään huomiota myös tuotteen valmistettavuuteen. Hitsausvaiheessa jo asennettuna olevien osien tulee kestää hitsauksen aiheuttama korkea lämpötila.
Diplomityössä tarkastelun kohteena on viisi venttiilikokoluokkaa välillä DN65-DN150. Diplomityön tuloksena venttiilien materiaalikustannuksia saatiin kokoluokasta riippuen alennettua 2-8 %.