NO172410B - Ventil for stroemmende medium i vaeskeform - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ventil for strøm-mende medium i væskeform, særlig for bruk i kjøle- henholdsvis varmeanlegg basert på tilførsel av nedkjølt henholdsvis oppvarmet væske.

I avkjølings- henholdsvis oppvarmingsøyemed blir det til kjøle- henholdsvis varmeanlegg tilført strømmende væske med en temperatur som er tilpasset formålet. Væsken blir van-ligvis tilført via en shuntventil som reguleres av en elektromotor.

En shuntventil med regulerende elektromotor representerer her en kostbar løsning, blant annet fordi elektromotoren må vært utstyrt med en utvekslingsanordning for nedgiring, det vil si at man i tilegg til selve elektromotoren må ha en tannhjulsutveksling eller annen transmisjonsinnretning. Slike kjente anlegg krever likeledes komplisert reguleringsutstyr for levering av de nødvendige impulser til elektromotoren med hensyn på ventilens åpningsgrad.

Ved kjent teknikk kan man ikke benytte en vanlig termostat til styring av nevnte elektromotor, fordi en termostat bare avgir et av/på-signal.

En annen ulempe ved de normalt anvendte shuntventiler er at strupeorganet i ventilen må tilpasses til hver rørdimensjon for at man skal kunne oppnå den riktige ventilkarakteri-stikk.

Det er derfor et hovedformål ved den foreliggende oppfinnelse å skaffe tilveie et betydelig forenklet og forbedret ventil/regulator-aggregat (det vil si ventil med regu-lerings-/stengeinnretning), hvor ventilen kan styres av en termostat i kombinasjon med en elektromagnet. Dette inne-bærer at man ifølge oppfinnelsen benytter seg av det aller enkleste reguleringsutstyr som kjennes, nemlig en termostat som avgir en av/på-impuls til en elektromagnet som iverk-setter selve aktiveringen av ventilen. Dette representerer en meget enkel og billig løsning.

Nevnte formål er ifølge oppfinnelsen realisert ved å utfor-me ventilen slik at den oppviser de trekk som fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Et eksempel på en hensiktsmessig utførelsesform er vist på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1-3 viser aksialsnitt gjennom ventilhuset med ventillegemene i innbyrdes avvikende stillinger, idet Fig. 1 viser ventilen i stengt posisjon; Fig. 2 viser ventilen i en delvis åpen mellomposisjon mellom stengt og åpen posisjon;

Fig. 3 viser ventilen i helt åpen posisjon; og

Fig. 4 viser et oppriss av en perforert ventilseteplate med sentral gjennomstrømningsåpning og perifere gjennomstrøm-ningsåpninger for den gjennomstrømmende væske; Fig. 5 viser et til fig. 1-3 svarende aksialsnitt gjennom en ventil ifølge en noe modifisert utførelse, hvor ventilhusets lengdeakse danner en vinkel i forhold til inn- og utløps-stussens felles akse. Spindelen med ventillegemene og ven-tilsetet danner derved en spiss vinkel med det væskeformede mediums generelle strømningsretning. For øvrig er denne ut-førelsesform utformet etter nøyaktig de samme prinsipper som de foregående figurers utførelsesform og identiske henvis-ningsbetegnelser er benyttet, slik at utførelsesformen iføl-ge ikke turde behøve særskilt omtale.

I de enkelte figurer er det væskeformede mediums generelle strømningsretning antydet med pilspisser.

For forklaring av den konstruktive oppbygging av ventilen, henvises først til fig. 1 og 4, idet de samme trekk gjen-finnes i fig. 5, som ansees for å være best egnet for mon-tasje i et rett rørstrekk.

