NO337686B1 - Sikkerhetsventil for vannvarmere og varmeanlegg til boliger - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en sikkerhetsventil for vannvarmere og varmeanlegg til boliger, og mer spesifikt en forbedret sikkerhetsventil som angitt i ingressen til krav 1.

Som navnet tilsier skal sikkerhetsventilen hindre at det bygger seg opp for stort trykk i vanntanken til vannvarmeren ved at den åpner på et forhåndsbestemt trykk og slipper ut vann. Når trykket igjen er under ventilens åpningstrykk, vil ventilen lukke seg igjen av seg selv.

Som beskrevet i søkerens eget tidligere norske patent N0161281, så benyttes det en kombinert sikkerhetsventil og tømmeventil. Tømming tilveiebringes ved at man vrir på et ratt som i sin tur løfter en ventilspindel. Rattet kan låses i tømmeposisjon ved samvirkning med knaster i spindelhuset. Når tømmingen er ferdig, vris rattet ut av dette inngrepet og ventilen inntar igjen funksjonen av sikkerhetsventil.

Andre eksempler på kjent teknikk er:

GB 1321147, som viser en ventil utstyrt med et kontrollratt. Rattet er blitt fiksert til ventilstammen ved å klikke rattet på plass på et konisk hode på ventilstammen. For å oppnå dette har rattet klør som bøyes utover når rattet presses over ventilstammens hode. Disse klørne griper hodet på undersiden når klørne er ført forbi hodet.

EP 1816378, som viser en sikkerhetsventil med et hus laget av plast. En rørformet metallkobling er anordnet ved innløpet til ventilhuset. En innovervendende ende av den rørformede koblingen danner et sete for et ventillegeme.

NZ 328798, som viser en tappehendel og en spindel med en torsjonskløtsj. Når et forhåndsbestemt torsjonsmoment er overskredet gir de elastiske tennene til kløtsjen etter og kløtsjen glipper.

I henhold til forskrifter som trådte i kraft i den senere tid er det blant annet innført krav til damptest ved åpningstrykk 10 bar som gir 180°C damp. Det er dessuten avdekket en hel del detaljer ved den foreliggende løsningen som kan fungere bedre.

Søkeren er også innehaver av norsk patent NO 310988. Denne beskriver en sikkerhetsventil med hus i plast. Dessverre viste det seg at markedet ikke var modent for sikkerhetsventiler delvis i plastmateriale på dette tidspunktet og ventilen i henhold til sistnevnte patent ble derfor ikke markedsført. Synet på plastmaterialer og kvaliteten av plastmaterialene har imidlertid endret seg betydelig siden den gang.

Den foreliggende oppfinnelsen retter seg derfor mot forbedringer av søkerens egne løsninger, som beskrevet i norsk patentnr. N0161281 og NO310988. Selv om sikkerhetsventilene beskrevet i ovennevnte patenter generelt fungerer godt, kan ting gjøres enklere, montering skje raskere, og ventilen kan fungere enda bedre.

Før forbedringspotensialet ved dagens løsning skal forklares, vil oppbygning og sammenstilling av ventilen i henhold til N0161281 forklares ved hjelp av figur 1.

Figur 1 viser dagens løsning med en spindel 1 i messingmaterialer, en fjær 2 i stål og en buffert 3. Disse settes sammen i rekkefølge ved at fjæren og bufferlen tres på spindelen: Deretter tres spindelen gjennom et hull i et fjærhus 4, og et ratt 5 tres ned på spindelen 1. Spindel 1 legges an mot ett fast underlag og rattet trykkes ned slik at fjæren trykkes sammen. Siden spindelen nå rager ut avfjærhuset kan man foreta klinking av spindelens øvre ende. Derved utvides spindelens øvre ende og spindelen holdes fast i rattet. Deretter skrus en membran 7 med sin tapp opp i et gjenget hull i spindelen 1. Etter alle disse operasjonene kan en komplett overdel med sine seks deler, monteres til et messinghus 8. Ifølge NO310988 kan huset 8 alternativt være i plast.

Messing, som i dag er nærmest enerådende på markedet for denne typen ventiler, har på tross av dette en del vesentlige ulemper. Messing er svært utsatt for kalkavleiringer. Kalk finnes i praktisk talt alt vann og over tid vil dette avleire seg på ventilens deler. Messing og andre metaller er her spesielt utsatt.

