NL8402743A

NL8402743A - Rotary valve e.g. for medical fluids - has continuous resilient seal between rotor and body to provide static and dynamic sealing

Info

Publication number: NL8402743A
Application number: NL8402743A
Authority: NL
Original assignee: Angar Scient Comp Inc
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1986-04-01

Abstract

A rotary valve includes a rotor having at least one internal flow passageway extending between ports for providing communication between various pairs of flow passageways in the body of the valve. The rotor includes an annular surface for sealing engagement with the body, at least one of the rotor ports being disposed on the annular surface. A continuous resilient seal is disposed between the sealing surfaces of the rotor and the body to provide static and dynamic sealing. A spherical surface disposed between the rotary drive and the rotor applies axial pressure to the rotor, the surface accommodating rocking of the rotor to insure uniform loading thereof. Loading of the seal between the rotor and body is adjustable externally of the valve.

Description

- * 3 843112/Rey/cd- * 3 843112 / Rey / cd

Korte aanduiding: Draaiklep.Short designation: Rotary valve.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een draaiklep, die een rotor heeft met tenminste één inwendige stromings-weg voor het verschaffen van een verbinding tussen verschillende paren stromingswegen in het klephuis.The present invention relates to a rotary valve, which has a rotor with at least one internal flow path for providing a connection between different pairs of flow paths in the valve body.

5 Bekende draaikleppen hebben rotoren hierin met sleuven in een vlak hiervan voor het verschaffen van een verbinding tussen stromingswegen in het klephuis. Omdat door het medium als dit door de sleuven stroomt een grote scheidende kracht tussen de rotor en het huis wordt gecreëerd, is een grote 10 kracht vereist voor het afdichten van de rotor en het huis teneinde lekkage te voorkomen. De rotor staat normaliter direkt tegen het huis van de draaiklep. Een niet goede uitlij-ning van de rotor en het huis kan een ongelijkmatige slijtage veroorzaken van de afdichtoppervlakken hiertussen. Tengevolge 15 van onregelmatigheden in de afdichtoppervlakken van de rotor en het huis veroorzaakt door slijtage, zijn de oppervlakken niet nauwkeurig gelijk aan elkaar hetgeen resulteert in lekkage tijdens het draaien van de rotor en als de rotor stilstaat.Known rotary valves have rotors herein with slots in a plane thereof to provide a connection between flow paths in the valve body. Since the medium such as this flows through the slots creates a large separating force between the rotor and the housing, a large force is required to seal the rotor and the housing to prevent leakage. The rotor normally rests directly against the rotary valve housing. Incorrect alignment of the rotor and housing can cause uneven wear of the sealing surfaces between them. Due to irregularities in the sealing surfaces of the rotor and housing caused by wear, the surfaces are not exactly equal to each other resulting in leakage during the rotation of the rotor and when the rotor is stationary.

20 Bekende draaikleppen omvatten in het algemeen een stap- penmotor die de rotor draait in het verlengde van verschillende stromingswegen in het lichaam waarbij het plaatsen van de rotor geschiedt door het toevoeren van een aantal elektrische aandrijfpulsen naar de motor. Deze methode verschaft geen 25 positieve plaatsing van de rotor ten opzichte van het klephuis en is onbetrouwbaar gebleken.Known rotary valves generally comprise a stepper motor which rotates the rotor in the extension of different flow paths in the body, the placement of the rotor being effected by supplying a number of electric drive pulses to the motor. This method does not provide positive positioning of the rotor with respect to the valve body and has been found to be unreliable.

De onderhavige uitvinding beoogt een of meer van de hierboven genoemde problemen te verhelpen.The present invention aims to solve one or more of the above-mentioned problems.

De draaiklep volgens de onderhavige uitvinding is kompakt 30 en in het bijzonder bruikbaar voor het richten van de kleine hoeveelheden medium naar medische apparaten.The rotary valve of the present invention is compact and particularly useful for directing the small amounts of media to medical devices.

Volgens een oogmerk van de uitvinding, omvat de draaiklep een rotor met tenminste ëën inwendige stromingsweg die loopt tussen een paar poorten voor het verschaffen van een verbinding 35 tussen een paar stromingswegen in het klephuis, welke rotor een naar buiten gericht ringvormig oppervlak heeft voor een af- 8402743 * * ’ * -2- dichtende verbinding met het huis en tenminste éên inwendige stromingswegpoort is aangebracht in het ringvormige oppervlak. Het ringvormige oppervlak verschaft een klein en nauwkeurig bepaald afdichtoppervlak tussen de rotor en het huis zodat 5 bij het aanbrengen van een kleine axiale kracht, een hoge een-heidsbelasting voor het afdichten wordt verkregen.According to an object of the invention, the rotary valve comprises a rotor with at least one internal flow path which runs between a pair of ports to provide a connection between a pair of flow paths in the valve body, which rotor has an outwardly directed annular surface for a 8402743 * * '* -2- sealing connection to the housing and at least one internal flow path port is provided in the annular surface. The annular surface provides a small and precisely defined sealing surface between the rotor and the housing, so that a high unit load for sealing is obtained when a small axial force is applied.

Volgens een ander oogmerk van de uitvinding is een continu veerkrachtige afdichting geplaatst tussen de afdichtoppervlak-ken van de rotor en het huis om een statische en dynamische 10 afdichting te verschaffen.According to another object of the invention, a continuously resilient seal is interposed between the sealing surfaces of the rotor and the housing to provide a static and dynamic seal.

Volgens een volgens oogmerk van de uitvinding is een bolvormig oppervlak aangebracht om een axiale druk op de rotor uit te oefenen, welk oppervlak- het heen en weer slingeren van de rotor opneemt om een gelijkmatige belasting van de afdicht-15 oppervlakken van de rotor en het huis te verzekeren.According to an object of the invention, a spherical surface is provided to exert an axial pressure on the rotor, which surface absorbs the rotor swinging back and forth to ensure an even load on the sealing surfaces of the rotor and to insure the house.

