FI120600B - Venttiili - Google Patents

Description

Venttiili

Keksinnön ala Tämä keksintö koskee venttiiliä, ja erityisesti ratkaisua, jolla saadaan aikaan helppokäyttöinen ja toimiva venttiili.

5 Tekniikan tason kuvaus

Ennestään tunnetaan venttiili, jolla on lieriömäinen pesä, jonka seinämässä on aukko yhteyden muodostamiseksi pesän ja virtauskanavan välillä, ja johon on järjestetty lieriömäisen muodon omaava sulkuelin. Tässä tunnetussa ratkaisussa lieriömäinen sulkuelin on mitoitettu siten, että sen halkaisija on 10 suurempi kuin pesän sisähalkaisija. Näin ollen paikalleen pesään järjestetty sulkuelin puristuu vasten pesän seinämää kun se on asennettu paikalleen. Helppokäyttöisen ja toimivan venttiilin aikaansaamiseksi tällainen huomattavaan jännitystilaan jäävä sulkuelin-pesä yhdistelmä ei kuitenkaan ole hyvä ratkaisu.

15 Esimerkiksi GB-julkaisuista 124 984 ja 1 170 416 tunnetaan venttii- leiden sulkuelimiä, jotka pesään asennettuina puristuvat vasten pesän seinämää.

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä selostettu ongelma ja 20 tarjota käyttöön ratkaisu, jonka ansiosta saadaan aikaan helppokäyttöinen ja toimiva venttiili. Tämä päämäärä saavutetaan oheisen itsenäisen patenttivaatimuksen 1 mukaisella venttiilillä.

Keksinnössä hyödynnetään sulkuelintä, jossa on joustava sektori sekä avoin sektori, jotka yhteistoiminnassa mahdollistavat sulkuelimen muo-25 donmuutoksen tarvittaessa ilman merkittävää voimankäyttöä. Kun tällaisen ratkaisun yhteydessä hyödynnetään ohjaavaa sektoria, joka asemoi sulkuelimen pesän suhteen sulkevan sektorin asettamiseksi tarkasti oikeaan paikkaan, saadaan aikaan rakenne, joka riittävän tiiviisti kykenee sulkemaan virtaus-kanavan, ja jossa merkittäviä jännitystiloja ei jää venttiilin osien välille. Loppu-30 tuloksena on siten helppokäyttöinen ja toimiva venttiili.

Keksinnön mukaisen venttiilin edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista.

2

Kuvioiden lyhyt kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen venttiilin erästä suori-5 tusmuotoa, kuviot 2 ja 3 havainnollistavat kuvion 1 venttiilissä hyödynnettävää pesää, ja kuviot 4, 5 ja 6 havainnollistavat kuvion 1 venttiilissä hyödynnettävää sulkuelintä.

10 Ainakin yhden suoritusmuodon kuvaus

Kuvion 1 tapauksessa oletetaan esimerkinomaisesti, että kyseessä on säätöventtiili, jonka lieriömäinen pesä 3 yhdistää toisiinsa virtauskanavan ensimmäisen osan 1 ja virtauskanavan toisen osan 2.

Pesään järjestetyn sulkuelimen 4 ollessa asennossa joka sallii virta- 15 uksen, tapahtuu virtaus nuolen 5 havainnollistamassa virtaussuunnassa virtauskanavan ensimmäisestä osasta 1 lieriömäisen pesän 3 avoimesta pohjasta pesään, ja tämän jälkeen pesän 3 seinämässä olevan aukon kautta virtaus-kanavan toiseen osaan 2. Kun sulkuelin 4 on asennossa, jossa se estää virtauksen, puristuu sulkuelin 4 vasten pesän 3 seinämää ja siinä olevaa aukkoa 20 viilaavan väliaineen paineen vaikutuksesta. Tämä puristuminen edesauttaa tiivistymistä.

Pesään 3 järjestetty sulkuelin 4 on kierrettävissä kiertoakselin 6 ympäri sulkuelimeen 4 kiinnitetyn akselin 7 välityksellä. Akseli 7 on laakeroitu venttiiliin.

25 Kuviot 2 ja 3 havainnollistavat kuvion 1 venttiilissä hyödynnettävää pesää 3. Tässä suoritusmuodossa on esimerkinomaisesti oletettu, että venttiilissä hyödynnetään erillistä lieriömäistä hoikkia pesänä 3. Kuviossa 2 pesä 3 nähdään ylhäältä katsottuna, ja kuviossa 3 on esitetty kolmiulotteinen kuva pesästä 3.

