DK201570804A1

DK201570804A1 - Balanceret reguleringsventil

Info

Publication number: DK201570804A1
Application number: DKPA201570804A
Authority: DK
Inventors: Hauke Torp; Thyge Rahbæk Dueholm
Original assignee: Müller Gas Equipment As
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2017-06-26
Also published as: EP3384190A1; US10724650B2; EP3384190B1; WO2017092772A1; EP3384190A4; US20180355998A1; DK179057B1

Abstract

Den foreliggende opfindelse angår en balanceret reguleringsventil for regulering af et medie, eksempelvis en inert gasart, hvor reguleringsventilen omfatter et ventilhus, sammensat af mindst to ventilhusdele, hvori der er en tilgangsåbning for et tilgangstryk, og en afgangsåbning for et afgangstryk, hvor der i ventilhuset yderligere er en tilgangsåbning for et pilottryk, hvor reguleringsventilen yderligere omfatter i det mindste ét fjederelement og ét ventilstempel, hvor ventilstemplet, via et ventilsæde med et sædeareal, i en første position lukker for tilgangsåbningen, og hvor tilgangstrykket virker på det nævnte sædeareal på ventilstemplet og i modsat retning som det omtalte fjederelement. Det nye ved en reguleringsventil ifølge opfindelsen er, at ventilstemplet omfatter yderligere en boring, således at tilgangstrykket gennem den nævnte boring yderligere virker på et andet areal og i samme retning som det omtalte fjederelement, hvor der på tilgangstryksiden er arrangeret det nævnte ventilsæde og alene ét yderligere pakningselement mellem nævnte ventilstempel og nævnte ventilhus.

Description

Titel: Balanceret reguleringsventil Opfindelsens omrade

Den foreliggende opfindelse angar en balanceret reguleringsventil for regulering af et medie, eksempelvis en inert gasart, hvor reguleringsventilen omfatter et ventilhus, sammensat af mindst to ventilhusdele, hvori der er en tilgangsabning for et tilgangs-tryk, og en afgangsabning for et afgangstryk, hvor der i ventilhuset yderligere er en tilgangsabning for et pilottryk, hvor reguleringsventilen yderligere omfatter i det mindste ét fjederelement og ét ventilstempel, hvor ventilstemplet, via et ventilsaede med et saedeareal, i en forste position lukker for tilgangsabningen, og hvor tilgangs-trykket virker pa det naevnte saedeareal pa ventilstemplet og i modsat retning som det omtalte fjederelement.

Beskrivelse af kendt teknik

Det er almindelig kendt at anvende gasser af forskellige typer, eksempelvis inerte gas-ser, i forbindelse med slukning af brande. Virkningen indtraeffer typisk, idet ilt for-traenges fra omradet, hvorved branden sa at sige kvaeles og dpr. Nogle typer af gas reagerer desuden kemisk med ilt og/eller rpggasser i rummet, mens endnu andre typer af gasser virker reducerende pa flammetemperaturen, hvorved flammerne slukkes.

Der kan eventuelt anvendes medier/gasser som eksempelvis kuldioxid, argon eller nitrogen eller en blanding heraf, som er tilpasset med hensyn til egenskaber, saledes at eksempelvis elektronisk udstyr ikke pavirkes og/eller beskadiges unpdigt. Andre typer af gasser vil ogsa kunne anvendes, safremt de ikke tilfprer branden naering. Saerligt i serverrum og andre rum med IT-udstyr anvendes disse metoder og systemer til brand-slukning.

Et system omfatter typisk en trykflaske eller et batteri af trykflasker, som er indbyrdes forbundne og som er forsynet med en reguleringsventil, der ved aktivering udleder enten hele den maengde gas, der er i trykflaskeme, eller en del heraf, via et rprsystem og via et antal dyser i det eller de aktuelle rum. Systemet kan vaere arrangeret i selve rummet, men vil ofte vaere placeret pa et tilgaengeligt sted uden for selve det eller de rum, hvor brandslukningssystemet skal virke.