Henvisningstallet 1 betegner et ventilhus med to tilkop-lingsstusser 1" og l<1>for inn- og utløp, som ifølge fig. 1-3 er plassert med vinkelrett kryssende akser, men hvor aksene ifølge fig. 5 faller sammen. Innløpets 1" forløp i forhold til utløpet l<1>er således ikke kritisk for oppfinnelsen. Et hylseformet husparti l<1>'' danner styring for en ventilspin-del 2 og som er koaksial med den ene tilkoplingsstuss 1', idet henvisningstallet 3 angir ventilens akse. (Senere uttrykk som aksialt og radialt henfører seg overalt til ventilaksen 3.) Omkring spindelen 2 strekker seg O-ringer 4 som ligger i innvendige omkretsspor i hylsepartiet I'<11>.

Ved tilkoplingsstussens 1' indre ende er ventilhuset 1 forsynt med en radialtrettet perforert plate 5 som utgjør ventilens sete. Denne seteplate 5 kan være fastskrudd til til-støtende innvendige husparti ved omkretsen, eller være fast-gjort til huset 1 på annen hensiktsmessig måte.

Seteplaten 5 er utformet med flere aksiale g jennomløpsåp-ninger, nemlig en stor sentral åpning 6 og, i henhold til den viste utførelsesform, jfr. fig. 4, åtte mindre åpninger 7 som er fordelt med innbyrdes lik vinkelavstand langs en sirkel som er konsentrisk med seteplatens sirkulære omkrets. Åpningenes form og innbyrdes størrelsesforhold samt plasser-ing kan varieres og modifiseres betydelig innenfor opp-finnelsens rammer. Imidlertid representerer det en praktisk løsning å plassere én 6 av åpningene 6,7 sentrisk og å di-mensjonere den med større åpningsareal enn de øvrige åpninger, men dette representerer ikke noen bindende forutsetning for oppnåelse av tilsiktet effekt. De perifere åpninger 7 kan eventuelt utformes avlange med største lengdeutstrekning i periferiretning, og de kan reduseres eller økes i gjennom-strømningsareal, for eksempel for tilpasning til anvendel-sesområde, væskestrømningshastighet etc.

Ventilhusets 1 spindel-styrende hylseparti er utformet i ett stykke med en ringflens 1"" som sammen med hylsepartiet l<1>'<1>danner ventilhusets 1 endelokk, hvormed huset kan åpnes og som for dette formål er skrudd fast til det øvrige huslegeme ved 8, idet 9 betegner en pakning.

Ventilspindelen 2 er ved sin ikke viste ende forbundet med en ikke vist elektromagnet innrettet til å aktivere ventilen når den selv aktiveres av en termostat. Ved sin annen ende bærer spindelen 2 et første ventillegeme bestående av et hullegeme 10 med et påskrudd plateformet gavlstykke 10', beregnet til å bringes til tettende anlegg mot seteplaten 5 for å stenge dens sentrale gjennomløpsåpning 6. Dette første ventillegeme 10,10' har en begrenset aksial forskyvbarhet i forhold til spindelen, noe det vil bli gjort nærmere rede for senere. Det skal foreløpig bare nevnes at første ventillegemets 10,10' aksialt avgrensede, sirkulærsylindriske hulrom er betegnet med 10" og en koaksial styreboring med Ventilspindelen 2 bærer likeledes et andre ventillegeme som utgjøres av et sylindrisk skålformet hullegeme 11 med en utadrettet ringflens 11', innrettet til å komme til tettende anlegg mot seteplaten 5 og derved stenge de perifere gjen-nomløpsåpninger 7, og en radial "skålbunndel" som sentralt går over i et kort styrehylseparti 11". I andre ventillegemets 11, 11',11" radiale bunndel er det i trykkutjevnings-øyemed utformet aksiale gjennomgående hull lia, slik at andre ventillegemets innvendige og utvendige trykk til enhver tid svarer til hverandre. Man skal senere komme tilbake til formålet med nevnte trykkutjevning med hensyn på dette andre ventillegeme.