30 Pesänä 3 toimiva holkki kiinnitetään päätypinnoistaan tiivistetysti venttiiliin siten, että venttiilin kansi 8 ja akseli 7 (kuviossa 1) sulkevat hoikin kuvioissa esitetyn yläpään, ja kuvioissa näkyvä alapää jää avoimeksi virtaus-kanavan ensimmäiseen osaan 1.

3

Pesän 3 seinämän sisäpinta 9 kiertyy keskiakselin 6 ympäri säteellä R. Lieriömäisen pesän 3 seinämä on muilta osin umpinainen lukuunottamatta aukkoa 10, joka mahdollistaa pesässä olevan viilaavan väliaineen virtaamisen virtauskanavan toiseen osaan 2 silloin kun sulkuelin on asennossa, joka sallii 5 virtauksen.

Kuviot 4, 5 ja 6 havainnollistavat kuvion 1 venttiilissä hyödynnettävää sulkuelintä 4. Kuvioissa 4 ja 5 sulkuelintä havainnollistetaan kolmiulottei-sesti, ja kuviossa 6 ylhäältä akselin 6 suunnassa katsottuna.

Sulkuelin 4 on jaettu sektoreihin. Koska kuvioiden mukaisessa esi-10 merkissä pesä on lieriömäinen on tässä esimerkissä käytössä myös sulkuelin, jonka sektorit ovat lieriösektoreita. Tässä suoritusmuodossa sulkuelin 4 käsittää virtausaukon sulkevan sektorin 11, joustavan sektorin 12, ohjaavan sektorin 13 ja avonaisen sektorin 14. Sulkuelin on kiinnitysosan 15 välityksellä kiinnitettävissä venttiilin akseliin 7 siten, että akselin pää pujotetaan rengasmaiseen 15 kiinnitysosaan ja tämän jälkeen kiinnitetään paikalleen aukkojen 16 läpi pujotettavalla tapilla. Keksinnön mukaisesti on kuitenkin myös mahdollista hyödyntää rakennetta, jossa sulkuelin ja akseli ovat samaa kappaletta, eivätkä erillisiä osia kuten kuvioiden yhteydessä on esimerkinomaisesti esitetty. Tällainen rakenne on sikäli edullinen, että sen ansiosta sulkuelimen ja akselin liitokseen 20 liittyvä ongelma koskien yhdensuuntaisuutta ja samankeskisyyttä on vältettävissä.

Sulkeva sektori 11 sulkee virtauksen venttiilin läpi silloin kun sulkuelin 4 on kierretty asentoon, jossa sulkeva sektori peittää pesän 3 seinämässä olevan aukon 10.

25 Joustava sektori 12 rajoittuu sulkevaan sektoriin 11, ja sillä on ohuempi seinämä kuin sulkevalla sektorilla. Täten mahdollistetaan tarvittavat jousto-ominaisuudet ilman tarvetta käyttää joustavassa sektorissa 12 poikkeavaa materiaalia kuin muissa sulkuelimen lieriösektoreissa. Kuvioiden mukaisessa esimerkissä joustavan sektorin 11 ulkopinnan säde R2 on pienempi kuin 30 sulkevan sektorin ulkoseinämän säde R.

Ohjaava sektori 13 rajoittuu joustavaan lieriösektoriin 12.

Avonainen sektori 14 mahdollistaa viilaavan väliaineen esteettömän virtaamisen venttiilin läpi silloin kun sulkuelin 4 on kierretty asentoon, jossa avonainen sektori 14 sijaitsee pesän 3 aukon 10 kohdalla. Avonainen sektori 35 14 mahdollistaa myös sulkuelimen 4 joustamisen.

4

Kuvioista 4 ja 5 havaitaan, että sulkuelimeen muodostettu kiinni-tysosa 15 akselin vastaanottamiseksi on kiinnitetty ainakin sulkuelimen sulkevaan sektoriin 11. Kiinnitysosa on näin ollen kiinnittyneenä (tässä esimerkissä) lieriömäisen sulkuelimen päätyyn. Kuvioiden tapauksessa kiinnitysosa 15 voi 5 olla kiinnitettynä myös osittain joustavaan sektoriin 12. Kuitenkin ohjaavan sektorin 13 ja kiinnitysosan 15 välille on muodostettu rako 17, jotta kiinnitysosa 15 olisi erotettuna ohjaavasta sektorista 13. Tämä rako 17 helpottaa sulkuelimen joustoa. Raon ansiosta ohjaava sektori 13 voi joustaa sulkevan sektorin 11 suhteen huomattavasti pienemmällä voimalla verrattuna tapaukseen, jossa 10 kiinnitysosa 15 olisi kiinnitettyneenä myös ohjaavaan sektoriin 13.