Da der er tale om et sikkerhedssystem er det af allerst0rste betydning, at systemet er palideligt, og at det virker efter hensigten i forbindelse med en opstaet brand. Fiere af de kendte losninger anvender et pilottryk til at aktivere en eller fiere reguleringsventiler i forbindelse med brand. Dette pilottryk tilfores typisk fra en trykflaske i systemet eller fra en ekstern trykkilde. Andre systemer kan vaere indrettet til at kunne aktiveres uden pilottryk, og aktivering kan endvidere ske pa baggrund af input fra en eller fiere sensorer eller manuelt.

Faelles for de kendte reguleringsventiler til sadanne applikationer er, at de ofte er ret voluminpse og konstrueret med mange pakninger, typisk i form af O-ringe, saerligt i hpjtryksdelen. Dette 0ger risikoen for laekage, samt at friktionen som skal overvindes under aktivering og brug bliver 0get. Denne 0gede friktion medf0rer en mere uensartet regulering, da friktionen bevirker, at ventilen vil ’’springe” imellem de forskellige stil-linger pa grund af et behov for at lpsrive ventilstemplet fra den aktuelle position. For at fa en ensartet regulering, konstrueres de kendte ventiler ofte med st0rre ventilstem-pler saledes, at der kan opnas stprre arealer og dermed stprre kraefter. Saledes prpver man at opveje friktionens indflydelse, men den 0gede laekagerisiko forbliver uaendret.

Fra EP 2557344 Al kendes et eksempel pa en balanceret reguleringsventil for regulering af et medie, hvor reguleringsventilen omfatter et ventilhus med en tilgangsabning for et tilgangstryk, og en afgangsabning for et afgangstryk, hvor reguleringsventilen yderligere omfatter et ventilstempel, der via et ventilsaede med et saedeareal, i en f0rste position lukker for tilgangsabningen og hvor ventilstemplet yderligere omfatter en boring, saledes at tilgangstrykket gennem boringen yderligere virker pa et andet areal modsat saedearealet.

Der er derfor et stort behov for en lpsning, som kan leve op til de aktuelle krav om palidelighed og som samtidig er driftsikker og effektiv. En sadan l0sning kan med fordel vaere mindre, og kan vaere konstrueret saledes, at den kan beskyttes under en standardiseret beskyttelseskappe, nar den er monteret pa en trykflaske.

Det er formalet med opfindelsen at angive en driftsikker og effektiv balanceret regule-ringsventil, hvor reguleringsventilen er kompakt og omfatter et minimum af pakninger pa hpjtrykssiden samt en tilslutning for et pilottryk, for aktivering og styring af regule-ringsventilens afgangstryk.

Beskrivelse af opfindelsen

Som naevnt indledningsvist angar den foreliggende opfindelse en balanceret regule-ringsventil for regulering af et medie, eksempelvis en inert gasart, hvor regulerings-ventilen omfatter et ventilhus sammensat af mindst to ventilhusdele, hvori der er en tilgangsabning for et tilgangstryk, og en afgangsabning for et afgangstryk, hvor der i ventilhuset yderligere er en tilgangsabning for et pilottryk, hvor regulering sventilen yderligere omfatter i det mindste ét fjederelement og ét ventilstempel, hvor ventil-stemplet, via et ventilsaede med et saedeareal, i en fprste position lukker for tilgangs-abningen, og hvor tilgangstrykket virker pa det naevnte saedeareal pa ventilstemplet og i modsat retning som det omtalte fjederelement.

Det nye ved en reguleringsventil ifplge opfindelsen er, at ventilstemplet yderligere omfatter en boring, saledes at tilgangstrykket gennem den naevnte boring yderligere virker pa et andet areal og i samme retning som det omtalte fjederelement, og hvor der pa tilgangstryksiden er arrangeret det naevnte ventilsaede og alene ét yderligere pak-ningselement mellem naevnte ventilstempel og naevnte ventilhus.

