NO851368L - Automatisk styrbar ventil. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en automatisk styrbar ventilinnretning for vanntilførselen til et vannforbrukende redskap, med en batteridrevet drivanordning for ventilen, hvilken drivanordning bare forbruker strøm under lukking og åpning av ventilen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en batteridrevet ventilinnretning som har et lavt stømforbruk og dermed en mest mulig lang batterilevetid og dessuten sikrer at^ventilen ikke forblir i sin åpnede tilstand når batteriet blir svakere.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor at ventilen hjelpe-trykkstyres ved hjelp av en hjelpeventil og er forspent i lukkeretningen, samt at drivanordningen er slik utført at den krever mer energi for en åpning av ventilen enn for en lukking av ventilen. Dette gjør det mulig å oppnå at ved en svekkelse av batteriet vil energien ikke lenger være tilstrekkelig til åpning av ventilen, slik at det derved oppnås en slags automatisk batteritest. Da åpningstidene for slike ventilinnret-ninger, eksempelvis ved havevanningsanlegg, ligger i størrelses-ordenen eksempelvis mellom h til en hel time, og batterieffekten knapt avtar i løpet av et slikt kort tidsrom, vil man være sikret at dersom energien er tilstrekkelig for åpning av ventilen, vil den deretter også være tilstrekkelig for en lukking av ventilen.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det også at hjelpeventilen skal være forspent i lukkeretningen og at ventildrivanordningen skal virke på hjelpeventilen. For åpning og lukking av hjelpeventilen kreves det som regel en vesentlig mindre energi, og det oppnås derfor en innsparing av batterieffekten og dermed en for-lengelse av levetiden.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det at ventildrivanordningen skal kunne betjenes over en av en tidskopling styrbar styreelektronikk. Tidskoplingen er naturligvis en i handelen vanlig kompon-ent som kan fåes som en integrert koplingskrets. Tidskoplingen kan utføres slik at ventilen åpnes ved en utløsing og lukkes igjen etter forløpet av en på forhånd innstilt tid. Utløsingen av åpningen kan enten skje manuelt eller ved hjelp av et koplingsur, og eventuelt kan det også i tillegg innsettes en fukt-ighetsføler og/eller demringsbryter.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det dessuten at hjelpeventilens ventiltallerken utformes som ankeret i en elektromagnet, henholdsvis er forbundet med dette, og at elektromagneten utgjør drivanordningen. Dette representerer en særlig enkel og ele-gant mulighet, fordi det i et slikt tilfelle ikke er nødvendig med noen elektromotor, henholdsvis at antall bevegede deler reduseres. Ved denne utførelse foreslås det videre ifølge oppfinnelsen at det for åpning av hjelpeventilen legges en kort strømpuls på elektromagnetens spole. Denne korte strømpuls er tilstrekkelig for tiltrekking av ankeret og dermed åpning av hjelpeventilen. Etter utkoplingen av strømpulsen vil ankeret fastholdes til elektromagneten, fordi elektromagneten har en liten restmagnetisme. Denne restmagnetisme er tilstrekkelig til å fastholde det tiltrukkede anker, fordi ved tiltrukket anker den magnetiske krets er nesten fullstendig lukket.

For lukking av ventilen er det ifølge oppfinnelsen beregnet an — vendt en puls med omvendt polaritet, hvilken puls legges på elektromagnetens spole, idet pulsens lengde og/eller styrke velges slik at restmagnetismen i spolekjernen overvinnes. For overvinnelse av restmagnetismen kreves det en puls med omvendt polaritet og med vesentlig mindre energi, fordi elektromagnetens remanens er vesentlig lavere enn den magnetiske felt-styrke som innstiller seg ved strøm gjennom spolen. Særlig gunstig er det dersom pulsen med omvendt polaritet holdes over et vesentlig kortere tidsrom enn åpningspulsen, fordi det i så tilfelle ikke kreves n6en tiltak for endring av strømstyrken.

De ifølge oppfinnelsen foreslåtte tiltak muliggjør at det for tiltrekkingen av ankeret i realiteten bare kreves en kort puls

og at ventilen deretter forblir åpen.

Utløsingen av styreelektronikken kan enten skje manuelt eller ved hjelp av et koplingsur, slik at eksempelvis det angjeldende redskap daglig på et bestemt tidspunkt kan settes i gang og holdes i drift over et bestemt tidsrom. Det er eksempelvis ved vanningsanlegg også mulig å utløse innkoplingen ved hjelp av en demringsbryter. I tillegg er det mulig å utkople tidsgiverens utgang ved hjelp av en fuktighetsavhengig bryter, slik at vann-ingen stoppes når det begynner å regne eller når plenen er fuktig.