Såvel første som andre ventillegeme 10,11 er tilordnet en særskilt trykkfjær,' henholdsvis 12 og 13. Trykkfjæren 12 for første ventillegeme 10 støtter seg med sin ene ende mot gavlstykkets 10' innside og med sin annen ende mot innsiden av det andre ventillegemets 11 bunnstykke, mens trykkfjæren 13 for det andre ventillegeme 11 støtter seg med sin ene en-de mot ringflensen 11' og med sin annen ende mot innsiden av ventilhusets 1 endestykke.

Henvisningstallene 14 og 15 betegner segerringer på ventilspindelen 2, hvor segerringen 14 fungerer som medbringer for første ventillegeme 10 og segerringen 15 som medbringer for andre ventillegeme 11 når respektive ventillegeme forflyttes fra stengt til åpen ventilstilling.

Første ventillegeme 10 har som nevnt en styreboring 10''<1>

i området for spindelen 2. For å kunne evakuere væske i hulrommet 10", bør det enten være tilstrekkelig klaring mellom spindel og ventillegeme i området for boringen 10<1>'' eller det kan utformes en radial boring 16 (innstiplet i fig. 1-3) i ventillegemets 10 vegg.

Fig. 1 viser ventilen i stengt posisjon hvor første ventil-

v

legemets 10 gavlstykke 10' ligger tettende an mot seteplaten 5 under stengning av dens sentrale gjennomløpsåpning 6, mens andre ventillegemets 11 ringflens 11' likeledes ligger tettende an mot seteplaten 5 under stengning av dens perifere gjennomløpsåpninger 7.

Man tenker seg denne ventil innkoplet i et lukket kretssystem hvor en sentrifugalpumpe roterer uten væsketilfør-sel når ventilen er stengt.

Derved vil det oppstå trykkdifferanse over åpningene 6 og 7 i platen 5. Som tidligere nevnt, er andre ventillegeme 11 gjennomhullet ved lia slik at det råder samme trykk såvel inne i hullegemet 11 som utenfor dette, i ventilhuset 1.

Dersom det ikke var blitt truffet tiltak for opprettelse av en slik trykkutligning, måtte man ved tilbaketrekking av andre ventillegeme 11 fra stengt mot åpen ventilstilling ha overvunnet stengekraft både ved den sentrale åpning 6 og de perifere åpninger 7. Dette er ikke nødvendig som følge av den trykkutjevning som hullene lia medfører. Når andre ventillegeme 11 skal trekkes tilbake til åpen ventilstilling, behøver man således kun å overvinne trykkforskjellen ved de perifere hull 7 når ventilspindelen 2 aktiveres av den ikke viste elektromagnet som på sin side da er blitt aktivert ved hjelp av en termostat som er innkoplet i strømningsbanen for den i kretssystemet strømmende kalde/varme væske. I tillegg til nevnte trykkforskjell ved de perifere hull må man rik-tignok overvinne fjærens 13 trykkraft. Denne fjær kan imidlertid gjøres temmelig svak, idet den bare skal hindre at det andre ventillegeme 11 med sin ringflens 11' ligger for løst an mot seteplaten 5.

Fig. 2 viser ventilen i en mellomstilling, hvor ventilspindelen 2 av nevnte elektromagnet er blitt forflyttet et innledende stykke mot høyre, hvorved dens segerring 15 har trukket med seg det andre, radialt ytre ventillegeme 11 for å oppheve ringflensens 11' tettende anlegg mot seteplaten 5, slik at de perifere gjennomløpsåpninger 7 i seteplaten 5 er blottlagt, mens det første, radialt indre ventillegeme 10 med sitt gavlstykke 10' fremdeles stenger seteplatens 5 sentrale gjennomløpsåpning 6.

I denne mellomstilling har de perifere åpninger 7 full åpning, og trykket er da utlignet mellom platens 5 to sider, det vil si at det nå bare kreves en ganske liten kraft for å føre det første ventillegeme 10 mot åpen ventilstilling, idet det nesten bare er trykkraften fra fjæren 12 som skal overvinnes.

Ved ytterligere aksial forflytting mot høyre, tar derved spindelens 2 segerring 14 med seg det første ventillegeme 10.

