DK155759B - Envejsventil - Google Patents

Description

1 DK 155759B

Den foreliggende opfindelse angår en envejsventil af den i patentkravets indledning angivne art.

Det er ofte vigtigt at sikre, at fluidumstrømning i en fluidumledning kun foregår i den ene retning og ikke i den omvendte retning, eller at den kun foregår i den omvendte retning under visse betingelser for fluidumtryk og strømning. F.eks. tilstræbes det normalt, at fluidumstrømningen gennem et filter kun foregår i den fremadskridende retning og ikke i den modsatte retning, fordi en modsat strømning vil være tilbøjelig til at løsne det konta-minerede materiale, som er fjernet af filteret, og den heraf føl-

2 DK 155759 B

gende tømning af filteret kan have katastrofale følger. Ligeledes kan strømning i én retning gennem et instrument være nødvendig for drift af en pumpe, mens modsat strømning kan beskadige pumpen.

I sådanne tilfælde er det sædvanligt at tilvejebringe en envejs- eller kontraventil, som tillader fluidumstrømning i den ene retning, men ikke i den anden. Der foreligger forskellige arter kontraventiler strækkende sig fra enkle konstruktioner af elastisk materiale såsom læbeventiler, paraplyventiler og klapventiler til de mere raffinerede og betragtelig mere komplicerede sædeventil-konstruktioner, som er omhandlet i USA patentskrifterne nr. 3.134.394, nr. 2.577.851, nr. 2.415.750, nr. 2.667.895 og nr. 3.054.420. Ved alle disse konstruktioner bringes et ventillegeme til anlæg mod et ventilsæde i den lukkede stilling som følge af strømning fra den ene retning og åbner sig, idet det bevæger sig bort fra ventilsædet, som følge af strømning fra den modsatte retning.

Alle disse ventilkonstruktioner fremviser den ulempe, at der kræves en stor trykkraft til at holde ventilen lukket, og at ventilens åbningsgrad som følge af den store trykkraft står i direkte forhold til fluidumtrykforskellen over ventilen. Hvis ventilen, som det er tilfældet ved en sædeventil, er fjederpåvirket, vokser den til åbning af ventilen nødvendige kraft i et geometrisk forhold, når åbningen bliver større, idet den til yderligere bevægelse af fjederen nødvendige kraft bliver større, når fjederen belastes. Ligeledes vil, når der er tale om elastisk materiale, modstanden mod deformation forøges, når det elastiske materiale deformeres under fluidumtryk.

Følgen er, at sådanne ventiler ikke er egnede til umiddelbart efter åbningen at tilvejebringe en stor strømningsmængde eller en stor strømningshastighed som følge af vanskeligheden ved at tvinge ventilen til at åbne sig helt.

Et yderligere problem frembydes ved den plads, som optages ventilen. Sædeventiler, læbeventiler, klapventiler og paraplyventiler kræver plads, hvori ventilelementet kan bevæge sig, når det bevæger sig bort fra ventilsædet, og denne plads er nødvendigvis spildt plads, som ikke er tilgængelig for gennemstrømning, eftersom ventilelementet forhindrer strømning her. Jo større strømning der kræves, des større må ventilelementet være, og jo større ventilelementet er, des tungere er det, og jo mere vanskeligt er

3 DK 155759 B

det at bevæge med en resulterende større indflydelse på gennemstrømningsmængden, når ventilen åbner sig.