Een volgend oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van uitrichtmiddelen die lopen door de rotor en het huis van de klep volgens de rotatieas om een foutieve uitrichting en ongelijkmatige slijtage vai de afdichtoppervlakken van de rotor 20 en het huis te voorkomen.A further object of the invention is to provide alignment means which pass through the rotor and the housing of the valve along the axis of rotation to prevent misalignment and uneven wear of the sealing surfaces of the rotor 20 and the housing.

Een volgend oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een uitwendig instelbare afdichtbelasting.A further object of the invention is to provide an externally adjustable sealing load.

De details van de konstruktie en de werking van de uitvinding zullen vollediger worden beschreven met verwijzing naar 25 de bijgaande tekening, waarin dezelfde verwijzingscijfers dezelfde onderdelen aangeven.The details of the construction and operation of the invention will be more fully described with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals indicate like parts.

Fig. 1 is een aanzicht van de draaiklep volgens de onderhavige uitvinding.Fig. 1 is a view of the rotary valve of the present invention.

Fig. 2 is een bovenaanzicht van de draaiklep van fig. 1.Fig. 2 is a top view of the rotary valve of FIG. 1.

30 Fig. 3a toont de vorm van de stromingsweg van de rotor voor een vierweg, twee-standen-draaiklep.FIG. 3a shows the shape of the flow path of the rotor for a four-way, two-position rotary valve.

Fig. 3b toont de vorm van de stromingsweg van de rotor voor een vijf-weg, twee-standen-draaiklep.Fig. 3b shows the shape of the flow path of the rotor for a five-way, two-position rotary valve.

Fig. 3c toont de vorm van de stromingsweg van de rotor 35 voor een vier-weg, drie-standen-draaiklep.Fig. 3c shows the shape of the flow path of the rotor 35 for a four-way, three-way rotary valve.

Fig. 3d toont de vorm van de stromingsweg van de rotor voor een vijf-weg, vier-standen-draaiklep.Fig. 3d shows the shape of the flow path of the rotor for a five-way, four-position rotary valve.

Fig. 4 is een doorsnede van de draaiklep volgens de lijn IV-IV in fig. 2.Fig. 4 is a sectional view of the rotary valve taken on the line IV-IV in FIG. 2.

40 8402743 » * -3-40 8402743 »* -3-

Fig. 5 is een doorsnede van het klephuis volgens de lijn V-V in fig. 4.Fig. 5 is a sectional view of the valve body taken on the line V-V in FIG. 4.

Fig. 6 is een bovenaanzicht van de in fig. 5 weergegeven rotor.Fig. 6 is a top plan view of the rotor shown in FIG. 5.

5 Fig. 7 is een doorsnede van een gewijzigde draaiklep.FIG. 7 is a sectional view of a modified rotary valve.

Fig. 8 is een bovenaanzicht van de in fig. 7 weergegeven rotor.Fig. 8 is a top plan view of the rotor shown in FIG. 7.

Een draaiklep 10 zoals weergegeven in de fig. 1 en 2, omvat een cilindrisch gevormd huis 12 met een aantal inwendige IQ stromingskanalen, waarbij elk kanaal loopt tussen een in de zijwand van het huis gelegen poort 14 en een in een bovenoppervlak van het huis gelegen poort. Een binnen een kast 16 geplaatste rotor, omvat tenminste éên inwendig stromingskanaal dat loopt tussen in een onderoppervlak van de rotor geplaatste 15 poorten voor het verschaffen van een verbinding tussen verschillende paren stromingskanalen in het huis 12. De rotor wordt door een aan een montagesteun 20 bevestigde stappenmotor 18 draaibaar aangedreven op êén lijn met verschillende paren stromingskanalen in het huis. Het huis 12 en de rotorkast 16 zijn 20 aan de motor 18 bevestigd door vier schroeven die door gaten 22 in een montagesteun 24 lopen en door het huis en de rotorkast in de montagesteun 20 van de motor. De steun 24 is tevens voorzien van van schroefdraad voorziene gaten 26 om de draaiklep 10 aan het apparaat te bevestigen waarin de draaiklep moet 25 worden gebruikt.A rotary valve 10, as shown in Figures 1 and 2, comprises a cylindrical shaped housing 12 with a plurality of internal flow channels, each channel running between a port 14 located in the side wall of the housing and an upper surface of the housing gate. A rotor located within a cabinet 16 includes at least one internal flow channel running between ports located in a bottom surface of the rotor to provide a connection between different pairs of flow channels in the housing 12. The rotor is secured to a mounting bracket 20 stepper motor 18 rotatably driven in line with different pairs of flow channels in the housing. The housing 12 and the rotor case 16 are attached to the motor 18 by four screws passing through holes 22 in a mounting bracket 24 and through the housing and the rotor case in the mounting bracket 20 of the motor. The bracket 24 also includes threaded holes 26 for attaching the rotary valve 10 to the device in which the rotary valve is to be used.

De stappenmotor 18 wordt elektronisch gestuurd door een geïntegreerd circuit teneinde de rotor nauwkeurig te positioneren, welk circuit is geplaatst onder een op de motor gemonteerde deksel 28. De circuitpanelen omvatten aansluitpunten 30 30 die lopen door openingen 32 in de deksel 28 teneinde te worden verbonden met leidingen 34 van de motor 18. Een schroef 36 loopt door de deksel 28 om een uitwendig instelbare belasting van de afdichtoppervlakken tussen de rotor en het huis 12 te verschaffen zoals hierna besproken. Een moer 38 bevestigt de 35 deksel 28 aan de motor 18. De motor en het circuit vormen geen deel van de uitvindingen zijn niet in detail weergegeven.The stepper motor 18 is electronically controlled by an integrated circuit to accurately position the rotor, which circuit is placed under a motor-mounted cover 28. The circuit panels include terminals 30 that pass through openings 32 in the cover 28 to be connected to conduits 34 of the motor 18. A screw 36 passes through the cover 28 to provide an externally adjustable loading of the sealing surfaces between the rotor and the housing 12 as discussed below. A nut 38 secures the cover 28 to the motor 18. The motor and circuit are not part of the inventions are not shown in detail.

