NO121353B - - Google Patents

Description

Reguleringsventil.

Foreliggende oppfinnelse vedrører ventiler og tar nærmest sikte på utformningen av ventillegemet og ventilsetet. Oppfinnelsen er særlig egnet ved regule-ringsventiler for radiatorer.

Ventilen ifølge oppfinnelsen har et plant ventilsete og et ventillegeme med plan tetningsflate, soml permanent ligger an mot ventilsetet. Åpning og stengning skjer ved dreining av ventillegemet i forhold til ventilsetet, idet ventilsetet og ventillegemet er forsynt med åpninger, som ved ventilens omstilling (dreining av ventillegemet) mere eller mindre kommer til å dekke over hverandre (helt eller delvis åpen ventil) eller skilles fra hverandre (stengt ventil). Den ene åpning har hovedsakelig form av en sirkelsektor med sentrum i ventillegemets dreieaksel, og den andre åpning utgjøres dels av en hovedsakelig like stor sektor, dels av en til denne sluttet åpning, hvis tverrseksjonsareal suksessivt avtar i périferiell retning. Disse åpninger er videre således utformet og anbrakt, at tilstrøm-ningen i fullt åpen stilling av ventilen er fri, sett fra innløpet, og ikke sperres av noen del av ventillegemet.

Ventilen ifølge oppfinnelsen har for-trinnsvis innløp og utløp, som befinner seg aksielt hovedsakelig i linje med hverandre, idet ventilsetet hensiktsmessig, dannes av en hovedsakelig i ventilens langsgående midtplan anordnet mellomvegg, og ventillegemet er dreibart omkring en mot nevnte plan vinkelrett aksel. Ventillegemets dreining er da begrenset til mindre enn en omdreining fra stengt til fullt åpen stilling. Ifølge et viktig trekk ved oppfinnelsen er ventillegemet utført av plastmaterial, særlig nylon.

For oppnåelse av tilfredsstillende tet-ning, trykkes ventillegemet hensiktsmessig mot setet av et fjærende organ.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av følgende beskrivelse av de på tegningene som eksempel viste utførelses-former. Fig. 1 viser en i henhold til oppfinnelsen utført ventil i vertikalt lengdesnitt. Fig. 2 viser i større skala et snitt gjennom ventilhuset etter linjen II i fig. 1. Fig. 3 og 4 viser en utførelsesform av ventillegemet i sideriss, resp. planriss, mens fig. 5, 6 og 7 viser tre forskjellige radielle snitt gjennom ventillegemet, mot-svarende de med V, VI og VII betegnede radier i fig. 4. Fig. 8, 9 og 10 viser skjematisk stil-lingen av ventillegemets og ventilsetets åpninger i forhold til hverandre, når ventilen er dels fullt åpen, dels stengt, dels noe åpen. Fig. 11 er et til fig. 10 svarende skjematisk sideriss i mindre målestokk. Fig. 12, 13 og 14 viser en annen ut-førelsesform av ventillegemet, dels i planriss, dels i radielle snitt etter de med XIII

og XIV betegnede radier i fig. 12.

Fig. 15 er et riss i likhet med fig. 2, og viser en annen form av åpningen i ventilsetet, og

fig. 16 viser det i forbindelse dermed

anvendte ventillegeme i planriss.

Fig. 17 og 18 viser nok en utførelses-form av ventillegemet, fig. 17 i vertikalt snitt etter linjen XVII—XVII i fig. 18, og fig. 18 i horisontalt snitt etter linjen XVIII-XVIII i fig. 17.

Fig. 19 viser analogt med fig. 18, en modifikasjon av sistnevnte utførelsesform av ventillegemet.

Fjg. 20 og 21 viser en ytterligere utfø-relsesform av ventillegemet i snitt etter linjen XX—XX i fig. 21, resp. sett nedenifra.

Den i fig. 1 viste ventil består av et ventilhus 1 med aksielt i linje værende inn-løp 2 og utløp 3. Mellom innløpet og utløpet er der innsatt en mellomvegg, som har en hovedsakelig i ventilhusets aksielle plan anordnet del 4, hvis ene, mot innløpssiden vendende flate er plan og sirkulær og danner sete for ventillegemet 5.