Med begrebet pakningselement menes der en pakning, der kan vaere sammensat af fiere deleelementer, eksempelvis en fjedrende O-ring og en anlaegsring af PTFE, hvor pakningselementet dog stadig virker som én selvstaendig pakning. I den foreliggende opfindelse vil kraefteme fra tilgangstrykket pa reguleringsstemplet tilnaermelsesvis vaere i balance, da de kraefter, som tilgangstrykket pavirker det fprste areal med, tilnaermelsesvis bliver ophaevet af de kraefter, som tilgangstrykket pavirker det andet areal med. Da tilgangstrykket saledes har vaesentligt mindre indflydelse pa reguleringsstemplet, fas en mere ensartet regulering nar trykflaskeme, som mediet bliver ledt ud af, tpmmes, og tilgangstrykket dermed falder. Derudover er fjederen i princippet alene npdvendig for at sikre, at regulering sventilen er i en bestemt position, nemlig lukket, nar ventilen er trykl0s. Dermed kan fjederen typisk vaelges i en mindre dimension. I en variant af en balanceret reguleringsventil ifplge opfindelsen kan de to tilnaermel-sesvis identiske arealer vaere med en forskel i stprrelsesorden mellem cirka 0,7 og 1,3 i forhold til hinanden. Hermed kan en endnu mindre dimension af reguleringsventilen opnas.

En yderligere og betydningsfuld fordel er, at hpjtrykssiden af reguleringsventilen kan konstrueres med kun én taetning eller pakning, typisk i form af en O-ring med en lille diameter pa hpjtrykssiden. Fordelen herved er, at der i reguleringsventilen er markant mindre friktion. Sa fa og sa sma O-ringe som muligt medfprer en ringere friktion i ventilen og ogsa en mindre risiko for laekage, da der er faerre potentielle laekagesteder. Yderligere har en reguleringsventil ifplge opfindelsen en pakningsskrue, der fikserer en saedepakning i ventilstemplet. Herved bliver det muligt at udskifte saedepakningen efter behov. I en foretrukken variant af en balanceret reguleringsventil ifplge opfindelsen kan den naevnte tilgangsabning for et pilottryk vaere direkte eller indirekte forbundet til samme medie, trykflaske eller batteri af trykflasker, som er forbundet til reguleringsventilens tilgangsabning for et tilgangstryk. Pilottrykket stammer saledes fra flasken eller fra forbundne flasker i et batteri og ikke fra en ekstem trykkilde, hvilket medfprer en st0r-re driftssikkerhed, samtidig med at systemet bliver mere simpelt og billigere.