Det er derved oppnådd fullt åpning av ventilen ifølge fig. 3.

Det vises til tidligere redegjørelse vedrørende seteplaten 5, og skal her legges til at en stor sentral gjennomløps-åpning 6 og mindre perifere gjennomløpsåpninger 7 har vist seg å gi et meget godt strømningsmønster for den væske som passerer gjennom ventilen.

Når nevnte termostat registrerer at ønsket væsketemperatur er oppnådd i det kretssystem hvori ventilen ifølge oppfinnelsen er koplet inn, avgir termostaten en impuls til nevnte elektromagnet som ventilspindelen 2 aktiveres av, og strøm-men til magneten koples fra. Derved vil ventilspindelen 2 bli skjøvet aksialt i retning mot seteplaten 5 ved hjelp av trykkfjæren 13 samt den forbistrømmende væske som utøver et sugetrykk på både første og andre ventillegeme 10,11, hvor det første, radialt indre ventillegeme 10 føres til stengt posisjon, slik at seteplatens 5 sentrale åpning 6 stenges, fig. 2.

Væskestrømmen gjennom ventilen vil da bli strupet under pas-sasje gjennom utelukkende de perifere åpninger 7. Væskens strømningshastighet vil da øke vesentlig i forhold til fullt gjennomstrømningsareal, og man får derved ikke noe slag i rørnettet som man ellers ville ha fått dersom man opprettet fullstendig stengning/åpning momentant i én og samme operasjon. Denne strupeeffekt avstedkommer en meget fordelaktig dempet væskestrømning.

Det andre, radialt ytre ventillegeme 11 lukkes deretter sak-te som følge av at væsken i hulrommet 10" må fortrenges via ringrommet ved 10'''' langs spindelen 2, hvorunder spindelen kan forflytte seg ytterligere mot venstre ifølge fig. 2. Som tidligere nevnt, kan det for evakuering av væske i hulrommet 10" være utformet en radialtrettet boring 16, som er innstiplet som alternativ delløsning i fig. 1-3. Det er dimensjoneringen av ringrom IO'<11>henholdsvis radialboring 16 som avgjør med hvilken hastighet det andre, radialt ytre ventillegeme 11 bringes til å stenge, idet ventilspindelen 2 derunder presser ut en del av væsken i hulrommet 10" før ventilen er fullstendig lukket, det vil si at man i siste ventilstengningsfase oppnår en langsom stengebevegelse som ikke gir opphav til uønskede slag i systemet.

Claims (9)

1. Ventil for strømmende medium i væskeform, hvor ventilen omfatter et ventilhus (1) med inn- og utløp samt et setelegeme (5) med minst én væskegjennomstrømningsåpning (6) i et sentralt område av setelegemet (5), med hvilken gjennom-strømningsåpning (6) samvirker et første, fortrinnsvis fjærbelastet (12) ventillegeme (10,10') anordnet på en ventil-spindel (2), for å stenge/åpne gjennomstrømningsåpningen (6) i avhengighet av spindelens (2) aksiale forskyvningsposi-sjon,karakterisert vedat setelegemet (5) radialt utenfor nevnte sentrale område hvori væskegjennom-strømningsåpningen(e) befinner seg, er utformet med én eller flere ytterligere væskegjennomstrømningsåpninger (7), og at det for stengning/åpning av nevnte ytterligere gjennomstrøm-ningsåpning(er) (7), på spindelen (2) er anordnet et andre, fortrinnsvis fjærbelastet (13), stort sett hult ventillegeme (11) som omslutter det første ventillegeme (10) mer eller mindre, og at det første ventillegeme (10) og det andre ventillegeme (11) er anordnet på spindelen (2) med relativ forskyvbarhet, idet spindelen (2) er forsynt med medbringeror-gan (14,15) for hvert av ventillegemene (10,11).