Det må her fremholdes, at skjønt ventilens åpning 2 her kalles innløp, dvs. det forutsettes at strømningsretningen er slik, at trykket virker på setets overside, er der ingenting som hindrer at retningen er den motsatte. Med «innløp» menes her således bare den ende som befinner seg på samme side av mellomveggen som ventillegemet.

I mellomveggen 4 er der opptatt en åpning 6, hvis form og anbringelse fremgår av'fig. 2. Som vist, er åpningen 6 stort sett utformet som en sirkelsektor, hvis vinkel (= V) i det viste tilfelle er ca. 120°. Åpningen opptar imidlertid ikke en full-stendig sektor av den sirkulære overflate av veggen 4 (for sammenlignings skyld markeres den fullstendige sektor med strekpunkterte linjer i fig. 2), men er for-minsket i forhold til denne, slik at der fåes hensiktsmessig brede tetningsflater rundt åpningen.

Ventillegemet 5 (se fig. 3) utgjøres av en nedentil hovedsakelig sylindrisk del 7 med en diameter lik den sirkulære tetningsflate, slik at ventillegemet får styring av de omgivende, sylindrisk uttaorede deler av ventilhuset.-Sylinderens nedre flate danner ventillegemets mot setet anliggende tetningsflate. Derover har ventillegemet en del 8 i form av en avkortet kjegle, over hvilken der er en sylindrisk del 9, som har et tversgående spor 10, ved hjelp av hvilket ventillegemet omdreies ved manøvre-ringen. Dette bevirkes ved at ventilspindelen 11 ved sin nedre ende har en i sporet 10 inntrengende rektangulær tapp 12.

Ventilspindelen 11 er dreibart, men ikke forskyvbart lagret i en styring 13, som er opptatt i ventillokket 14 og har et ratt 15 eller annet hensiktsmessig organ for ventilens manøvrering. Ved. 16 vises en skive, ved 17 en gummipakning og ved 18 en skive som omgir ventilspindelen og er innlagt mellom gummipakningen 17 og en ansats 19 på ventiispindeien, siik at ventillegemet 5 holdes trykket mot setet 4.

Ventillegemet har videre en med ventilsetets åpning 6 samvirkende åpning eller uttagning. Denne, som er opptatt i dets nedre sylindriske parti 7 og i en mindre grad i dets koniske parti 8, har en form som fremgår av fig. 3—7. Den utgjøres av en i tverrsnitt hvelvet del 20, som i planriss har form av en lignende sektor som

åpningen 6, men strekker seg helt ut til ventillegemets mantel, som vist i fig. 3, 4 og 5, hvor de strekpunkterte konturer an-tyder den fullstendige sylinders og konus'

form. Til den sektorformede uttagning 20 slutter seg en lang og smal uttagning 21, som er opptatt bare i tetningsflaten og strekker seg delvis rundt denne mellom

dens sentrum og mantelflaten og derved avtar i såvel bredde som dylbde. Den vinkel

som åpningen 20, 21 opptar, skal ikke være større enn at den fra åpning frie sektor av ventillegemets tetningsflate i det minste er like stor som den vinkel som opptas av åpningen 6, dette for at det skal bli mulig å

stenge ventilen. I det viste eksempel, hvor

åpningen 6 og således også uttagningen 20 opptar omkring 120°, bør således uttagningen 21 være noe mindre enn 120°, så at også ventillegemets uttagningsfrie del blir omkring 120°.

Fig. 8—10 viser ventillegemets stilling i forhold til tetningsflaten 4 og, dens åpning 6 (hvilket markeres med strekpunkterte linjer) i tre forskjellige innstillinger av ventilen. Fig. 8 viser helt åpen stilling. Den sektorformige uttagning 20 ligger helt over åpningen 6, dvs. denne er helt frilagt for gjennomstrømning. Som det fremgår av pilene i fig. 1 og 8 skjer strømningen her-ved minst mulige ombøyninger, slik at der fåes minst mulig motstand. Videre er uttagningens 20 profil (fig. 5) slik at de best mulige innstrømningsforhold til husets åpning gis mediumistrømmen. Det skal på-pekes at ingen del av ventillegemet i denne stilling står mellom innløpet 2 og åpningen 6 og hindrer eller vanskeliggjør mediets strømning.