De figuren 3a-3d tonen verschillende vormen van inwendige stromingskanalen van de rotor voor een huis 12 dat vier stromingskanalen heeft met poorten in het bovenoppervlak van het 8402743 _ - - v h ί 1 · -4- huis die zijn geplaatst op tussenruimte van -90° over een cirkelomtrek, welke poorten zijn aangegeven met de nummers 1,2,3 en 4.Figures 3a-3d show different shapes of internal flow channels of the rotor for a housing 12 having four flow channels with ports in the top surface of the 8402743 _ - - vh ί 1 · -4- housing spaced at -90 ° about a circle circumference, which ports are indicated with the numbers 1,2,3 and 4.

Fig. 3a is illustratief voor een vier-weg, twee-standen-5 draaiklep met twee gebogen inwendige stromingskanalen 40 en 42 die lopen door de rotor om een verbinding te verschaffen tussen aangrenzende paren poorten in het huis 12. In een eerste stand, verschaft het stromingskanaal 40 een verbinding tussen de poorten 1 en 2 van het huis, waarbij het stromingskanaal 42 10 een verbinding verschaft tussen de poorten 3 en 4. Door het draaien van de rotor over 90° naar een tweede stand, verschaft het stromingskanaal 40 een verbinding tussen de poorten 2 en 3 van het huis terwijl het stromingskanaal 42 een verbinding verschaft tussen de poorten 1 en 4. Fig. 3c is illustratief voor 15 een vier-weg, drie-standen-draaiklep met dezelfde vorm van de rotor zoals weergegeven in fig. 3a. Door de rotor over 45° te draaien naar een derde stand tussen de eerste en tweede standen, staan geen van de stromingskanalen van het huis 12 met elkaar in verbinding.Fig. 3a is illustrative of a four-way, two-position rotary valve with two curved internal flow channels 40 and 42 passing through the rotor to provide a connection between adjacent pairs of ports in the housing 12. In a first position, the flow channel 40 a connection between ports 1 and 2 of the housing, the flow channel 42 providing a connection between ports 3 and 4. By rotating the rotor by 90 ° to a second position, the flow channel 40 provides a connection between the ports 2 and 3 of the housing while the flow channel 42 provides a connection between ports 1 and 4. FIG. 3c is illustrative of a four-way, three-position rotary valve with the same rotor shape as shown in FIG. 3a. By rotating the rotor through 45 ° to a third position between the first and second positions, none of the flow channels of the housing 12 are connected to each other.

20 Fig. 3b is illustratief voor een vijf-weg, twee-standen- draaiklep voor een huis met een vijfde stromingskanaal dat loopt door een centrale poort 5 die is geplaatst langs de ro-tatiehartlijn van de klep. De rotor omvat drie inwendige stro-mingskanalen, twee boogvormige stromingskanalen 44 en 46 voor 25 het verschaffen van een verbinding tussen aangrenzende paren poorten in het huis en een stromingskanaal 48 dat loopt over de diameter van de rotor voor het verschaffen van een verbinding tussen de centrale poort en een paar tegenover liggende poorten. In een eerste stand, verschaft het stromingskanaal 48 een ver-30 binding tussen de poorten. 1, 3 en 5 van het huis. Door de rotor over 90° te draaien naar een tweede stand, verschaft het stromingskanaal 44 een verbinding tussen de poorten 2 en 3 terwijl het stromingskanaal 46 een verbinding verschaft tussen de poorten 1 en 4. Fig. 3d is illustratief voor een vijf-weg, vier-35 standen-draaiklep voor een rotor met een enkel inwendig stromingskanaal 50 en voor een huis met vijf poorten 1, 2, 3, 4 en 5 gelijk aan dat wat is weergegeven in fig. 3d. Door de rotor 90° te draaien/ kan de centrale poort in verbinding worden geplaatst met elk van de poorten 1, 2,3.en 4.FIG. 3b is illustrative of a five-way, two-way rotary valve for a housing with a fifth flow channel passing through a central port 5 located along the rotation axis of the valve. The rotor includes three internal flow channels, two arcuate flow channels 44 and 46 to provide a connection between adjacent pairs of ports in the housing and a flow channel 48 running across the diameter of the rotor to provide a connection between the center gate and a few opposite gates. In a first position, the flow channel 48 provides a connection between the ports. 1, 3 and 5 of the house. By rotating the rotor 90 ° to a second position, the flow channel 44 provides a connection between ports 2 and 3 while the flow channel 46 provides a connection between ports 1 and 4. FIG. 3d is illustrative of a five-way, four-35 position rotary valve for a rotor with a single internal flow channel 50 and for a housing with five ports 1, 2, 3, 4 and 5 equal to that shown in Fig. 3d . By rotating the rotor 90 °, the central port can be connected to each of the ports 1, 2,3 and 4.