Det har også vist seg at klinkingen av messingspindelen til rattet (slik det skal forklares nedenfor kan avgi metallspon. Disse kan finne veien til membranen og skade denne, slik at ventilen lekker.

Det har også vist seg at nødvendig klaring utvendig og innvendig ved bufferlen 3 gir dårlig styring av spindelen 1, noe som forårsaker at membranet kan åpne på bare en del av diameteren av setet 21 på huset 8. Dette kan ved forurenset vann som inneholder sandkorn eller andre partikler, forårsake at det blir hakk i setet 21. Derved kan ventilen lekke.

Et ytterligere problem som ventilen ifølge den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å løse er at når ventilen står i helt åpen stilling og under et vedvarende åpningstrykk (et trykk på 50 bar) som er omtrent like stort som ventilens forspenningstrykk, så vil membranen ha en tendens til å banke. Dette vil raskt slite ut membranen og den vil sprekke. Ved at bufferlen danner en god anleggsflate for membranen i åpen stilling, vil denne tendensen reduseres og levetiden økes betraktelig.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å unngå de ovennevnte ulempene. Dette oppnås ved de trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1.

Den foreliggende oppfinnelse tar også sikte på å løse problemet med spondannelse i ventilen under monteringen. Dette løses ved de trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende uselvstendige krav 2. Ved denne løsningen oppnår man også hurtig og enkel montering og der brukeren ikke kan demontere rattet uten å ødelegge ventilen.

Fordelaktige utførelsesformer er angitt i de uselvstendige kravene.

I det etterfølgende vil en fordelaktig utførelsesform av sikkerhetsventilen i henhold til oppfinnelsen bli nærmere beskrevet, med henvisning til tegninger der: Figur 2a viser et lengdesnitt gjennom en forbedret sikkerhetsventil i henhold til oppfinnelsen, Figur 2b viser et lengdesnitt gjennom en forbedret sikkerhetsventil ifølge en alternativ utførelsesform, Figur 2c viser et lengdesnitt gjennom ventilen ifølge figur 2b, men i åpen stilling, Figurene 3a - 3c viser på-snepping av rattet på spindelen i trinn og i snitt, Figurene 4a og 4b viser ratt og spindel henholdsvis hver for seg og sammenkoblet,

Figurene 5a og 5b viser rattet sett henholdsvis nedenfra og ovenfra.

I henhold til figur 2a omfatter ventilen en overdel 20 og et hus 8. Huset kan, som vist i figur 2a, være i messing, men det kan også være i sprøytestøpt plast, med et innstøpt rør, slik det skal forklares nærmere nedenfor under henvisning til figur 2b.

Overdelen omfatter en spindel 1, en fjær 2, et fjærhus 4 med integrert buffert 3, et ratt 5 og en membran 7. Samtlige av disse delene, med unntak av fjæren 2 er i plast.

Fjærhuset 4 er utformet slik at bufferlen 3 er blitt integrert som en del av fjærhuset. Derved blir det kun ett sted, nemlig mellom bufferlen 3 og fjæren 2, det er behov for klaring. Muligheten for at spindelen 1 skjevstiller seg, er derfor redusert. Som vist i figur 2c så gir bufferlen 3 med sin nedre plane flate membranen 7 full støtte i sin ytre del når den står under fullt åpningstrykk. Spindelens 1 nedre flate og bufferlens 3 nedre flate flukter med hverandre og danner en sammenhengende flate i ventilens helt åpne stilling. Derved vil membranen stå imot utblåsning ved damptest, som benyttes ved EN-(European Norm) tester for godkjenning av sikkerhetsventiler.

Fjærhuset 4 er skrudd inn i et gjengeparti 17 i ventilhuset 8 og klemmer derved ytterkanten av membranen 7 mellom seg og ventilhuset 8. Derved fastlåses membranen 7 og det oppnås tetning mellom ventilhuset 8 og overdelen 20.

Fjærhuset 4 trykker også fjæren sammen mot membranen 7 og et ventilsete 21

i ventilhuset 8, slik at fjæren 2 får riktig forspenningskraft, som f.eks. kan være 8

-10 bar.