Ved dreining av ventillegemet 5 i urvi-serretningen fra den i fig. 8 viste stilling, kommer åpningen 6 mere og mere til å dekkes av ventillegemet. Det virksomme areal begrenses under den senere del av dreiningen av en del av den langstrakte uttagning 21. Når ventillegemet er blitt dreiet så langt at ingen del av dets uttagning 21 lengere befinner seg over åpningen 6 (omkring 240° i det viste eksempel), er ventilen helt avstengt. Denne stilling er vist i fig. 9.

Fig. 10 viser en mellomstilling, når bare spissen av uttagningen 21 ligger over åpningen 6. Samme stilling er vist i mindre målestokk i fig. li. Strømningen må derved, som vist, skje i en dobbelt kroklinje rundt ventillegemets koniske del 8, inn gjennom den hvelvede åpning i mantel - flaten til den langstrakte uttagning 21 og gjennom åpningen 6 ut i kanalen ved un-dersiden av mellomveggen 4. Dette er ikke noen ulempe, da man i denne stilling øn-sker et høyt motstandstall gjennom ventilen. Det må i denne sammenheng påpe-kes at denne strømning er mulig takket være at det sylindriske partis 7 høyde er mindre enn avstanden mellom setets og innløpets overside og ved at uttagningen 20 går opp i den koniske del 8.

I det viste eksempel motsvarer, som nevnt, åpningen 6 en sektor på 120° (vinkelen V i fig. 2). Omdreiningsvinkelen mellom stengt og åpen stilling blir derved som nevnt 240°. En noe større vinkel velges hvis man vil utnytte en bestemt diameter i tetningsflaten for større gjennomstrømnings-mengde ved samme trykkforskjell. Ventilens karakter beror foruten på vinkelen V i høy grad på hvorledes forlengelsen 21 er utformet. Bredde og dybde må velges riktig for at mengde variasjonen skal bli riktig. Det er nemlig ikke størrelsen av den fri-lagte flate A (streket i fig. 10), som er avgjørende i denne ventillegemekonstruk-sjon. Det minste tverrsnitt som gjennom-strømmes, utgjøres nemlig av et tverrsnitt av uttagningen 21 etter linjen C—C (om-trent det samme som snittet i fig. 7). Det er imidlertid klart at innenfor oppfinnelsens ramlme såvel vinkelens V størrelse som uttagningens 21 bredde og dybde ved forskjellige tverrsnitt kan varieres innen meget vide grenser, og at man ved passende valg kan oppnå praktisk talt en hvilken som helst ønsket ventilkarakteristikk.

Ventilen forsynes hensiktsmessig med et stoppeorgan, som begrenser dreiningen av spindelen.

En annen utførelse av ventillegemet, som også kan anvendes i forbindelse med åpningen 6 ifølge fig. 2, fremgår av fig. 12—14. Dette ventillegeme 25, hvis ytre utformning stemmer overens med ventillegemet 5, har en åpning, hvis sektorformige del 26 er hovedsakelig av samme form som uttagningen 20 i fig. 3, skjønt uttagningen 26 bare er opptatt i ventillegemets nedre sylindriske parti. Den langstrakte uttagning 27 derimot, skiller seg fra den motsva-rende del 21 ved at den langs hele sin utstrekning når ut til mantelflaten. Denne uttagning kan med andre ord tenkes å er-holdes hovedsakelig ved at det mellom forlengelsen 21 og mantelflaten „i fig. 4 liggende gods skjæres bort. Ved dette ventillegeme behøver tilstrømningen til den virksomme del av reguleringsåpningen ikke å skje gjennom den utenfor liggende del av ventillegemets åpning med den ovenfor be-skrevne krokede vei som følge, men kan skje direkte fra periferien i radiell retning i forhold til ventillegemet. Uttagningens form fremgår av de radielle snitt i fig. 13 og 14. Dybden kan hensiktsmessig avta i samme forhold som bredden avtar.

Istedetfor å forsyne ventillegemet med en i henhold til ovenstående utformet åpning, kan man anbringe en lignende åpning i ventilsetet. Dette er vist i fig. 15, hvor mellomveggen 30 har dels en gjennomgående åpning 31 av samme form som den i fig. 2 viste åpning 6, dels en til denne sluttet fordypning av stort sett samme form som uttagningen 21 i ventillegemet 5 ifølge fig. 3—7. Sammen med et sådant ventilsete anvendes hensiktsmessig et ventillegeme utformet som vist i fig. 16, hvor ventillegemet 33 bare har en sektorformet åpning 34, hvis snitt kan stemme overens med åpningens 20 i ventillegemet 5 (se fig. 5). Åpningen i setet kan i dette tilfelle og-så være helt gjennomgående, dvs. fordyp-ningen 32 kan erstattes med et tvers gjennom veggen gående, til åpningen 31 sluttet hull med stort sett samme form som for-dypningen 32. Også i dette tilfelle kan et

ventillegeme 33 ifølge fig. 16 komme til an-vendelse.