8402743 -5-8402743 -5-

Fig. 4 toont een omdraaiklep 10 met een rotor 52 met de in de fig. 3a en 3c weergegeven vorm van het inwendige stro-mingskanaal. Zoals weergegeven in de fig. 4 en 5, omvat de draaiklep 10 een cilindrisch gevormd huis 12 dat kan zijn gego-5 ten uit plastiek met vier van schroefdraad voorziene poorten 53, 54, 55 en 56, die zijn geplaatst over intervallen van 90° over een zijwand 58 van het huis. Elk van de van schroefdraad voorziene poorten heeft een taps einde 59 dat loopt naar een stromingskanaal, zoals de stromingskanalen 60 en 62 weergegeven lOvoor de respektlevelijke poorten 53 en 55. Elk van de stromingskanalen loopt tussen een bijbehorende poort 53, 54, 55 en 56 in de zijwand van het huis en een respektievelijke poort 63, 64, 65 en 66 geplaatst in een bovenoppervlak 68 van het huis bij intervallen van 90° over een cirkelomtrek met de rotatieas als 15middelpunt.Fig. 4 shows a reversing valve 10 with a rotor 52 having the shape of the internal flow channel shown in FIGS. 3a and 3c. As shown in FIGS. 4 and 5, the rotary valve 10 includes a cylindrically shaped housing 12 which may be molded from plastic with four threaded ports 53, 54, 55 and 56 spaced at 90 ° intervals. over a sidewall 58 of the house. Each of the threaded ports has a tapered end 59 that extends to a flow channel, such as flow channels 60 and 62 shown for respective ports 53 and 55. Each of the flow channels runs between an associated port 53, 54, 55, and 56 the side wall of the housing and a respective gate 63, 64, 65 and 66 disposed in an upper surface 68 of the housing at 90 ° intervals around a circumference with the axis of rotation as the center point.

Een continue cirkelvormige afdichting 70 vervaardigd van een veerkrachtig materiaal is geplaatst tussen het huis 12 en de rotor 52 om een statische en dynamische afdichting te verschaffen. De afdichting 70 omvat vier gaten 72 die zijn ge-20 legen op intervallen van 90° en zijn geplaatst om op ëën lijn te worden geplaatst met de poorten 63, 64, 65 en 66 die zijn aangebracht in het bovenoppervlak 68 van het huis. De gaten 72 van de afdichting worden op ëën lijn gehouden met de poorten van het bovenoppervlak van het huis door middel van vier 25 schroeven 74, waarvan er slechts twee zijn weergegeven, welke schroeven lopen door de montagesteun 24, het huis 12 en de afdichting 70 in de rotorkast 16 en de montagesteun 20 van de motor.A continuous circular seal 70 made of a resilient material is placed between the housing 12 and the rotor 52 to provide a static and dynamic seal. The seal 70 includes four holes 72 that are disposed at 90 ° intervals and are positioned to align with the ports 63, 64, 65, and 66 provided in the top surface 68 of the housing. The holes 72 of the seal are aligned with the ports of the top surface of the housing by means of four screws 74, of which only two are shown, which screws pass through the mounting bracket 24, the housing 12 and the seal 70 in the rotor box 16 and the mounting bracket 20 of the motor.

De cilindrisch gevormde rotor 52 zoals weergegeven in de 30 fig. 4 en 6 kan zijn gegoten van plastiek materiaal met twee inwendige stromingskanalen 76 en 78 zoals weergegeven in de fig.· 3a en 3c voor het verschaffen van een verbinding tussen aangrenzende paren poorten in het bovenoppervlak 68 van het huis 12. De inwendige stromingskanalen 76 en 78 lopen tussen een 35 respektievelijk paar aangrenzende poorten 80, 82 en 84, 86 die zijn geplaatst over intervallen van 90° om een afdichtoppervlak 88 van de rotor en geplaatst om op één lijn te komen met de poorten in het bovenoppervlak 68 van het huis 12 en de gaten 72 van de afdichting 70.The cylindrically shaped rotor 52 as shown in Figures 4 and 6 may be molded from plastic material with two internal flow channels 76 and 78 as shown in Figures 3a and 3c to provide a connection between adjacent pairs of ports in the top surface 68 of the housing 12. The internal flow channels 76 and 78 run between a pair of adjacent ports 80, 82 and 84, 86 respectively, which are spaced at 90 ° intervals around a sealing surface 88 of the rotor and positioned to align. with the ports in the top surface 68 of the housing 12 and the holes 72 of the seal 70.

8402743 I’ « ' -6-8402743 I "" -6-

Het afdichtoppervlak 88 van de rotor 52 bestaat uit een naar buiten toe lopend ringvormig oppervlak met een inwendige diameter die een weinig kleiner is dan de diameter van de cirkel waarop de poorten 63-66 zijn geplaatst en een buitendiame-5 ter die een weinig groter is dan de diameter van de cirkel, waarbij de breedte van het oppervlak 88 voldoende groot is om de hierin aangebrachte poorten op te nemen. Het ringvor-mige oppervlak 88 verschaft een klein en nauwkeurig bepaald afdichtoppervlak tussen de rotor 52 en het huis 12 zodat met het 10 aanbrengen, van een kleine axiale kracht zoals hieronder beschreven, een hoge eenheidbelasting voor het afdichten wordt verkregen.The sealing surface 88 of the rotor 52 consists of an outwardly extending annular surface with an inner diameter slightly smaller than the diameter of the circle on which the ports 63-66 are placed and an outer diameter 5 slightly larger. than the diameter of the circle, the width of the surface 88 being large enough to accommodate the ports provided therein. The annular surface 88 provides a small and precisely defined sealing surface between the rotor 52 and the housing 12, so that applying a small axial force as described below provides a high unit load for sealing.

De rotor 52, het huis 12 en de afdichting 70 worden op één lijn met de rotatieas gehouden door een uitrichtpen 92 15 die loopt door openingen 93, 94 en 96 die zijn gevormd langs de centrale hartlijn van respektievelijk de rotor, afdichting en huis. De uitrichtpen verzekert de nauwkeurige axiale plaatsing van de poorten in de afdichtoppervlakken van de rotor 52 en het huis 12 en van de gaten 72 in de afdichting 70 en voor-20 komt foutieve uitrichting die ongelijkmatige slijtage en lekkage van de afdichting zou veroorzaken.The rotor 52, housing 12, and seal 70 are held in alignment with the axis of rotation by an alignment pin 92 passing through openings 93, 94, and 96 formed along the central axis of the rotor, seal, and housing, respectively. The alignment pin ensures the accurate axial placement of the ports in the sealing surfaces of the rotor 52 and housing 12 and of the holes 72 in the seal 70 and prevents misalignment that would cause uneven wear and leakage of the seal.

