DK168899B1 - Reguleringsventil - Google Patents

Description

DK 168899 B1

Opfindelsen angår en reguleringsventil til automatisk at holde gennemstrømningsmængden af fluidum konstant, og som har et i hovedsagen cylindrisk hult ventilhus, hvis udløbsåbning har mindre diameter end en f.eks. af en boring dannet indløbsåb-5 ning, og hvor der i ventilhuset er en reguleringsblænde af elastisk materiale, som er indspændt ved sin yderrand, og som har passager ved sit omkredsområde og en central gennemløbsåbning og efter det foreliggende fluidumtryk kan nedbøjes frem til en set i strømningsretningen i ventilhuset efter 10 denne anbragt hulskive, så at passagerne er lukkede, men gennemløbsåbningen står i forbindelse hulskivens større åbning.

Inden for næsten enhver industrigren benyttes rørledningssystemer til fluida, f.eks. vand og gasser, af hvilke der udtages varierende mængder, hvilket medfører tryksvingninger.

15 For at holde en konstant gennemstrømningsmængde er det nødvendigt at benytte håndregulerede ventiler eller reguleringsindretninger, der styres via måleudstyr. Ved anvendelsen af måleudstyr må der endvidere tages højde for, at rørene på begge sider må forløbe retlinet. For at opnå optimale driftsfor-20 hold i rørsystemet må der ved mindre anlæg gennemføres tidsrøvende, ofte meget unøjagtige indreguleringer, og større anlæg kan kun bringes i balance ved hjælp af bekostelige reguleringsindretninger. For at opretholde en konstant gennemstrømning må gennemstrømningen derfor først måles, og dernæst må 25 der videregives information til en reguleringsventil, der svarende hertil bliver åbnet eller lukket, hvortil der kræves hjælpemidler. Det er også blevet foreslået i en reguleringsventil til automatisk at holde gennemstrømningsmængden af fluidum konstant at anbringe en fast blændeskive og en regule-30 ringsskive af gummi efter hinanden set i strømningsretningen.

Den faste blændeskive kan under påvirkning af fluidumtrykket og ved aksial forskydning trykkes an mod reguleringsskiven, hvorved åbningstværsnittet af reguleringsskivens gennemstrømningsåbning ændres i afhængighed af trykdifferensen over regu-35 leringsventilen. Sådanne reguleringsventiler er imidlertid utilfredsstillende, hvad angår deres evne til at holde en DK 168899 B1 2 konstant gennemstrømning og er ikke anvendelige til visse medier, især aggressive medier, idet disse påvirker reguleringsskivens gummimateriale i uheldig retning. Herudover ælder gummiet, således at reguleringsventilens funktion forringes.

5 Fra DE-B-1267482 kendes en drøvleindretning, som er anbragt i en rørledning og omfatter en elastisk skive med en central åbning og ved randen liggende huller samt en stiv plade med en central åbning, og hvor den stive plade er forsynet med fremspring, der strækker sig i retningen mod den elastiske skive.

10 Disse fremspring tjener til i det mindste delvis at styre væsken radialt udad og derved tilvejebringe et bagudrettet dynamisk tryk, som virker mod den tilstrømmende væske. Den stive plades centrale åbning må være relativ lille, da den omgives af det ringformede fremspring og et ligeledes ringfor-15 met ophobnings- og styrerum.

Formålet med opfindelsen er at anvise en reguleringsventil af den indledningsvis nævnte art, som ikke er behæftet med kendte indretningers ulemper, og som vedvarende er i stand til pålideligt og automatisk at holde gennemstrømningsmængden konstant 20 uafhængigt af det varierende, over reguleringsventilen virkende differenstryk.

Til opnåelse af dette formål er reguleringsventilen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at hulskiven er kegleformet fordybet på dens påstrømningsside og den elastiske regulerings-25 blænde under påvirkning af fluidumtrykket kan nedbøj es til den ligger direkte an mod fordybningens indre flade.

Den elastiske reguleringsblænde bliver således nedbøjet ved hjælp af den over reguleringsventilen herskende trykforskel.

Den behøver således ikke at bestå af et kompressibelt mate-30 riale såsom gummi, men kan være fremstillet af stål, især ædelstål, eller tilsvarende holdbare bøjeelastiske materialer. Reguleringsventilens virksomme ventilåbning nedsættes således til nul, når trykforskellen forøges, eller den er fuldt åben, DK 168899 B1 3 når trykforskellen falder. Sædvanligvis er det ikke let at opstille relationen mellem trykforskellen og den for opnåelse af en konstant gennemstrømning nødvendige ventilåbning. Hertil kommer, at kun trykforskellen og ikke det absolutte tryk må 5 indstille den nødvendige ventilåbning. Herudover kan tryksvingninger enten optræde før eller efter ventilen. Af disse forskellige grunde har der hidtil ikke eksisteret nogen enkelt og rationel reguleringsmetode til at opretholde en konstant gennemstrømning. Ved reguleringsventilen ifølge opfindelsen er 10 funktionerne til måling af gennemstrømningen og reguleringen af ventilåbningstværsnittet forbundet med hinanden. Afhængig af differenstrykket er den virksomme ventilåbning mere eller mindre åbnet eller lukket. Ved det højeste differenstryk (eksempelvis 20 bar) ligger den elastiske reguleringsblænde fuld-15 stændigt an mod hulskiven, således at kun gennemløbsåbningens åbningstværsnit står til rådighed, og ventilen da arbejder som en fast blænde.