Mikäli akseli ja sulkuelin kuvioiden esimerkistä poiketen ovat samaa kappaletta, on akseli edullisesti kiinnittynyt kuten edellä on kiinnitysosaan 15 viitaten selostettu. Täten akseli on kiinnitetty ainakin sulkevaan sektoriin ja se on raolla erotettu ohjaavasta sektorista.

15 Kuviosta 6 havaitaan, että ohjaava lieriösektori 13 ja sulkeva lie- riösektori 11 ovat kiertoakselin 6 suhteen vastakkaisia, ja niiden molempien koko on alle puolet koko sulkuelimen 4 kehästä.

Edellä selostetun joustavan rakenteen ansiosta voidaan varmistaa, että pesän seinämän 9 kanssa kosketukseen tuleva ohjaava sektori 13 asemoi 20 sulkuelimen 4 tarkasti haluttuun paikkaan pesässä, jolloin myös sulkeva sektori 11 asettuu tarkasti haluttuun paikkaan siten, että sulkeva sektori 11 puristumalla vasten pesän seinämää aukon 10 kohdalla riittävän tiiviisti sulkee aukon 10. Tarvittaessa tiivistymistä voidaan entisestään tehostaa järjestämällä tiivistema-teriaalia aukon 10 reunojen ympärille, sisäpinnalle 9 ja/tai sulkevan sektorin 11 25 ulkopinnalle. Sopivaa tiivistemateriaalia myydään esimerkiksi kauppanimellä TEFLON.

Keksinnön mukaisesti sulkuelin voidaan valmistaa siten, että sulkevan sektorin 11 ulkopinnan säde on sama kuin pesän 3 seinämän sisäpinnan 9 säde R. Myös ohjaavan sektorin 13 ulkopinnan säde voi olla sama kuin pesän 30 seinämän sisäpinnan 9 säde R, jolloin tiivistyminen on mahdollisimman tehokasta. Kuitenkin mikäli riittävä tiivistyminen voidaan saavuttaa muulla tavoin, voi ohjaavan sektorin 13 ulkopinnan säde hiukan poiketa pesän seinämän sisäpinnan 9 säteestä.

Mikäli sulkevan sektorin ulkopinnalla ja ohjaavan sektorin ulkopin-35 nalla on sama säde kuin pesän seinämän sisäpinnalla, voidaan pesä 3 ja s ui- 5 kuelin 4 asettaa sisäkkäin myös silloin kun halkaisijoiden toleranssit aiheuttava puristussovitteen. Toleranssia ei siten tarvitse asettaa välttämättä sellaiseksi, että sulkuelimen ulkopinnan halkaisija on pienempi kuin pesän sisähalkaisija, vaan toimiva venttiili saadaan aikaan myös silloin kun toleranssit ovat päinvas-5 toin, eli sulkuelimen ulkopinnan halkaisija on suurempi kuin pesän sisähalkaisija. Tällöin avionainen sektori 14 sekä joustava sektori 12 mahdollistavat sulkevan sektorin 11 ja ohjaavan sektorin 13 pienen keskinäisen liikkeen ilman, että rakenteeseen jäisi merkittäviä toimintaan vaikuttavia jännitystiloja. Rakenne mahdollistaa myös lämpötilaeroista johtuvia halkaisijavaihteluita.

10 Asennuksen yhteydessä sulkuelin 4 ohjaa pesänä 3 toimivan hoikin samankeskeiseksi ja samansuuntaiseksi sulkuelimen kanssa. Sulkuelin tulee täten asemoiduksi pesän suhteen juuri haluttuun kohtaan. Sulkuelimen 4 rakenteen ansoista pysyvät tiivistävät pinnat jatkuvassa kosketuksessa, jolloin sulkuelimen 4 pintojen terävät reunat kaapivat tiivistepinnalta siihen mahdolli-15 sesti tarttuneet partikkelit, jotka pintojen väliin joutuessaan voisivat estää tiivistymisen. Sulkuelimen 4 joustosta aiheutuva pintojen jatkuva kosketus varmistaa tiivistymisen myös pienillä sulkuelimen 4 yli olevilla paine-eroilla, jolloin tämä tiivistyminen on tehokkaimmillaan käytettäessä pesää ja sulkuelintä, jossa sulkevalla sektorilla ja ohjaavalla sektorilla on sama halkaisija kuin pesän sisä-20 pinnalla.

Edellä on kuvioihin viitaten esitetty, että sulkuelimessä on sulkeva sektori, joustava sektori, ohjaava sektori ja avonainen sektori mainitussa järjestyksessä. Keksinnön mukaisesti on kuitenkin ajateltavissa, että sektoreiden järjestys on poikkeava tai että yksi tai useampi edellä mainituista sektoreista 25 on jaettu osiin esimerkiksi siten, että kuviossa 6 esitetty ohjaava sektori muodostuu reunoiltaan ohjaavista sektoreista, joita näiden välissä oleva joustava sektori yhdistää toisiinsa.