De opening 92 loopt door de rotor 52 naar een opening 96 met een grotere diameter voor het opnemen van een aandrijfas 98. Een aandrijfpen 100 is geplaatst binnen de opening 96 langs 25 een middellijn van de rotor 52, welke aandrijfpen zoals hieronder besproken is verbonden met de aandrijfas 98 om de rotor in rotatie te brengen.The opening 92 extends through the rotor 52 to a larger diameter opening 96 to receive a drive shaft 98. A drive pin 100 is disposed within the opening 96 along a centerline of the rotor 52, which drive pin is connected as discussed below to the drive shaft 98 to rotate the rotor.

De rotor 52 wordt door de stappenmotor 18 die een op de met de rotor verbonden aandrijfas 98 gemonteerd anker 102 heeft 30 draaibaar aangedreven naar verschillende standen. De aandrijfas 98 loopt door een huls 104 in de flens 106 die vanaf de motor-montagesteun 20 naar boven loopt.The rotor 52 is rotatably driven to different positions by the stepper motor 18 which has an armature 102 mounted on the drive shaft 98 connected to the rotor. The drive shaft 98 passes through a sleeve 104 in the flange 106 that extends upward from the motor mounting bracket 20.

De aandrijfas 98 omvat een opening 108 langs de rotatie-hartlijn en waarin de veer 118 is geplaatst.om de rotor in een 35 afdichtende verbinding met het huis 12 te drukken. De veer 110 wordt belast door een uitwendig instelbare schroef 36 die loopt door de deksel 28 in een van schroefdraad voorzien inzetstuk 112 dat is geplaatst in een opening van een circuitpaneel 114, waarbij een moer 116 tegen het inzetstuk aanligt. Een kogel 8402743 r * -7- 118 is tussen de veer 110 en de stelschroef 36 geplaatst die een bolvormig oppervlak 120 heeft, waarbij de kogel 118 en het oppervlak 120 een puntoplegging hiertussen verschaffen voor het belasten van de veer langs de rotatiehartlijn.The drive shaft 98 includes an opening 108 along the axis of rotation and in which the spring 118 is placed to press the rotor into a sealing connection with the housing 12. The spring 110 is loaded by an externally adjustable screw 36 passing through the lid 28 in a threaded insert 112 placed in an opening of a circuit panel 114 with a nut 116 resting against the insert. A ball 8402743 r * -7- 118 is interposed between the spring 110 and the set screw 36 having a spherical surface 120, the ball 118 and the surface 120 providing a point bearing therebetween for loading the spring along the axis of rotation.

De aandrijfas 98 omvat vervolgens een sleuf 112 die loopt 5 langs een middellijn van de as aan zijn onderste uiteinde, welke sleuf 122 de aandrijfpen 100 van de rotor 52 opneemt. Het bolvormige oppervlak van een kogel 124 die is gelegen op de rotatiehartlijn in de sleuf 122, oefent een axiale druk uit op de aandrijfpen 100 waarbij de rotor in elke richting heen en 10 weer kan schommelen tijdens de rotatie, teneinde een gelijkmatige belasting op de afdichting te verzekeren.The drive shaft 98 then includes a slot 112 running along a centerline of the shaft at its lower end, which slot 122 receives the drive pin 100 of the rotor 52. The spherical surface of a ball 124 located on the axis of rotation in the slot 122 exerts an axial pressure on the drive pin 100 whereby the rotor can rock back and forth in any direction during rotation to provide an even load on the seal to assure.

De motor 18 wordt elektronisch geregeld teneinde de rotor 52 nauwkeurig te plaatsen ten opzichte van de poorten in het bovenoppervlak 68 van het huis door middel van een geïntegreerd 15 circuit dat is geplaatst op het paneel 114 dat op de motor 18 is gemonteerd door middel van bouten 116 en 120. Het uitrichten wordt bereikt door het waarnemen van de stand van de rotor met voelers zoals de voeler 126 die is gemonteerd op de onderkant van het circuitpaneel 114 en een reflektor 128 die kan zijn 20 vervaardigd van aluminiumfolie of dergelijke dat dirëkt op het anker 102 van de motor is gemonteerd. De voeler 126 omvat een licht uitzendende diode 127 die straling uitzendt. De door de reflektor 128 gereflekteerde straling, bedient een lichtgevoelige transistor 128 om de nauwkeurige positie van de rotor te 25 signaleren waarbij de draaiing wordt beëindigd. Een voeler 126 is aangebracht voor elk van de rotorstanden. Elke voeler is gemonteerd op het circuitpaneel 114 zodat het zich direkt boven de reflektor 128 bevindt wanneer de rotor in de bij die voeler behorende stand staat.The motor 18 is electronically controlled to accurately position the rotor 52 relative to the ports in the top surface 68 of the housing by means of an integrated circuit placed on the panel 114 mounted on the motor 18 by bolts 116 and 120. Alignment is accomplished by sensing the position of the rotor with sensors such as the sensor 126 mounted on the bottom of the circuit panel 114 and a reflector 128 which may be made of aluminum foil or the like direct to the armature 102 of the motor is mounted. The sensor 126 includes a light-emitting diode 127 which emits radiation. The radiation reflected from the reflector 128 operates a photosensitive transistor 128 to signal the precise position of the rotor to terminate the rotation. A sensor 126 is provided for each of the rotor positions. Each sensor is mounted on the circuit panel 114 so that it is directly above the reflector 128 when the rotor is in the position associated with that sensor.