Såfremt trykforskellen bliver mindre, så frigiver reguleringsblændende svarende til dens fjederkarakteristik et større 20 gennemstrømningstværsnit på hulskiven. Ved dette forløb er det sikret, at ventilen automatisk tilpasser sig til vidt forskellige trykforhold, og at der til stadighed strømmer en konstant fluidummængde gennem reguleringsventilen og dermed også gennem den rørledning, hvori ventilen er anbragt. Til gennemførelse 25 af reguleringsprocessen er hverken særskilte hjælpemidler eller særskilt hjælpeenergi nødvendigt.

Specielt kan hulskivens kegleformede fordybning være dannet ved, at hulskiven er udformet som et tragtformet element med i hovedsagen konstant vægtykkelse, hvilket tragtformede element 30 med sin tilspidsende ende peger i retning af ventilhusets udløbsåbning. Den kegleformede fordybning tilvejebringer det nødvendige rum til, at reguleringsblænden kan bøje ud, medens reguleringsblænden og hulskiven ved deres ydre omkredsområde under anlæg mod hinanden kan være fast indespændt i ventil-35 huset i aksial retning. Den kegleformede fordybning sørger t DK 168899 B1 4 endvidere for, at den ved voksende trykforskel og tiltagende udbøjning af reguleringsblænden nødvendige nedsættelse af den virksomme ventilåbning finder sted, indtil reguleringsblænden direkte ligger an mod hulskiven, og ventilåbningen alene be-5 stemmes af hulskivens åbning.

Ifølge opfindelsen kan reguleringsblænden bestå af mindst to over kryds liggende og i det mindste i gennemløbsåbningens omkredsområde med hinanden forbundne, f.eks. sammennittede, elastiske metalplader, som i krydsningspunktet udviser gen-10 nemløbsåbningen. Ved den ydre rand er den således udformede reguleringsblænde ved hjælp af de ydre ender af metalpladerne indespændt elastisk udbøjeligt i ventilhuset. Gennem valget af metalplader, hvad angår materiale, styrke, form og indspænding, kan fjederkarakteristikken tilpasses til forskellige 15 strømningsforhold og anvendelsesformål.

Desuden kan der ifølge opfindelsen i hver retning af de over kryds liggende metalplader på fjederstabel måde ligge flere sådanne metalplader over hinanden. Herved kan fjederkarakteristikken ligeledes påvirkes i gunstig retning.

20 Endvidere kan ifølge opfindelsen de elastiske metalplader i det mindste mod deres ender blive smallere, dvs. der være eksempelvis trekantformede eller trapezformede, eller metalpladerne kan i deres helhed være udformet rhombeformede. Herved kan en ønsket fjederkarakteristik tilvejebringes på enkel måde 25 og under overholdelse af de ønskede strømningsforhold.

Fremdeles kan ifølge opfindelsen metalpladernes forbindelsesnitte danne reguleringsblændens gennemløbsåbning.

Ifølge en anden udførelsesform for reguleringsventilen ifølge opfindelsen består reguleringsblænden af mindst en ud i et 30 tildannet skiveformet elastisk metalplade, som ved periferien har udsparinger, der virker som passager, fortrinsvis randudsparinger. En sådan metalplade er enkel at fremstille, og 5 DK 168899 B1 hvad angår dens indspænding ved den ydre rand let at montere.

Af sådanne ud i ét fremstillede skiveformede elastiske metalplader, som med undtagelse af udsparingerne og gennemløbsåbningen dækker ventilhusets strømningstværsnit, kan der 5 også anbringes flere fjederstabelagtigt oven på hinanden for herved at opnå en bestemt fjederkarakteristik.

Den elastiske reguleringsblænde består eksempelvis af stål, især ædelstål, eller messing med stor elastisk deformerbarhed.

Som allerede nævnt kan reguleringsblænden og hulskiven ved 10 deres ydre periferi ligge an mod hinanden og ved hjælp af en klemring i aksial retning være fast indespændt i ventil-huset i aksial retning, hvilket giver en simpel montage og især også en let udskiftning af disse to dele ved tilpasning til særlige anvendelsesformål.