Fra GB patentskrift nr. 1.123.831 kendes en ventil med et rørformet ventillegeme, der i ventilens lukkede tilstand er i anlæg imod et ventilsæde, men som ved en trykforskel i én retning over ventilen mod kraften fra en trykfjeder tvinges mere eller mindre bort fra dette anlæg, hvorved ventilen åbnes for strømning gennem det hule ventillegeme. Denne kendte ventil er en trykreduktionsventil, som er beregnet til at nedsætte det hydrauliske tryk i en højtryksledning til et lavere tryk i en lavtryksledning, dvs. at ventilen er en drøvleventil, der tillader en til opretholdelse af en bestemt trykforskel over ventilen nødvendig gennemstrømning, men som på grund af strømningsmodstandeni lighed med de tidligere nævnte, kendte ventiler bevirker et større eller mindre energitab ved gennemstrømningen gennem ventilen.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en envejsventil af den i patentkravets indledning nævnte art, som ved en given trykforskel over ventilen i den ene retning hurtigt åbner fuldstændig for gennemstrømning i denne retning med minimal strømningsmodstand, og som ved bortfald af denne trykforskel eller ved en trykforskel over ventilen i den modsatte retning hurtigt lukker for gennemstrømning gennem ventilen.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved det i patentkravets kendetegnende del angivne.

Da passagerne gennem ventilen er i hovedsagen strøm-linieformede, og det frie gennemstrømningsareal i ventilen i dennes åbne tilstand i hovedsagen er lig med lysningen i ventilens tilslutningsdele, opnås en minimal strømningsmodstand gennem ventilen, og da samtidig ventilelementet har ringe vægt og dets trykoptagende flade straks ved begyndende åbning af ventilen forøges med dets tætningsflade, hvilket bevirker en forøgelse af åbningskraften, bevæges ventilelementet meget hurtigt til dets helt åbne stilling. Samtidig kan ventilen udformes, så den optager ringe plads i et fluidumsystem.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, i-det der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et længdesnit gennem en udførelsesform for en envejsventil ifølge opfindelsen med det rørformede ventilelement i den lukkede stilling ved den ene strømningsretning,

* DK 155759B

fig. 2 et andet længdesnit gennem den i fig. 1 viste envejsventil med det rørformede ventilelement i den åbne stilling som følge af en ændring af fluidumstrømningsretningen, som nu forløber i modsat retning af den i fig. 1 viste, fig. 3 et tværsnit langs linien 3-3 i fig. 1, og fig. 4 en anden udførelsesform for en envejsventil, i hvilken ventilelementet tætner mod en pakring.

Den i fig. 1 til 3 viste envejsventil omfatter et ventilhus 1 med en gennemgående, central fluidumstrømningspassage 2a, 2b, som har et mellemliggende, forstørret parti 2c. Ventilhuset er forsynet med en langs omkredsen forløbende rille 5 til optagelse af en ikke vist O-ring eller pakning til tætnende optagelse af huset i et fluidumsystem såsom eksempelvis i et hydrostatisk system eller en filterenhed.

Befæstet til væggen i passagen i det forstørrede parti findes et ventilsæde 7, som ved svejsning eller lodning eller støbning er fastholdt ved hjælp af en tregrenet holdeanordning 8 til ventilhuset 1. Bortset fra den afvigelse, som er indført ved holdeanordningen 8, er passagen 2c i det væsentlige en ring i den del, som omgiver ventilsædet 7. Tværsnitsarealet af passagen 2c er mindst lig med tværsnitsarealet af passagerne 2a og 2b, som ligger i strømningsretningen før og efter, således at passagen 2c ikke frembyder nogen strømningsbegrænsning. Det vil bemærkes, at ventilsædet 7 fastholdes i midten af det forstørrede parti 2c.

Det rørformede ventilelement 15 er koaksialt med passagen 2b og er koncentrisk placeret omkring omkredsen af passagen 2b, idet det passer tæt men forskydeligt mod væggen af denne. I anlæg mod den ene ende 18 af ventilelementet 15 findes en skruetrykfjeder 20. Den anden ende af fjederen er fastholdt imod en låsering 21, som er indsat i en fjederpasning i en snæver rille 22 i væggen af passagen 2b. Fjederen 20 trykker således det rørformede ventilelement 15 imod ventilsædet 7 i omkredspartiet 11 i tætnende anlæg mod dette, og dette er den normale lukkede stilling for ventilen.