30 Fig. 7 toont een draaiklep 130 met een rotor 132 en een huis 134, met een vorm van het stromingskanaal zoals weergegeven in de fig. 3b en 3d, waarbij de aandrijving van de rotor gelijk is aan die welke beschreven met verwijzing naar fig. 4. Het huis 134 omvat vier inwendige stromingskanalen die lopen tussen 35 van schroefdraad voorziene poorten die zijn aangebracht in de zijwand van het huis en in een bovenoppervlak 136 geplaatste poorten met tussenruimte van 90° om een cirkelomtrek met de ro-tatieas als middelpunt, waarbij slechts twee stromingskanalen 8402743FIG. 7 shows a rotary valve 130 with a rotor 132 and a housing 134, having a flow channel shape as shown in FIGS. 3b and 3d, the drive of the rotor being the same as that described with reference to FIG. casing 134 includes four internal flow channels running between 35 threaded ports disposed in the side wall of the casing and in an upper surface 136 ports at 90 ° spaced around a circumference with the rotation axis at the center, with only two flow channels 8402743

1 J1 J

-8- 138 én 140 zijn weergegeven die lopen tussen respektievelijke paren poorten 142, 144 en 146, 148. Het huis omvat tevens een van schroefdraad voorziene poort 150 die is geplaatst op de ro-tatiehartlijn en loopt naar een leiding 152 voor het verschaffen 5 van een centrale poort 154.138 and 140 are shown running between pairs of ports 142, 144 and 146, 148 respectively. The housing also includes a threaded port 150 positioned on the rotation axis and leading to a conduit 152 to provide 5. from a central gate 154.

De in de fig. 7 en 8 weergegeven rotor 132 omvat drie inwendige stromingskanalen, twee boogvormige stromingskanalen 156 en 157 die lopen tussen respektievelijke paren van aangrenzende poorten 160, 162 en 164, 166 in het ringvormige afdicht-10 oppervlak 88 van de rotor en een stromingskanaal 168 dat loopt over een middellijn van de rotor tussen een centrale poort 170 en een paar tegenover elkaar liggende poorten 172 en 174.The rotor 132 shown in FIGS. 7 and 8 includes three internal flow channels, two arcuate flow channels 156 and 157 that pass between respective pairs of adjacent ports 160, 162 and 164, 166 in the annular sealing surface 88 of the rotor and a flow channel 168 which extends along a diameter of the rotor between a central port 170 and a pair of opposing ports 172 and 174.

De rotor 132 omvat een naar beneden toe lopende huls 176 waardoor de centrale poort 170 loopt, welke huls 176 loopt door 15 het huis 134 in een afdichtende verbinding met de poort 154 van de leiding 152. De huls 176 werkt op dezelfde wijze als de in fig. 4 weergegeven uitrichtpen teneinde het huis 134, de afdichting 70 en de rotor 132 axiaal op één lijn te houden.The rotor 132 includes a downwardly extending sleeve 176 through which the central port 170 passes, which sleeve 176 passes through the housing 134 in a sealing connection with the port 154 of the conduit 152. The sleeve 176 operates in the same manner as the FIG. 4 alignment pin to align housing 134, seal 70 and rotor 132 axially.

De rotor 132 van de fig.. 7 en 8 is weergegeven voor een 20 draaiklep met een in fig. 3b weergegeven vorm van het stromingskanaal. De rotor 132 kan echter worden gewijzigd om de in fig.The rotor 132 of Figures 7 and 8 is shown for a rotary valve with a flow channel shape shown in Figure 3b. However, the rotor 132 can be modified to accommodate the rotor shown in FIG.

3d weergegeven vorm van het stromingskanaal te verschaffen door pluggen in de poorten 160, 162, 164 en 166 van de rotor te steken en tevens een plug aan te brengen die loopt vanaf de zijwand 25 van de rotor door het centrale kanaal 168 en de poort 174 . bedekt maar de centrale poort 170 open laat. Vervolgens wordt opgemerkt dat de rotor 132 tevens kan worden gewijzigd voor toepassing in een draaiklep met de stromingskanaalvormen van de fig. 3a en 3c door de poorten 170, 172 en 174 af te dichten 30 zodat slechts twee boogvormige stromingskanalen 156 en 158 overblijven.Provide a 3d rendered shape of the flow channel by inserting plugs into the ports 160, 162, 164 and 166 of the rotor and also installing a plug extending from the side wall 25 of the rotor through the center channel 168 and port 174 . covered but leaves the central gate 170 open. Next, it is noted that the rotor 132 can also be modified for use in a rotary valve with the flow channel shapes of Figures 3a and 3c by sealing the ports 170, 172 and 174 leaving only two arcuate flow channels 156 and 158.

In werking, roteert de motor 18 de rotor 52, 132 in een door de voeler 126 bepaalde stand zodat de poorten in het af-dichtoppervlak 88 van de rotor op één lijn liggen met de poor-35 ten in het bovenoppervlak 68 van het huis. Tijdens het draaien, worden de rotor 52, afdichting 70 en het huis 12 axiaal op één lijn gehouden door de pen 92 zoals weergegeven in fig. 4, waarbij de rotor 132 axiaal op êên lijn wordt gehouden met de afdichting 70 en het huis 134 door de huls 176 zoals weergegeven 8402743 φ -9- in fig. 7. De nauwkeurige uitrichting van de rotor, afdichting en het huis die wordt verkregen door de uitrichtpen 92 en de huls 176, voorkomt ongelijkmatige slijtage van de afdichtopper-vlakken, hetgeen kan resulteren in lekkage.In operation, the motor 18 rotates the rotor 52, 132 into a position defined by the sensor 126 so that the ports in the sealing surface 88 of the rotor align with the ports in the top surface 68 of the housing. While rotating, the rotor 52, seal 70 and housing 12 are axially aligned by the pin 92 as shown in Fig. 4, the rotor 132 being axially aligned with the seal 70 and housing 134 by sleeve 176 as shown 8402743 φ -9- in Fig. 7. The precise alignment of the rotor, seal, and housing obtained by the alignment pin 92 and sleeve 176 prevents uneven wear of the sealing surfaces, which may result in leakage.