Spindelen 1 består av et hode 1a som gir full støtte for membranen 7 mot setet 21. Hodet 1 a har et blindhull 1 b med innvendige gjenger eller riller som er innrettet til å fastholde en tapp 7a på membranen 7. Tappen 7a kan enten skrus inn eller presses inn i hullet 1b. Spindelen 1 fastholder derved membranen 7 i sentrum, og membranen 7 følger derved med opp når rattet 5 blir aktivert og drar spindelen 1 opp. Denne funksjonen er i og for seg kjent fra N0161281.

Spindelen 1 har i sin øvre ende en konisk form 10 med en skulder 10a. Nedenfor skulderen 10a har spindelen 1 et parti 9 med en mindre diameter. Nedenfor partiet 9 har spindelen en diameter tilnærmet lik diameteren til et hull 18 i fjærhuset 4. Nærmest hodet 1a har spindelen en diameter tilnærmet lik fjærens 2 indre diameter.

Fjærhuset 4 har en innvendig diameter tilnærmet lik fjærens 2 ytre diameter.

Spindelens styring i hullet 18 og fjærens lange styringsvei i fjærhuset 4, gir en tilnærmet perfekt styring i sentrumslinjen av membranen 7 for et fjærtrykk som trykker membranen 7 med tilnærmet likt trykk rundt hele diameteren av setet 21 og gir tilnærmet lik åpning rundt hele diameteren ved åpningstrykket.

Sammenstillingsprosedyren for overdelen 20 skal nå forklares.

Fjæren 2 tres ned på spindelen 1 fra enden med den koniske utformingen 10. Fjær 2 og spindel 1 føres så inn i fjærhuset 4 og spindelen tres gjennom hullet 18.

Membranen 7 legges inn i en jigg (ikke vist), som har en åpning tilsvarende fjærhusets 4 ytre diameter og en plan bunn. Fjærhuset 4 med spindelen 1 og fjæren 2 føres så ned i jiggen.

Over denne sammenstillingen anordnes det så en hydraulisk presseinnretning. Rattet 5 fastholdes i denne. Presseinnretningen presser så rattet 5 ned mot fjærhuset 4 og spindelen 1. Rattet 5 støter mot fjærhuset 4 ved ikke viste utforminger og presser dette nedover. Derved trykkes fjæren 2 sammen og spindelen 1 med sin koniske utforming 10 føres ut av hullet 18. I samme operasjon trykkes tappen 7a på membranen 7 inn i hullet 1b i spindelen 1.

Som vist i figurene 4a og 5a har rattet 5 en sentral åpning 19, som er omgitt av et antall gripere i form av klør 22, i dette tilfellet tre stykker. Rattet med klørne 22 er fremstilt i plast. Klørne 22 er derved fjærende. Når rattet 5 presses ned på spindelens 1 koniske utforming 10, trenger den koniske utformingen 10 gjennom åpningen 19 og presser klørne 22 utover, slik som vist i figurene 3a, 3b og 3c. Klørne 22 har en skråflate 22a mot spindelen 10, som gjør det lettere for spindelen å entre. Etter at den koniske utformingen 10 har kommet forbi klørne 22, smetter disse tilbake og griper skulderen 10a. Rattet kan nå ikke bevege seg utover (oppover i figurene) i forhold til spindelen. Plastmaterialet og utformingen er tilpasset slik at klørne 22 kun gjennomgår elastisk deformasjon.

Overdelen er nå klar for innskruing i ventilhuset 8. Når disse to delene er montert sammen, vil fjæren 2 ha fått riktig forspenning, og derved riktig åpningstrykk. Når ventilen åpner for overtrykk, vil membranen 7 og spindelen 1 presses oppover. Siden spindelen har et parti 9 nedenfor skulderen 10a, som haren diameter tilsvarende klaringen mellom klørne 22, så vil spindelen 1 kunne gli oppover i åpningen 19 i rattet 5. D.v.s. at rattet ikke behøver å følge med i denne bevegelsen. Det blir derved umulig å blokkere sikkerhetsventilen ved f.eks. å legge noe tungt oppå rattet. Det er heller ikke mulig for brukeren å manipulere åpningstrykket for ventilen. Dersom man vrir på rattet vil man kun kunne åpne ventilen. Rattet har kammer 26 utformet på sin innside, som samvirker med knaster på fjærhuset. Derved trekkes rattet utover og drar med seg spindelen. Hakk 27 utformet på toppen av kammene sørger for at rattet kan settes i en stilling der ventilen er åpen. Vrir man rattet en hvilken som helst vei fra denne posisjonen, vil rattet trekkes inn mot fjærhuset igjen. Denne funksjonen er også brukt i løsningen ifølge N0161281. Det er derved ikke mulig for brukeren å manipulere sikkerhetsventilens åpningstrykk.