Ytterligere trekk, detaljer og fordeler ved oppfinnelsen vil

gå frem av den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utfør-elsesformer, under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en av en elektromagnet betjenbar

ventil,

fig. 2 i større målestokk viser ankeret til elektromagneten i

fig. 1,

fig. 3 viser et sideriss av et hus med en deri anordnet ventilinnretning ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser et snitt gjennom en ytterligere utførelsesform,

og

fig. 5 viser et snitt etter linjen V-V i fig. 4.

Den i fig. 1 viste ventilinnretning inneholder et vanninnløp

11, en hovedventil 12 med en ventiltallerken 13, og et vannut-løp 14. Hoveventilen 12 er vist i lukket stilling, og ventiltallerkenen 13 ligger an mot ventilsetet 15. Ventiltallerken har på sin overside en ansats 16. Denne ansats har styring i en hylse 17 som danner en styring for ventiltallerkenen 13. Utenfor hylsen 17 er dert anordnet en skruefjær 18. Denne virker på ventiltallerkenen 13 i retning mot ventilsetet 15. Hovedventilen 12 styres av den i lukket stilling viste hjelpeventil 19. Ventilinnretningens viste stilling tilsvarer altså den til-

stand i hvilken hjelpeventilen 19 nettopp har lukket hovedventilen 12. Hovedventilen er forbundet med hjelpeventilen 19 gjennom to styreledninger 20, 21. Den i strømningsretningen over ventiltallerkenen 13 anordnede styreledning 20 går til et ventilkammer 22 hvor hjelpeventilens ventiltallerken 23 er anordnet, denne ventiltallerken 23 er utformet for lukking av en åpning 24 mot den andre styreledning 21. Styreledningen 21 munner på hovedventilens nedstrømside.

Til venstre for hjelpeventilens ventiltallerken 23 er det innskrudd en ved hjelp av en pakning 25 avtettet skive 26. Denne skive gjennomtrenges av begge polene til kjernen 27 i en elektromagnet 28. Rundt kjernens øvre ben er det anordnet en spole 29 på hvis ledningsender 30 det kan legges en spenning. Mellom skivene 26 og ventiltallerkenen 23 er det innsatt en skruefjær 31 som virker på hjelpeventilen for lukking av denne. Skruefjæren 31 griper inn i en åpning i ventiltallerkenen 23.

For åpning av hjelpeventilen 19 i fig. 1 legges det på elektromagnetens 28 spole 29 en kort strømpuls. Derved blir elektromagnetens kjerne 27 magnetisk og trekker til seg den av ferro-magnetisk material utførte ventiltallerken 23, hvorved styre-ledningsåpningen 24 frigjøres. Når ventiltallerkenen 23 legger seg an mot elektromagnetens kjerne 27 vil ventiltallerkenen bli hengende selv etter at strømmen gjennom spolen 2 9 er brutt, grunnen til dette er at det i spolen forblir en liten remanens som er fullt ut tilstrekkelig til å fastholde ventiltallerkenen 23.

Når åpningen 24 i hjelpeventilen 19 igjen skal lukkes, legges en strømpuls med vesentlig kortere varighet på spolen 29. Varig-heten velges så liten at strømstøtet er tilstrekkelig til å overvinne remanensen-, mens selve elektromagneten forblir umagnetisk. Skruefjæren 31 kan da trykke ventiltallerkenen 23 mot åpningen 24. Fig. 2 viser i større målestokk skruefjærens 31 plassering i en åpning 32 i ventiltallerkenen 23. Under ventiltallerkenen er det en begerlignende holder 33, hvis innerutsparing flukter med åpningen 32 i ventiltallerkenen 23. Holderen 23 har på sin underside, dvs. høyre side i fig. 1, en tetningsplate 34 som tjener til lukking av åpningen 24. Fig. 3 viser huset 35 til en ifølge oppfinnelsen utformet ventilinnretning. På oversiden har huset en riflet overkastmutter 36 hvormed ventilinnretningen kan skrus på en vannkran. På undersiden er det anordnet en med yttergjenger 37 utført stuss 38, for fastskruing av en vannslange. De for drift av ventilinnretningen nødvendige batterier er anordnet i et avtagbart batterihus 39. Batterihuset har en grepsutsparing 40 for derved å lette avtagingen.