5 Tijdens het draaien, dragen verschillende eigenschappen van de draaiklep bij tot een laag koppel. De door de in de aandrijfas 98 langs de rotatiehartlijn geplaatste veer 110 opgewekte axiale kracht wordt tegengewerkt door de kogel 118 die daar het kontaktpunt tussen de kogel en het bolvormige opper-10 vlak 120 van de schroef 36 op de rotatiehartlijn geen of weinig moment geeft dat bijdraagt aan het koppel. Een laag koppel wordt vervolgens verkregen door het smalle en nauwkeurig bepaalde ringvormige afdichtoppervlak 88 van de rotor dat weinig veerdruk vereist om een goede afdichting te bewerkstelligen.5 While turning, various properties of the rotary valve contribute to low torque. The axial force generated by the spring 110 placed in the drive shaft 98 along the axis of rotation is counteracted by the ball 118 which, as the contact point between the ball and the spherical surface 120 of the screw 36 on the axis of rotation, gives little or no moment that contributes to the couple. Low torque is then obtained due to the narrow and precisely defined annular sealing surface 88 of the rotor that requires little spring pressure to achieve good sealing.

15 De vereiste veerdruk voor het afdichten van het huis en de rotor wordt vervolgens verkleind door het gebruik van de inwendige stromingskanalen in de rotor 52 die de scheidingskracht tussen het huis en de rotor verlagen,The required spring pressure for sealing the housing and the rotor is then reduced by using the internal flow channels in the rotor 52 which decrease the separation force between the housing and the rotor,

De positieve statische en dynamische afdichting wordt 2Q verschaft door de continue veerkrachtige afdichting 70 die is geplaatst tussen het huis 12 en de rotor 52. De afdichting 70 compenseert de zeer kleine onregelmatigheden in het afdichtoppervlak 68 van het huis en het afdichtoppervlak van de rotor teneinde tijdens het draaien en tijdens stilstand van de rotor 25 lekkage te voorkomen. Daar de afdichting 70 continu loopt over het bovenoppervlak 68 van het huis, wordt een afdichting verkregen indien de rotor zich· tussen twee standen bevindt zodat geen van de kanalen van het huis met elkaar in verbinding staan. De continue afdichting 70 voorkomt kruisstroming tijdens het 30 draaien van de rotor en waakt tevens voor ophoping van vervuiling op de anders blootstaande rotoroppervlakken.The positive static and dynamic seal is provided by the continuous resilient seal 70 placed between the housing 12 and the rotor 52. The seal 70 compensates for the very small irregularities in the housing sealing surface 68 and the rotor sealing surface in order to turning and preventing leakage during standstill of the rotor. Since the seal 70 runs continuously over the top surface 68 of the housing, a seal is obtained if the rotor is between two positions so that none of the channels of the housing are in communication. The continuous seal 70 prevents cross-flow during the rotation of the rotor and also protects against accumulation of contamination on the otherwise exposed rotor surfaces.

De afdichting wordt vervolgens verbeterd door de kogel 124 die is geplaatst in de sleuf 122 van de aandrijfas 98, welke kogel de veerdruk overbrengt naar de aandrijfpen 100 35 van de rotor. De kogel 124 verzekert een gelijkmatige belasting van de afdichting doordat de rotor heen en weer kan kantelen in elke richting tijdens zijn rotatie zodat de afdichtoppervlak-ken van de rotor, afdichting en huis nauwkeurig op elkaar . passen.Sealing is then enhanced by the ball 124 placed in the slot 122 of the drive shaft 98, which transfers the spring pressure to the rotor drive pin 100. The ball 124 ensures an even load on the seal by allowing the rotor to tilt back and forth in any direction during its rotation so that the sealing surfaces of the rotor, seal and housing are accurately aligned. to suit.

8402743 * -10- ' + %8402743 * -10- '+%

De uitwendig instelbare afdichtbelasting die wordt verkregen door de schroef 136 die loopt door de deksel 28 van de draaiklep laat het gemakkelijk instellen van de vereiste veer-druk toe voor verschillende drukken en afmetingen van de poor-5 ten.De instelschroef 36 elimineert tevens de noodzaak voor het handhaven van nauwkeurige toleranties die anders vereist zijn om een gelijkblijvende veerkracht te verschaffen.The externally adjustable sealing load obtained by the screw 136 passing through the lid of the rotary valve allows easy adjustment of the required spring pressure for different pressures and sizes of the ports. The adjusting screw 36 also eliminates the need to maintain accurate tolerances otherwise required to provide consistent resilience.

« - Conclusies - 8402743«- Conclusions - 8402743

Claims

Rotary valve comprising a housing with a number of flow channels, a rotor for providing a connection between at least one pair of flow channels and drive means for rotating the rotor in line with different pairs of flow channels, characterized in that the housing has a number of ports disposed in a surface of the housing along a circumference of the circle, each of the ports leading to an associated flow channel within the body, and the rotor including at least one internal flow channel running between a pair of ports for the providing a connection between a pair of flow channels in the housing, the rotor having an annular surface for sealingly communicating with said surface of the housing, at least one of the ports of the internal flow channel 15 being located on the annular surface.

Rotary valve according to claim 1, characterized in that the port in the annular surface of the rotor and the ports in the surface of the housing have equal diameters, the width of the annular rotor surface 20 being slightly greater than the diameter of the ports for obtaining a narrow sealing surface.

Rotary valve according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the annular rotor surface is slightly larger than the diameter of said circle 25 and the inner diameter of the annular surface is slightly smaller than the diameter of this circle.

Rotary valve according to claim 1, crazy and characterized by a rotatable element which communicates with the rotor to rotate it; a stationary element for applying an axial pressure to the rotor along the axis of rotation to seal the annular surface of the rotor and the surface of the housing.

Rotary valve according to claim 1, characterized in that the stationary element has an axial bearing surface 35 which contacts an axial bearing surface of 8402743 -12-! 4 r% the rotor at a point substantially on the axis of rotation, one of the axial bearing surfaces being substantially spherical.