15 Desuden kan ifølge opfindelsen diameteren af hulskivens åbning i hovedsagen svare til diameteren af ventilhusets udløbsåbning .

Opfindelsens idé kan også benyttes til en reguleringsventil, der skal benyttes til store fluidumgennemstrømningsmængder.

20 Med henblik herpå kan der endvidere ifølge opfindelsen i et eksempelvis skiveformet ventilhus udformes to eller flere reguleringsventiler af den tidligere omtalte art.

For at lette montagen kan ventilhuset være forsynet med ydergevind og/eller indergevind.

25 Yderligere formål, træk, fordele og anvendelseseksempler for den foreliggende opfindelse fremgår nedenfor, hvor opfindelsen forklares under henvisning til tegningen, der viser forskellige udførelseseksempler for opfindelsen, og hvor fig. 1 viser set fra siden et snit gennem et udførelseseksem- DK 168899 B1 6 pel for reguleringsventilen ifølge opfindelsen, fig. 2 samme set ovenfra, fig. 3a til 3c forskellige udførelsesformer for en reguleringsblænde set ovenfra og 5 fig. 4 et udførelseseksempel for opfindelsen, hvor flere reguleringsventiler ifølge opfindelsen er anbragt i et ventilhus .

Udførelseseksemplet i fig. 1 viser et ventilhus 1 med en i hovedsagen cylindrisk boring 2, som danner en indløbsåbning 10 for et fluidum, og som ved sin ene ende indsnævres konisk i retning mod en udløbsåbning 3. I boringen 2 er der i området ved udløbsåbningen 3 en med en åbning 5 forsynet hulskive 4 med en på påstrømningssiden kegleformet fordybning 19. Diameteren af åbningen 5 svarer i hovedsagen til udløbsåbningens 15 3 diameter. På hulskivens 4 yderrand ligger der en regule ringsblænde 6 af et elastisk materiale. Reguleringsblænden 6 har en central gennemløbsåbning 7 og ydre passager 8, hvilket fremgår af fig. 2. Gennemløbsåbningen 7 er mindre end åbningen 5 og udløbsåbningen 3. Passagerne 8 ender i alle tilfælde 20 radialt uden for åbningen 5. Hulskiven 4 og reguleringsblænden 6 fastholdes i aksial retning ved deres ydre omkreds ved hjælp af en mellemring 9 og en klemring 10. Fig. 1 viser reguleringsventilen i dens åbne udgangstilstand.

Reguleringsblænden 6 kan være udformet på forskellige måder.I 25 fig. 3a består den af mindst to på kryds liggende rhombe-formede tynde og elastiske metalf j ederplader 11 og 12, som er fast, eksempelvis ved hjælp af en forbindelsesnitte, forbundet med hinanden, og som danner den centrale gennemløbsåbning 7.

Den kan imidlertid også bestå af et antal på kryds liggende 3 0 metalplader 11, 12, der ligger stabelagtigt oven over hinanden.

« DK 168899 B1 7

Fjederpladerne 11, 12 er eksempelvis rhombeformede, eller de er ved enderne tungeagtige, dvs. trekant formede, trapez-f ormede er tilsvarende udformet.

Reguleringsblænden 6 kan også være udformet som en enkelt tynd 5 skiveformet metalplade 13 af et elastisk materiale, såsom stål (fig. 3b) med på den ydre rand tildannede randudsparinger 14, der tjener som passager 8, og med en central gennemgangsåbning 7. Også her kan flere enkelte metalplader 13 stabelagtigt være anbragt oven over hinanden.

10 fig. 3c viser en anden udformning af reguleringsblænden 6 i form af en enkelt metalplade 15 med en central gennemløbsåbning 7 og udsparinger 14 i form af slidser 16.

Reguleringsblænden 6 er udformet så elastisk, at den underpåvirkning af fluidumtrykket kan nedbøj es i fordybningen til 15 anlæg mod hulskiven 4. Som emnemateriale er materialer, såsom stål, især ædelstål, messing m.v. med høj elastisk deformerbarhed velegnede. Tynde fjederbåndsmaterialer med stor ela-sticitetsmodul er velegnede og i prismæssig henseende gunstige.