Øverst til venstre er det et betjeningsfelt 31. Her kan man inn-stille redskapsfunksjonen og eksempelvis avlese den gjenvær-ende tid. Huset er vanntett.

Fig. 4 viser en modifisert utførelsesform. Ventilen 101, hvis tilhørende ventil ikke er vist i fig. 4, er anordnet i det delvist viste ventilhus 102. Fra venstre side kommer vannet inn, mens vannutløpet er på høyre side. Ventilsetet er utført på samme måte som ventilsetet 15 i fig. 1.

Vannet går inn gjennom det sylindriske vanninnløp 103. Vann-innløpet 103 er avtettet ved hjelp av en pakning 104. På ned-strømsiden til vanninnløpet er det anordnet en tverrvegg 105 hvis i fig. 4 øvre begrensningskant danner ventilsetet. Fig. 4 viser ventilen 101 i lukket stilling.

Til siden for vanninnløpet 103 og vannutløpet 14 er det utformet et kammer 106. Kammeret 106 dannes av en omløpende kant 107 i huset 102 og et lokk 108. Mellom lokket 108 og kant-en 107 er det lagt en membran 109 som holdes fast når lokket 108 skrus på plass ved hjelp av skruen 110. Membranen 109 dannes av en ringformet kant 111, en omtrentlig sirkelformet, på midt-en med et hull forsynt plate 113 og en deformerbar mellomdel 112 som forbinder de to førstnevnte deler. Platenb 113 danner samtidig ventiltallerkenen og ligger i den i fig. 4 viste stilling an mot ventilsetet. På den mot kammeret 106 vendte side av membranen 109 er membranen forsterket med en tallerken 114 som på begge sider har en omtrentlig sylindrisk ansats 115. Den i fig. 4 nedre del av ansatsen griper gjennom det nevnte hull i skiven 113. Ansatsen 115 har en ensidig åpen , langs-gående boring 116. Fra nedstrømsiden er det i ansatsen 115 innskrudd en skrue 117 som med en klemme 118 holder mebranens skiveformede del 113 fast mot tallerkenens 114 bunndel 119.

Rundt den inn i kammeret 106 rettede ansatsdel er det, på samme måte som i fig. 1, anordnet en skruefjær 18 som pådrar ventilen til lukking.

I utførelsen i fig. 1 har membranen hull for gjennomslipping

av væske til hjelpeventilen. I utførelsen i fig. 4 er det anordnet en styredyse 120 i membranens 109 kantområde. Denne styredyse 120 har en nøyaktig definert og utført innerdiameter, slik at den for styringen nødvendige vannmengde kan doseres nøyaktig. Derved oppnås en jevn åpnings- og lukkehastighet for ventilen, hvilket bidrar til å hindre trykkslag i ledningssystemet.

Den fremre enden av vanninnløpet 103 inneholder en sil 121

som ligger omtrent i sylinderflaten til det sylindriske vann-innløp 103. Rundt vanninnløpets fremre ende er det anordnet en flat mutter 122 som danner en kanal for vannet som kommer ut av silen 121. Gjennom en åpning 123 går vannet inn i styredysen 120 og derfra inrt i kammeret 106. Fra kammeret 106

går vannet gjennom åpningen 124 og inn i ledningen til hjelpeventilen. Fra hjelpeventilen går vannet tilbake gjennom åpningen 125. Fra åpningen 125 går vannet til ventilens 101 utløps-

side, som antydet med pilen 126.

Ved åpnet ventil 101 går vannet tangensielt forbi langs inn-siden av silen 121. Eventuelle forurensninger rives derved med av vannstrømmen, slik at silen 121 holdes ren. Ved anvendelsen av en sil og en styredyse oppnås en nøyaktig dosering av den for styringen nødvendige vannmengde, og det oppnås derved en jevn åpnings- og lukkehastighet for ventilen. Derved hindres trykkslag i ledningssystemet. Ved hjelp av denne anordning er det mulig å greie seg med en meget liten vannstrøm for drift av hjelpeventilen. Dette medfører en lite energikrevende kopl-ing, slagbevegelsen til magnetplaten, se fig. 1 og 5, kan eksempelvis fordelaktig begrenses til 0,5 mm. For åpningen krever da den elektromagnetiske ventildrivanordning bare en koplings-puls på omtrent 100 mA over ca. 150 ms, mens det for lukkingen vil være tilstrekkelig med 50 mA i 70 ms.

Sig. 5 viser et snitt gjennom fig. 4. Ventilen er åpen, og man ser også hjelpeventilen.