Istedetfor å gjøre den lange og smale åpning i ventillegemet som en fordypning fra tetningsflaten med forbindelse delvis

(fig. 3—7 og 16) eller langs hele åpningens

lengde (fig. 12—14) opptatt i mantelflaten, kan man gi ventillegemet form av en skive med en gjennomgående lang og smal åpning, gjennom hvilken mediet strømmer

vinkelrett til setet. Dette anskueliggjøres av det i fig. 17 og 18 viste ventillegeme 35, som består av en plan skive 36, hvori er opptatt en hovedsakelig sektorformet gjennomgående åpning 40 og en dertil sluttende lang og smal åpning 41. For å mulig-gjøre dreining av ventillegemet er skiven på den fra uttagningen vendende side fér-synt med en stolpe 37, som oventil går over i et hode 38, hvori er opptatt et spor 39 for samvirkning med en rektangulær tapp på

samme måte som i det foregående. Disse organer er utformet således at strømnin-

gen ikke hindres.

Et ventillegeme ifølge fig. 17 og 18 er

bestemt til å anvendes sammen med et ventilsete fig. 2. Det er imidlertid gitt at et lignende ventillegeme også kan anven-

des ved ventilsetet ifølge fig. 15, idet bare den sektonformede åpning 40 foreligger i ventillegemet.

Hvis man tenker seg det kantgods som

omgir åpningen 40, 41 i fig. 18 skåret bort, får man et ventillegeme 45 ifølge fig.

19. Dette ventillegeme er forøvrig utformet som ventillegemet 35 og kan anvendes med et ventilsete ifølge fig. 2. Også for ventil-

setet ifølge fig. 15 kan naturligvis et på

tilsvarende måte utformet ventillegeme fo-

rekomme.

Fig. 20 og 21 viser en annen utførelse av ventillegemet. Dette ventillegeme 46 har med hensyn til det ytre, samme utformning som ventillegemet ifølge fig. 3—7 og er forsynt med en fra tetningsflaten opptatt uttagning, som imidlertid i dette tilfelle overalt har samme radielle utstrekning,

mens istedet dens høyde h varierer for å

bevirke det ønskede forhold mellom gjen-

nomstrømmet medium og dreiningsvinkel.

I de viste utførelsesformer åpnes dette ven-

tillegeme i retning med urviseren, dvs. i motsetning til de øvrige utførelsesformene.

Av ovenstående fremgår at oppfinnel-

sestanken kan virkeliggjøres på et antall forskjellige måter. Felles for de viste ut-

førelsesformer er at den ene åpning i de to samvirkende organer (ventillegeme og ventilsete) er sektorformet, mens de andre består av dels en like stor sektor, dels en til sektoren sluttet åpning, hvis utstrek-

ning (gjennomstrømningsareal) avtar suk-

sessivt i periferien retning. Dette er meget vesentlig for den praktiske utformning av ventilen, dels for at man skal kunne få en ønsket karakteristikk, dels for at man skal kunne utnytte en så stor del av setets over-

flate at mtotstandstallet blir lavt under samtidig bibehold av en stor omdreinings-vinkel.

For oppnåelse av et lavt motstandstall

bør åpningen i ventilsetet være anbrakt mellom ventillegemets dreieaksel og inn-

løpet (eller den tilslutningsende som mun-

ner på ventilsetets overside). Med de ut-

formninger av ventillegemet som er vist i fig. 3—7, 12—14, 16 og 20—21 er dette en praktisk nødvendighet, da motstanden el-

lers blir for høy. Med utformningen i hen-

hold til fig. 17 og 18 eller fig. 19 kan dog

åpningen i ventilsetet anbringes ander-

ledes.

Med tanke på kravet om lavt mot-

standstall og fordringen til at ventilhuset skal være lett å presstøpe, er det meget viktig at høyden av den sylindriske del 7

av ventillegemet 5 resp. skiven 36 er mindre enn høyden fra ventilsetet til overkanten av innløpskanalen, og at der mellom ventil*

legemet og ventilhuset på dette sted dan-

nes en tilstrekkelig vid åpning.