20 Reguleringsventilens gennemstrømningskapacitet bestemmes af trykforskellen foran og bag ved ventilhuset 1 samt størrelsen af den virksomme ventilåbning. For at opnå en konstant gennemstrømningsmængde må ventilåbningen lukke, når trykforskellen forøges, og åbne, når trykforskellen falder. Ved regule-25 ringsventilen ifølge opfindelsen opnås en konstant gennemstrømningsmængde ved hjælp af den elastiske reguleringsblænde 6, som afhængigt af størrelsen af differenstrykket åbner eller lukker den set i strømningsretningen efter reguleringsblænden 6 anbragte tragtformede hulskive 4 mere eller mindre. Ved de 30 største differenstryk, f.eks. ca. 20 bar, ligger den elastiske reguleringsblænde 6 fuldstændigt an mod den eksempelvis som en ringformet tragt udformede hulskive 4, således at kun den centrale gennemløbsåbning 7 står til rådighed for gennemstrøm-

Claims (10)

10 Behovet for dele, som skal bevæges ved hjælp af håndkraft, såsom håndhjul eller ventilspindler samt elektriske eller pneumatiske styreledninger, bortfalder. Reguleringsnøjag-tigheden er ret høj og ligger på + 0,2 1/min. Den nye reguleringsventil kan også anbringes i rørled-15 ningssystemer med store tværsnit, når der som vist i fig. 4 er udformet flere reguleringsventiler i et eksempelvis skiveformet ventilhus 17. Reguleringsventilen ifølge opfindelsen har et stort anven-del-sesområde. Den kan benyttes til rørledningssystemer inden 20 for vidt forskellige industrigrene, f.eks. til sanitære installationer, husinstallationer, varme-, klima- og køleanlæg samt til centrifugalpumper og andre systemer, hvor det er nødvendigt at holde gennemstrømningen konstant. Patentkrav. 25 ---------------------

1. Reguleringsventil til automatisk at holde gennemstrømningsmængden af fluidum konstant, og som har et i hovedsagen cylindrisk hult ventilhus (1), hvis udløbsåbning (3) har mindre diameter end en f.eks. af en boring (2) dannet indløbsåb-3 0 ning, og hvor der i ventilhuset (1) er en reguleringsblænde (6) af elastisk materiale, som er indspændt ved sin yderrand, og som har passager (8) ved sit omkredsområde og en central gennemløbsåbning (7) og efter det foreliggende fluidumtryk kan DK 168899 B1 nedbøjes frem til en set i strømningsretningen i ventilhuset (1) efter denne anbragt hulskive (4), så passagerne (8) er lukkede, men gennemløbsåbningen (7) står i forbindelse med hulskivens (4) større åbning (5), kendetegnet ved, 5 at hulskiven (4) er kegleformet fordybet på dens påstrøm-ningsside, og at den elastiske reguleringsblænde (6) kan udbøjes under påvirkning af fluidumtrykket til den over en stor flade ligge direkte an mod fordybningens indre flade.

2. Reguleringsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, 10 at reguleringsblænden (6) består af mindst to på kryds liggende og i det mindste i gennemløbsåbningens (7) omkredsområde med hinanden forbundne, f.eks. sammennittede, elastiske metalplader (11,12), som i krydsningspunktet udviser gennemløbsåbningen (7) .

3. Reguleringsventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i hver retning af de over kryds liggende metalplader (11.12) fjederstabelagtigt ligger flere sådanne metalplader (11.12) oven over hinanden.

4. Reguleringsventil ifølge krav 2 eller 3, kendeteg-20 net ved, at de elastiske metalplader (11,12) i det mindste ved deres ydre ender indsnævrer f.eks. trekantformet eller trapezformet, eller metalpladerne (11,12) i deres helhed er udformet rhombeformet.

5. Reguleringsventil ifølge et eller flere af kravene 2 til 4, 25 kendetegnet ved, at forbindelsesnitten (18) danner reguleringsblændens (6) gennemløbsåbning (7).

6. Reguleringsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at reguleringsblænden (6) består af mindst en skiveformet elastisk metalplade (13), som ved periferien har udsparinger 30 (14), fortrinsvis randudsparinger, der virker som passager.

7. Reguleringsventil ifølge et eller flere af kravene 1 til 6, DK 168899 B1 kendetegnet ved, at den elastiske reguleringsblænde (6) består af messing eller ædelstål med høj elastisk deformerbarhed.

8. Reguleringsventil ifølge et eller flere af kravene 1 til 7, 5 kendetegnet ved, at reguleringsblænden (6) og hulskiven (4) ligger an mod hinanden ved deres ydre omkreds og ved hjælp af en klemring (10) i aksial retning er fast inde- spændt i ventilhuset (1) i aksial retning.

9. Reguleringsventil ifølge et eller flere af kravene 1 til 8, 10 kendetegnet ved, at diameteren af hulskivens (4) åbning (5) i hovedsagen svarer til diameteren af ventilhusets (1) udløbsåbning 3.

10. Reguleringsventil ifølge et eller flere af kravene 1 til 9 og til brug ved større fluidumgennemstrømningsmængder, k e n- 15 detegnet ved, at der i et eksempelvis skiveformet ventilhus (17) er udformet to eller flere reguleringsventiler ifølge et eller flere af kravene 1 til 9 ved siden af hinan den.