På fladen 10 er ventilsædet 11 plant og glat i hvert fald i omkredspartiet 11. Dette sikrer en læktæt tætning herimod af den plane, lappede flade 16 af det rørformede ventilelement 15. Fladen 16 frembyder ligeledes en trykoptagende overflade 17, som er udsat for indstrømningstrykket i passagen 2c.

Det vil således ses som vist i fig. 1, at fjederen 20 udøver en trykkraft på ventilelementet 15, som søger at holde dette 5

DK 155759B

i den i fig. 1 viste, lukkede stilling. Fluidum i delene 2a, 2b og 2c af fluidumpassagen tilbageholdes her af ventilelementet 15, når dette befinder sig i den viste, lukkede stilling. Fordi åbning af ventilelementet kræver en bevægelse imod fluidumtrykket i passagen 2b, er en strømning herfra i retning mod passagerne 2a, 2c forhindret af den lukkede ventil.

Fluidumstrømning i den modsatte retning fra passagerne 2a, 2c forhindres kun indtil en forud fastlagt, minimal trykforskel over ventilelementet i retning mod passagen 2b er nået. Denne trykforskel kan være så lav, at ventilen åbner, når en strømning begynder, eller så stor, at den forhindrer strømning, indtil der er behov for en aflastningsvirkning med henblik på at aflaste et overtryk i passagerne 2a, 2c.

Derfor pålægger fluidum i partierne 2a, 2c et fluidumtryk mod den trykoptagende flade 17. Når fluidumtrykforskellen over ventilen er tilstrækkelig høj som følge af et større fluidumtryk i partierne 2a, 2c end i partiet 2b som følge af en strømning i denne retning, overstiges til slut trykkraften fra fjederen 20. Når dette sker, forskydes det rørformede ventilelement til den i fig. 2 viste stilling, åbner den rørformede passage 2c og muliggør strømning af fluidum fra partierne 2a, 2c ind i partiet 2b i fluidumpassagen.

Det rørformede ventilelement har ringe vægt og bevæger sig praktisk talt øjeblikkeligt, når trykkraften fra fjederen 20 overskrides. Ventilen åbner sig helt til den i fig. 2 viste åbne stilling.

c

Eftersom det åbne areal af partierne 2a og 2c i fluidumpassagen er i det væsentlige det samme som det åbne areal i midterpartiet 2b i strømningspassagen, frembyder ventilen ikke nogen væsentlig hindring for strømningen af fluidum gennem ventilhuset, når ventilen befinder sig i den i fig. 2 viste, åbne stilling. Der forekommer således en i hovedsagen øjeblikkelig fuld gennemstrømning gennem passagen, når ventilen er åben, og strømningen foregår i denne retning med et ubetydeligt trykfald.

Ventilen forbliver i den i fig. 2 viste stilling, mens strømningen fortsætter i den viste, fremadgående retning fra partiet 2a i passagen i retning mod partiet 2b. Såsnart strømningen ophører, bliver trykket, som søger at holde ventilen i den åbne stilling i-mod fjederkraften, imidlertid utilstrækkeligt, og så snart dette sker, bevæger ventilen sig rask tilbage til en fluidumtæt tætning

e DK 155759B

imod ventilsædet 11 i den i fig. 1 viste stilling. I denne stilling vil ventilen forhindre strømning i modsat retning såvel som strømning i fremadgående retning, men den vil altid være parat og i stand til at optage strømning i den fremadgående retning, når flui-dumtrykforskellen over ventilen igen overskrider det forud fastlagte minimum.

Det i fig. 4 viste ventilsæde 7a har en elastisk O-ringspakning 30, som er fastholdt i en rille 31, og en konveks metalhætte 32, som fastholdes af en skrue 33, der er indskruet i en bøsning 34 i ventilsædet 7a. Pakningen 30 udgør den tætningsflade på ventilsædet, som ligger an mod enden 12 af det rørformede ventilelement 15. Omkredsen af hætten 32 tjener som føring til at styre ventilenden 12 til anlæg mod ventilsædet. I andre henseender er konstruktionen den samme som den i fig. 1 til 3 viste.