2. Ventil som angitt i krav 1,karakterisertved at nevnte første ventillegeme (10) er utformet med et hulrom (10") som står i væskeforbindelse med det indre av ventilhuset (1) via minst én strupeåpning (IO'<1>'; 16), i hvilket hulrom (10") spindelen (2) rager inn med et fritt endeparti hvis aksiale inntrengningsdybde i hulrommet (10") varierer i størrelse mellom åpen og stengt ventilstilling, slik at nevnte inntrengningsdybde tiltar i størrelse ved spindelens (2) forskyvning fra åpen mot stengt ventilstilling, hvorved spindelen (2) under sin forskyvning i sistnevnte retning fortrenger væske fra hulrommet (10") ut gjennom nevnte strupeåpning (10''';16) under samtidig dempende bremsing av spindelen (2) under avslutningsfasen av dens forflytting mot fullt stengt ventilstilling.

3. Ventil som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat nevnte andre ventillegeme (11) har stort sett skålform, konsentrisk omsluttende nevnte første ventillegeme (10), og omfatter et sentralt lagerhylseparti (11"), hvormed det kan gli aksialt langs spindelen (2), og et flensringformet stengeparti (11'), hvormed det kan legge seg tettende an mot setelegemet (5) og stenge nevnte ytterligere væskegjennomstrømningsåpning(er) (7) i én aksial forskyv-ningsposisjon på spindelen, idet veggen i det hullegeme som danner nevnte andre ventillegeme (11), er gjennombrutt (lia) slik at det blir opprettholdt ens trykk inne i og utenfor dette ventillegeme (11).

4. Ventil som angitt i krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat setelegemet (5) er plateformet og har en stor sentral væskegjennomstrømningsåpning (6), beregnet til å samvirke med nevnte første ventillegeme (10), og et antall langs en koaksial sirkel plasserte, fortrinnsvis ekvidistant fordelte mindre, ytterligere væskegjennom-strømningsåpninger (7), beregnet til å samvirke med nevnte andre ventillegeme (11).

5. Ventil som angitt i ett eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte første ventillegeme (10) er tilordnet en trykkfjær (12) innrettet til å presse dette ventillegeme (10) mot lukkestilling, og som med sin ene ende ligger støttende an mot en skulder e.l. ved ventillegemets (10) stengeende og med sin annen ende mot et radialtrettet innvendig parti av nevnte andre ventillegeme (11), beliggende motsatt sistnevnte ventillegemets stengeende.

6. Ventil som angitt i krav 5,karakterisertved at nevnte andre ventillegeme (11) er tilordnet en fortrinnsvis svak trykkfjær (13) innrettet til å presse dette ventillegeme (11) mot lukkestilling, og som med sin ene ende ligger støttende an mot en skulder, ringflens e.l. ved dette ventillegemets (11) stengeende og med sin annen ende mot innerflaten av en radialtrettet vegg (1"") av ventil huset (1) .

7. Ventil som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat hvert av spindelens (2) medbringerorganer (14,15) har form av en segerring, plassert én på hver side av nevnte første ventillegemets (10) opplagringsparti på spindelen, hvilke segerringer er plassert i en innbyrdes avstand som overstiger nevnte opplagringspartis aksiale lengdeutstrekning.

8. Ventil som angitt i krav 2 og 7,karakterisert vedat den ene segerring (14) som er beregnet til å samvirke med nevnte første ventillegeme (10) under dettes forflytting fra stengt mot åpen posisjon, er fast-gjort ved enden av spindelen (2) og befinner seg inne i nevnte hulrom (10").

9. Ventil som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ventilspindelen (2) er tilordnet en elektromagnet innrettet til å holde spindelen (2) i en posisjon som svarer til for eksempel åpen ventilstilling, hvilken elektromagnet er tilordnet en termostat innskutt i rørsystemet for den strømmende væske og innrettet til å aktivere elektromagneten, det vil si gjøre den strømførende henholdsvis bryte strømkretsen gjennom elektromagneten, ved oppnåelse av en forutbestemt temperatur i den strømmende væske i nevnte rørsystem, som ek-sempelvis kan inngå i et kjøle- henholdsvis varmeanlegg.