En foretrukken udf0relse af en balanceret reguleringsventil if0lge opfindelsen omfat-ter, at pilottrykket reguleres af en reguleringsmekanisme, hvor reguleringsmekanis-men omfatter ét eller fiere reguleringstrin, eksempelvis en 1-trins eller en 2-trins regulator, hvor naevnte reguleringsmekanisme er indrettet til at afgive et tilnaermelsesvist konstant pilottryk, uafhaengigt af den naevnte reguleringsmekanismes tilgangstryk. Med en sadan 1-trins eller 2-trins regulator kan man opna, at pilottrykket forbliver konstant selv nar en trykflaske er fyldt med et medie med et tryk pa eksempelvis 300 bar, og ogsa nar trykflasken er naesten torn ved eksempelvis 10 bar. For at opna et konstant afgangstryk fra den balancerede reguleringsventil kraeves der et konstant pilottryk. I en variant af en balanceret reguleringsventil ifplge opfindelsen kan det regulerede pilottryk eksempelvis vaere mindre end 0,05 gange det maksimale tryk i mediet, tryk-flasken eller i batteriet af trykflasker, som er forbundet til reguleringsventilen. I endnu en variant af en balanceret reguleringsventil ifplge opfindelsen kan reguleringsventilen omfatte manuelle aktiveringsmidler, eksempelvis et simpelt betjenings-greb. Herved er der mulighed for at foretage en manuel betjening af det aktuelle ud-styr, hvilket eksempelvis kan vaere npdvendigt ved fejl pa de elektriske aktiveringsmidler. I en variant af en balanceret reguleringsventil ifplge opfindelsen kan reguleringsventilen omfatte elektriske aktiveringsmidler, hvor de elektriske aktiveringsmidler omfatter en eller fiere sensorer. Der er herved mulighed for at kunne udlpse eksempelvis en brandslukning ved hjaelp af signaler fra en sensor, sasom en sensor, der er fplsom overfor rpg eller varme. Det ma dog forventes, at langt de fleste installationer yderli-gere vil omfatte manuelle aktiveringsmidler. I en variant ifplge opfindelsen kan de naevnte aktiveringsmidler vaere indrettet til pa én gang at udlpse fiere balancerede reguleringsventiler. Dette opnas ved at forbinde et elektrisk og/eller manuel aktiveringsmiddel til tilgangsabningen for pilottrykket pa fiere balancerede reguleringsventiler. Ved at foretage en udlpsning af det naevnte aktiveringsmiddel, kan fiere reguleringsventiler pa fiere trykflasker eller batterier af trykflasker aktiveres samtidigt, saledes at en brand hurtig og sikkert bringes til ophpr.

Kort beskrivelse af tegningen

En mulig variant af opfindelsen er efterfplgende beskrevet naermere under henvisning til de tilhprende tegninger.

Fig. 1 viser et tvaersnit af en balanceret reguleringsventil, der er lukket.

Fig. 2 viser et tvaersnit af en balanceret reguleringsventil, der er aben.

Fig. 3 viser et tvaersnit af en balanceret reguleringsventil, hvor de respektive dia-metre er illustreret. I beskrivelsen af figurerne vil identiske eller tilsvarende elementer blive betegnet med samme henvisningsbetegnelse i de forskellige figurer. Der vil saledes ikke npdvendig-vis blive givet en forklaring af alle detaljer i forbindelse med hver enkelt figur eller udfprelsesform.

Detaljeret beskrivelse af opfmdelsen 1 fig. 1 ses et tvaersnit af en balanceret reguleringsventil 1, der er lukket, hvilket er illustreret med den gra fyldfarve i dele af ventilen. Reguleringsventilen 1 omfatter et ventilhus 2, hvor der i ventilhuset 2 er en tilgangsabning 3 for et tilgangstryk, en af-gangsabning 4 for et afgangstryk og en tilgangsabning 5 for et pilottryk. Yderligere omfatter reguleringsventilen 1 et fjederelement 6, der virker mellem selve ventilhuset 2 og et ventilstempel 7, hvor ventilstemplet 7 omfatter en saedepakning 8, der sammen med ventilhuset 2 danner selve ventilsaedet. I ventilstemplet 7 er der arrangeret en boring 9 og i forlaengelse af denne boring 9 er der monteret en pakningsskrue 13, som fikserer den udskiftelige saedepakning 8 til ventilstemplet 7. I tilfaelde af, at saedepak-ningen 8 skal skiftes, adskilles ventilhuset 2 som er sammensat af mindst to ventilhus-dele. Herefter afmonteres pakningsskruen 13, saledes at saedepakningen 8 kan udskif-tes.

Ventilstemplet 7 er forsynet med kun én yderligere pakning 12 pa de dele af ventilstemplet 7, der pavirkes af tilgangstrykket, som ofte vil vaere pa op til 300 bar, hvorfor det er fordelagtigt at have kun én pakning 12, hvorved en mindre friktion imellem de respektive dele opnas. Pa de dele af ventilstemplet 7, der alene udsaettes for afgangs-trykket er der arrangeret yderligere pakninger 14.