Fjederen 20 trykker det rørformede ventilelement mod pakningen 30 til tætnende anlæg hermed med den trykoptagende flade 17 udsat for fluidumtrykket i passagen 2c.

Den elastiske pakning sikrer læktæthed ved store fluidum-trykforskelle over ventilen.

Claims (1)

1. 7 DK 155759B PATENTKRAV. Envejsventil, der er indrettet til i lukket tilstand at afbryde strømningen gennem en fluidumledning i den ene retning og i åben tilstand at tillade fluidumstrømning gennem ledningen i den anden retning, og som i kombination omfatter et ventilhus (1) med en indvendig væg, som begrænser en derigennem forløbende fluidumstrømningspassage med ud for hinanden liggende, koaksiale endedele (2a,2b), der er forbundet med hinanden med et mellemliggende parti (2c), et fast ventilsæde (7) med en endeflade (10), der er indrettet til anlæg imod den ene ende (12) af et rørformet ventilelement (15), hvormed ventilsædets (7) i hovedsagen plane og glatte overflade (10) danner fluidumtæt anlæg imod ventilelementet (15), hvor ventilsædet (7) er anbragt koaksialt og koncentrisk i det mellemliggende parti (2c) af gennemstrømningspassagen på en sådan måde, at der dannes en fluidumstrømningspassage i form af en ring omkring dets ydre omkreds, hvor det rørformede ventilelement (15) er anbragt bevægeligt frem og tilbage koaksialt og koncentrisk i en del (2b) af gennemstrømningspassagen hen imod og bort fra anlæg imod ventilsædet (7), hvilket ventilelement (15) har en gennemgående, central kanal, som, når ventilelementet (15) befinder sig i åben stilling, tillader strømning af fluidum gennem gennemstrømningskanalen i ventilhuset (1), og hvor ventilelementet i lukket stilling i tætnende anlæg imod ventilsædet (7) strækker sig på tværs af gennemstrømningsretningen mellem dets centrale kanal og gennemstrømning i passagens ringformede del, og spærrer passagen, en fluidum-trykoptagende overflade (17) på det rørformede ventilelement (15), hvilken overflade påvirkes af fluidumtryk i passagens mellemliggende parti (2c), og som under påvirkning af et tilstrækkeligt fluidumtryk søger at bevæge ventilelementet (15) imod den åbne stilling, og trykorganer (20) såsom en skruefjeder, som virker på det rørformede ventilelement (15) og søger at bevæge dette imod den lukkede stilling, og som i denne påvirker det med en forud fastlagt kraft, kendetegnet ved, at det mellemliggende parti (2e) af gennemstrømningspassagen er koakaialt radialt forstørret og udad krummet, at ventilsædet (7), der er fastgjort (ved 8) til den indvendige væg af huset (1) i det mellemliggende parti (2c) af passagen, har en til dettes facon svarende, glat og i hovedsagen DK 155759B dråbeformet facon, således at den deromkring dannede, ringformede passage i det væsentlige er fri for skarpe bøjninger og retningsændringer, idet det frie tværsnitsareal omkring ventilsædet (7) af det mellemliggende parti (2c) af gennemstrømningspassagen og mellem ventilsædet (7) og ventilelementet (15) i dettes åbne stilling er i det væsentlige det samme som det frie tværsnitsareal af passagens endedele (2a,2b), at ventilelementet (15) har ringe vægt og er indrettet til i dets helt åbne tilstand at indtage en stilling (fig. 2), hvori det ikke frembyder nogen hindring for strømning gennem passagen (2a,2b,2c) i ventilhuset (1), og at det rørformede' ventilelements (15) til anlæg mod ventilsædet (7) bestemte tætningsflade (16) udgør en vis del af ventilelementets (15) ringformede tværsnitsareal, og den trykoptagende overflade (17) eller dennes projektion i ventilelementets (15) akseretning udgør den resterende del af dette.