Rotary valve according to claim 1, characterized in that the drive means consist of a drive shaft with a lower end which communicates with the rotor, which drive shaft has an opening therein running along the axial axis of the shaft, of a rotary spring placed within the opening of said drive shaft to press the rotor against the housing of the valve, from a stationary member for loading the spring and from a rotating ball placed between the load member and the spring counteract the pressure generated by the spring.

Rotary valve according to claim 6, characterized in that the load member has a spherical surface which provides a point contact with said ball on the axis of rotation.

8. Rotary valve comprising a housing having a plurality of flow channels herein, a rotor for providing a connection between at least one pair of flow channels and drive means for rotating the rotor in alignment with different pairs of flow channels, characterized in that the housing includes a plurality of ports placed in one surface of the housing, each of the ports leading to an associated flow channel in the housing, said rotor at least one. internal flow channel for providing a connection between a pair of flow channels in the housing, the internal flow channel having a pair of ports disposed in a surface of the rotor for sealing connection to the surface of the housing, which ports are aligned with different ports in the surface of the housing, and a seal is provided between the surface of the housing and the surface, of the rotor, which seal has a number of holes therein, each hole being one line with a gate in the surface of the house.

Rotary valve according to claim 8, characterized in that the seal runs continuously over the sealing surfaces of the rotor and the housing. 8402743, - * -13-

Rotary valve according to claim 8, characterized in that the seal is made of a resilient material.

11. Rotary valve comprising a housing with a number of flow channels, a rotor for providing a connection between at least one. pair of these flow channels and drive means for rotating the rotor in alignment with different pairs of flow channels, characterized in that the housing includes a plurality of ports located in a surface IQ of the housing, each of the ports running towards an associated flow channel within the housing, which includes the rotor at least one internal flow channel for providing a connection between a pair of flow channels of the housing, the internal flow channel having a plurality of ports disposed in a surface of the rotor for a sealing connection, with the surface of the housing which ports are positioned to align with different ports in the surface of the housing, and means connected to the actuators for applying an axial pressure to 2nd rotor in order to provide an even load on the sealing surface of the rotor.

12. Rotary valve according to claim U, characterized in that the means for applying an axial pressure comprise a spherical surface for accommodating a poor axial alignment or rocking of the rotor.

Rotary valve according to claim 11, characterized in that the rotor comprises a drive pin which runs along the diameter of the rotor and the drive shaft contains a slot for receiving the drive pin, with a ball placed in this slot on the axis of rotation, which ball rests against this drive pin. j

14. Rotary valve comprising a housing with a plurality of flow channels and a rotor for providing a connection between at least one pair of these flow channels and actuators for rotating the rotor in line with different pairs of the flow channels, using - note that the house contains a number of gates which are located 8402743 -14-. J r in the surface of the housing, each of these ports leading to an associated flow channel within the housing, the rotor including at least one internal flow channel for providing a connection between a pair of flow channels in the housing, which internally flow channel has a plurality of ports located in the surface of the rotor for sealing connection to the surface of the housing, which ports are positioned to align with different ports in the surface of the housing and means 10 for exerting an axial pressure on the rotor to seal the rotor surface and the housing surface, which means are adjustable on the outside of the rotary valve.

Rotary valve according to claim 14, characterized in that the means for applying an axial pressure consist of a spring placed along the axis of rotation and of an externally adjustable screw for loading. feather.

Rotary valve according to claim 15, characterized in that the screw has a spherical surface for applying the axial pressure along the axis of rotation.

A rotary valve according to claim 15, characterized by a ball positioned along the axis of rotation between the screw and the spring.

Rotary valve comprising a housing having a plurality of flow channels herein, a rotor for providing a connection between at least one pair of these flow channels, said rotor in sealing communication with the housing and drive means for rotating the rotor in one line with different pairs of flow channels, characterized in that the drive means consists of a rotatable element which communicates with the rotor to rotate it, which rotating element has a spherical surface for receiving the reciprocating and rock the rotor again, and a stationary element for applying an axial pressure to the rotor along the axis of rotation to seal the rotor and the housing.

Rotary valve according to claim 18, characterized in that the stationary element has a spherical surface 8402743, r -15- to provide a point contact with the rotatable element along the axis of rotation.

20. Rotary valve according to claim 19, characterized in that the rotatable element comprises a drive shaft with an opening therein which runs along the axis of rotation and a spring placed within this opening, which stationary element loads the spring.

Rotary valve according to claim 20, characterized by a ball placed along its axis of rotation between the spring and the stationary element.

Rotary valve according to claim 20, characterized in that the rotor comprises a drive pin running along a diameter of the rotor and which drive shaft includes a slot in one end thereof for receiving the drive pin 15 with a ball placed in the slot on the axis of rotation, which ball rests against this drive pin.

Rotary valve comprising a body having a plurality of flow channels, a rotor for providing a connection between at least one pair of these flow channels 20 and drive means for rotating the rotor in line with different pairs of the flow channels, characterized in that the housing includes a plurality of ports located in a surface of the housing, each of these ports extending to an associated flow channel within the housing, the rotor including at least one internal flow channel V to provide a connection between a pair of flow channels the housing, which internal flow channel has a plurality of ports located in a surface of this rotor for sealing connection to the surface of the housing, which ports are positioned to align with different ports in the surface of the housing. housing, and means circulating through this rotor and housing along the axis of rotation align the rotor with the housing.

Rotary valve according to claim 23, characterized in that the rotor and the housing each have an opening of equal diameter which runs along the axis of rotation and the alignment means consist of a pin passing through each of these 8402743. 16 openings.

Rotary valve according to claim 23, characterized in that the housing has an opening which runs along the axis of rotation and the alignment means consist of an element 5 which runs upwards from the sealing surface of the rotor along the axis of rotation, which element is included in the axis of rotation. opening of the house. 84 0 2 7 4 3 -