Den nedre husdel som inneholdervanutløpet 14, er festet i en styring i huset ved hjelp av en flens 127. I området ved flens-en 127 har husdelen et omløpende spor 128, slik at derved hus-delens øvre begrensningsflate dannes av to konsentriske ribber 130, 129. Lokket 108 er utformet på komplementær måte, dvs. at det også har to konsentriske omløpende ribber 131, med et mellomliggende spor 132. Mellom disse ribber er membranens 109 ytre kant 111 fastklemt, idet membranen 109 har en ribbe 133 som griper inn i sporet 128.

Lokket 108 har på sin i fig. 5 venstre side en holder 134 for hjelpeventilen. I holderen 134 er det på tett måte innsatt en første skål 135 som'i bunnen har en innoverrettet forhøyning med en sentral åpning 136. I kantområdet er det en andre åpning 137, idet lokket 108 likeledes i dette område har en åpning 138.

Over skålen 135 er ankeret 23 til den bare skjematisk viste ventildrivanordning 139 anordnet. Ankeret 23 har på sin mot skålen 135 vendte side et belegg 140 av et elastisk materiale. I anker-ets fordypning 141 er det innsatt en fjær 142.

Det gjennom styredysen 120 inn i kammeret 106 inntrengte vann vil gå gjennom åpningen 138 i lokket 108 og gjennom åpningen 137 og gå inn mellom skålen 135 og belegget 140 på ankeret 23. Derfra går vannet gjennom den sentrale åpning 136 til rommet 143 mellom lokkets ribber 131. Videre går vannet gjennom en åpning 144 i membranen 109 og til utløpet.

Strømningsretningen for væsken ved åpnet hjelpeventil er vist med piler.

Gis ventildriveanordningen 139 en lukkepuls, så vil belegget 140 på ankeret lukke den sentrale åpning 136. Dette medfører at det i ventilkammeret 106 vil herske samme trykk som i vann-innløpet 103. Dette fører til en lukking av den av membranen 109 dannede ventiltallerken.

Av fig. 5 går det frem at membranen selv ikke har noen åpninger, i motsetning til utførelsen i fig. 1. Det foreligger derfor heller ingen fare for at disse små åpninger skal stoppe seg

til og dermed føre til redusert eller endret ventilfunksjon.

Claims (11)

1. Automatisk styrbar ventilinnretning for vanntilførselen til et vannforbrukende redskap, med en batteridrevet drivanordning for ventilen (12,43), hvilken drivanordning bare forbruker strøm under lukkingen og åpningen av ventilen, karakterisert ved at ventilen (12,43) er hjelpetrykkstyrt ved hjelp av en hjelpeventil (19) og er forspent i lukkeretningen, og ved at drivanordningen er utformet slik at den krever mer energi for åpningen av ventilen enn for lukkingen av ventilen.

2. Ventilinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at hjelpeventilen (19) er forspent i lukkeretningen og at ventildrivanordningen virker på hjelpeventilen (19).

3. Ventilinnretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ventildrivanordningen kan betjens ved hjelp av en av en tidskopling styrbar styreelektronikk.

4. Innretning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert vedat ventiltallerkenen (23) i hjelpeventilen (19) er utformet som ankeret i en elektromagnet (28), og at elektromagneten (28) danner ventildrivanordningen.

5. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at for åpning av hjelpeventilen (19) legges en kort strømpuls på elektromagnetens (28) spole (29).

6. Innretning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at for lukking av ventilen legges en puls med omvendt polaritet på elektromagnetens (28) spole (29), idet pulsens lengde og/eller styrke er slik at spolekjernens (27) restmagnetisme overvinnes.

7. Ventilinnretning ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at en fra ventilens oppstrømside til hjelpeventilen gående vannføring innbefatter en styredyse (120) (fig. 4 og 5).

8. Ventilinnretning ifølge krav 7, karakterisert ved at ved en som membran (109) utformet ventiltallerken er styredysen (120) anordnet utenfor det ved ventil-betjeningen deformerte område av membranen (109).

9. Ventilinnretning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at det på oppstrømsiden av styredysen (120) er anordnet en sil (121).

10. Ventilinnretning ifølge krav 9, karakterisert ved at silen er anordnet omtrentlig tangensielt i forhold til væskens hovedstrømningsretning.

11. Ventilinnretning ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at ventildrivanordningen henholdsvis ventilen er slik utformet at det ved overgangen fra lukke-stillingen til åpningsstillingen forefinnes et område med øket motstand.