I samtlige ovenfor viste utformninger

av ventillegemet er det for dette anvendte material en viktig ting. Man må nemlig kreve for det første mulighet for enkelt å forme den detalj (ventillegeme) som in-

neholder den komplisert utformede åpning.

Formpressing eller annen lignende form-

ning er en forutsetning, da bearbeidning av åpningen med et skjærende verktøy ville bli alt for dyr. For det annet må man kreve gode tetningsegenskaper hos de fer-

dige detaljer: høy overflatefinhet, god be-

standighet mot slitasje og korrosjon, samt en viss grad av formbarhet i selve detalje-

ne for å eliminere dreiespors og andre ujevnheters innvirkning på tetningen. For-

søk har vist at forskjellige sorter plast og spesielt nylon i disse henseender er langt overlegne overfor andre materialer.

Det er derfor et viktig trekk ved oppfin-

nelsen at ventillegemet er av plast, særlig nylon. I betraktning av det ovenfor frem-

holdte er det tydelig at det i alminnelig-

het er å foretrekke å ha den enklere (sek-

torformede) åpning i ventilsetet, og den mere kompliserte åpning i ventillegemet.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke be-

grenset til de viste utførelsesformer, men kan varieres på mange måter innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (9)

1. Ventil med et plant ventilsete og et dermed samvirkende ventillegeme, som har en plan tetningsflate og er dreibart i for-

hold til ventilsetet på en sådan måte at dets tetningsflate under hele dreiebevegel-sen ligger an mot ventilsetet, idet ventilsetet og ventillegemet har åpninger som ved ventillegemets dreining mere eller mindre dekker over hverandre eller skilles fra hverandre, karakterisert ved at den ene åpning (6, 3, 4) hovedsakelig har form av en sirkelsektor med midtpunktet i ventillegemets dreieaksel, og den annen åpning (20, 21, 26, 27, 31, 32, 40, 41, 47) utgjøres av dels en hovedsakelig like stor sektor, dels en til denne sluttende åpning, hvis gjennomstrømningsareal suksessivt avtar i periferiell retning, idet åpningene er således? utformet og anbrakt, at tilstrømnin-gen i fullt åpen stilling av ventilen er fri sett fra innløpet, og ikke sperres av noen del av ventillegemet.

2. Ventil ifølge påstand 1, karakterisert ved at den sektorformede åpning (6) er opptatt i ventilsetet (4), og den annen åpning (20, ,21, 26, 27, 40, 41, 47) i ventillegemet (5, 25, 35, 45, 46).

3. Ventil ifølge påstand 2, karakterisert ved at ventillegemet utgjøres av et, i det minste ved den tetningsflaten dan-nende ende, sylindrisk legeme (7), og at ventillegemets åpning dannes av en fra tetningsflaten i sylinderen opptatt fordypning, som i det minste i den sektorformede del (20, 26) strekker seg ut til sylinderens mantelflate.

4. Ventil ifølge påstand 3, karakterisert ved >at den til den sektorformede del (20, 26) sluttende åpningsdel (21, 27) ut-gjøres av en lang og smal fordypning i tetningsflaten, hvis såvel radielle bredde som dybde avtar i periferiell retning.

5. Ventil ifølge påstand 4, karakterisert ved at den lange og smale fordypning (27) strekker seg ut til mantelflaten.

6. Ventil ifølge påstand 3, karakterisert ved at den til den sektorformede del sluttende åpningsdel utgjøres av en uttagning med samme radielle utstrekning som den sektorformede del og med i periferiell retning suksessivt avtagende høyde (fig. 20, 21).

7. Ventil ifølge en hvilken som helst av påstandene 3—6, karakterisert ved at ventillegemet over den sylindriske ende (7) har et konisk parti (8), og at i det minste den sektorformede del (20) av åpningen strekker seg opp i det koniske parti.

8. Ventil ifølge påstand 1 eller 2, ka-rakterisert ved at ventillegemet dannes' av en mot ventilsetet anliggende skive (36) med gjennomgående åpning (40, 41).

9. Ventil ifølge en hvilken som hel|t av de foregående påstander, karakterisert ved at den sektorformede åpning orøtår en vinkel på omkring 120°, og den annen åpning en vinkel på mindre enn omkring