Edellä on kuvioihin viitaten myös esitetty, että pesä 4 on lieriömäinen, ja että sektorit 11, 12 ja 13 ovat lieriösektoreita. Kuitenkin on keksinnön 30 mukaisesti ajateltavissa myös, että pesän ja sektoreiden muoto ei ole lieriömäinen vaan jokin muu. Eräs vaihtoehto on tällöin hyödyntää kartionmuo-toista pesää, kuten esimerkiksi pesää, joka muodostuu katkaistun kartion muotoisesta hoikista. Tällöin sulkevan sektorin ulkopinnalla voi olla sama säde kuin pesän seinämän sisäpinnalla toisiaan vastaavalla korkeudella kiertoakselin 35 suunnassa siirryttäessä. Pesän ja sulkevan sektorin halkaisija kasvaa siten 6 vastaavasti. Myös ohjaavan sektorin ulkopinnan halkaisija voi tällöin vastata pesän seinämän sisäpinnan halkaisijaa toisiaan vastaavalla korkeudella, mikäli halutaan saada aikaan samahalkaisijainen pesä ja sulkuelin.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on 5 ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman, että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

Claims (13)

1. Venttiili, joka käsittää pesän (3), jonka seinämällä on kiertoakselin (6) ympäri kaartuva 5 sisäpinta (9), ja joka yhdistää toisiinsa virtauskanavan ensimmäisen (1) ja toisen osan (2), joista ainakin ensimmäinen tai toinen osa (2) on yhteydessä pesään (3) pesän seinämässä olevan aukon (10) välityksellä, pesään järjestetyn sukuelimen (4), josta ulkonee akseli (7), jonka välityksellä sukuelin (4) on kierrettävissä pesässä (3) mainitun kiertoakselin (6) 10 ympäri aukon (10) peittävän asennon ja aukon vapauttavan asennon välillä, tunnettu siitä, että sukuelin (4) käsittää aukkoa (10) sukevan sektorin (11), joustavan sektorin (12), jolla on ohuempi seinämä kuin sukevalla sektorilla (11), 15 ohjaavan lieriösektorin (13), joka on kosketuksessa pesän seinä män kanssa sukuelimen asemoimiseksi pesän suhteen, ja avonaisen sektorin (14).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että mainittu pesä (3) muodostuu venttiiliin kiinnitetystä hoikista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että sisäpinnalle (9) aukon (10) reunojen ympärille tai sukevan sektorin (11) ulkopinnalle on järjestetty tiivistemateriaalikerros.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että pesän (3) toisessa päädyssä on aukko pesän (3) yhdistämiseksi vir- 25 tauskanavan ensimmäiseen tai toiseen osaan (1).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että mainittu ohjaava sektori (13) on sukevan sektorin (11) kanssa kiertoakselin (6) suhteen vastakkainen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen venttiili, tunnettu 30 siitä, että sukuelimessä (4) sukeva sektori (11) rajoittuu joustavaan sektoriin (12), ohjaava sektori (13) rajoittuu joustavaan sektoriin (12), ja että ohjaavan sektorin (13) ja sukevan sektorin (11) välissä on avonainen sektori (14).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että pesä (3) on muodoltaan lieriömäinen.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että mainittu pesä on muodoltaan kartiomainen.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen venttiili, tunnettu siitä, sulkevan sektorin (11) ulkopinnalla ja pesän seinämän sisäpinnalla (9) on 5 sama säde toisiaan vastaavalla korkeudella kiertoakselin (6) suunnassa siirryttäessä.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen venttiili, tunnettu siitä, ohjaavan sektorin (13) ulkopinnalla ja pesän seinämän sisäpinnalla (9) on sama säde toisiaan vastaavalla korkeudella kiertoakselin (6) suunnassa siirryt- 10 täessä.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen venttiili, tunnet-t u siitä, että akseli (7) on liitetty sukuelimeen sulkevan (11) sektorin välityksellä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen venttiili, tunnettu siitä, 15 että akseli (7) on raolla erotettu sukuelimen ohjaavasta sektorista.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että sukuelimeen on muodostettu kiinnitysosa (15) mainitun akselin (7) vastaanottamiseksi, joka kiinnitysosa (15) on kiinnitetty ainakin sukuelimen sukevaan sektoriin (11), ja joka on raolla (17) erotettu sukuelimen ohjaavasta 20 sektorista (13).