I figur 2b er det vist en utførelsesform av oppfinnelsen, som omfatter et ventilhus 8 i plast, f.eks. PPS, som tåler langsiktig 240 °C. I plasthuset 8 er det innstøpt et metallrør 23. Røret 23 har et område 24 med langsgående og tverrgående riller for godt feste i plasten. En boring 25 fører trykkvannet opp mot et sete 21, som membranen 7 er innrettet til å tette mot. Det innstøpte røret 23 består fortrinnsvis av et ikke-magnetisk materiale som er spesielt herdet for lengst mulig levetid av setet 21. Dette vil også hindre kalkavleiringer.

Ved den foreliggende oppfinnelse oppnår man dessuten følgende tilleggsfordeler:

- Plastspindelen har mindre friksjon enn messing.

- Det er mulig å enkelt klikke rattet på spindelen istedenfor klinking. Derved kan den samlede overdel klikkmonteres i løpet av sekunder. - I og med at klinking unngås så blir det heller ingen metallspon som kan forurense membranen og setet. - Ved å eliminere en løs buffert og integrere denne i fjærhuset, reduseres overdelen til kun fem deler mot for dagens seks deler. Man sparer derved

ytterligere tid ved monteringen.

- Den integrerte bufferlen bevirker at styringsveien for fjæren vesentlig forlenges og styring av spindel og membran blir derved bedre. - Ved å erstatte ventilhuset i messing med et hus i plast med innstøpt rør av et ikke-magnetisk herdet materiale, får man vesentlig lengre levetid for ventilsetet. Samtidig tas alt inngående trykk opp i rørets boring uten at plasthuset utsettes for dette trykket. Plasthuset vil kun oppta vann som har

passert membranen og som derfor ikke har noe vesentlig trykk.

- Siden røret er av et ikke-magnetisk materiale og huset er av plast, som er nøytral i spenningsrekkefølgen, vil ikke kalk sette seg fast i røret på samme måte som messing, som har en sterk positiv spenningsrekke, og hvor kalken

er negativ, fester seg og over tid reduserer diameteren.

- Ved at spindelen er i plast, istedenfor messing, er kostnadene vesentlig redusert. Det samme gjelder for ventilhuset som nå i alt vesentlig er av plast. - Færre deler enklere montering reduserer syklustiden vesentlig. Sluttbrukeren får totalt sett en ventil som er vesentlig rimeligere og med lengre levetid.

Claims (3)

1. Sikkerhetsventil, innbefattende et ventilhus (8) med et innløp og et utløp og en membranpakning (7) for å tette strømningsforbindelsen mellom innløpet og utløpet, hvor membranpakningen (7) er innstillbart påvirkbar til avfjæret stenging av forbindelsen, mot et sete (21) i innløpet, der en overdel (20) omfattende et spindelhus (4) med en spindel (1) til hvilken membranpakningen (7) er festet, en fjær (2), som virker mot spindelen, og et ratt (5), som er innrettet til å trekke spindelen ut fra ventilsetet (21), er festet til ventilhuset (8),karakterisert vedat fjærhuset (4) har en integrert buffer! (3) som har samme innvendige diameter som fjærhuset (4) og at bufferlen (3) og fjærhuset danner en kontinuerlig styring for fjær (2) og spindel (1), at bufferlen (3) har en nedre flate som er innrettet til å danne en anleggsflate for membranpakningen (7) når ventilen er i helt åpen stilling.

2. Sikkerhetsventil ifølge krav 1,karakterisert vedat spindelen (1) er av plast og har en klikkløsning for kobling mot rattet, ved at spindelen har en konisk utforming (10) ved sin ende som vender bort fra membranpakningen (7), der utformingen haren skulder (10a) vendende mot membranpakningen (7), og at rattet omfatter et antall klør (22) som er innrettet til å gripe om utformingen (10) og ligge i anlegg mot skulderen (10a), og at spindelen (1) har et parti (9) fra skulderen (10a) og i retning mot membranpakningen (7) som har en diameter omtrent som diameteren til klaringen mellom klørne (22).

3. Sikkerhetsventil ifølge krav 2,karakterisert vedat klørne (22) har en konisk flate (22a) vendende mot spindelens (1) koniske utforming (10).