Som det fremgar af figuren virker mediet pa et fprste areal 10 og pa et andet areal 11 pa ventilstemplet 7, idet mediet via boringen 9 og pakningsskruen 13 fordeler sig. De to arealer 10, 11 er med en beskeden forskel i stprrelse og reguleringsventilen 1 er herved balanceret og holdes i én bestemt position af fjederelementet 6. Ved aktivering af ventilen tilfOres der i tilgangsabningen 5 et pilottryk, hvorved ventilstemplet pavir- kes pa et areal 15, og saledes opvejer den kraft, der hidrprer fra tilgangstrykket og fra fjederelementet 6.

Fig. 2 viser et tvaersnit af en balanceret reguleringsventil 1, der er aben, idet der tilfp-res et pilottryk via tilgangsabningen 5 for pilottryk. Mediet tillades nu at strpmme over ventilsaedet og gennem abninger 16 i ventilstemplets sider og ud gennem af-gangsabningen 4 i ventilhuset 2. Da reguleringsventilen jo er balanceret kraeves der alene et meget beskedent pilottryk til aktivering. Afgangstrykkets stprrelse bestemmes af pilottrykkets stprrelse, hvor pilottrykket dog er forholdsvis meget mindre end af-gangstrykket. Den balancerede reguleringsventil er saledes anvendelig til forskellige afgangstryk ved blot at aendre pilottrykket.

Fig. 3 viser et tvaersnit af en balanceret reguleringsventil, hvor de respektive diametre er illustreret. Nar reguleringsventilen er lukket virker trykket fra mediet pa de arealer, der dannes af Dl og D2. Da de to diametre er tilnaermelsesvis lige store - eller er med en ringe forskel - opstar der en form for ligevaegt eller ganske beskeden overvaegt til én af sideme. Er Dl stprre end D2 vil tilgangstrykket pavirke ventilstemplet 7 i mod-sat retning af kraften fra fjederelementet 6, mens det omvendte er tilfaeldet, safremt Dl er mindre end D2. Fjederelementet 6 er dimensioneret i forhold til Dl og D2, saledes at et foretrukket pilottryk er nodvendigt for at aktivere reguleringsventilen 1. Pilottrykket virker pa det ringareal, der dannes af D5 og D3. Nar reguleringsventilen 1 er aben virker afgangstrykket pa ringarealet, der dannes af D4 og D3 samt i mindre omfang af D2 og Dl. Afgangstrykket modvirker saledes pilottrykket og derved regu-leres det afgangstryk, der forlader afgangsabningen 4. I den viste variant af en balanceret reguleringsventil ifolge opfindelsen er der lagt vaegt pa at angive opfindelsen sa enkelt som muligt og det er klart, at en fagmand vil kunne tilvejebringe tilsvarende balancerede reguleringsventiler, der ser anderledes ud, men som stadig ligger indenfor opfindelsens beskyttelsesomfang, som angivet i de nedenstaende patentkrav.

Claims

1. En balanceret reguleringsventil (1) for regulering af et medie, eksempelvis en inert gasart, hvor reguleringsventilen (1) omfatter et ventilhus (2) sammensat af mindst to ventilhusdele, hvori der er en tilgangsabning (3) for et tilgangstryk, og en afgangsabning (4) for et afgangstryk, hvor der i ventilhuset (2) yderligere er en tilgangsabning (5) for et pilottryk, hvor regulering sventilen (1) yderligere omfatter i det mindste ét fjederelement (6) og ét ventilstempel (7), hvor ventilstemplet (7), via et ventilsaede med et saedeareal, i en forste position lukker for tilgangsabningen (3), og hvor tilgangstrykket virker pa det naevnte saedeareal (10) pa ventilstemplet (7) og i modsat retning som det omtalte fjederelement (6), kendetegnet ved, at ventilstemplet (7) yderligere omfatter en saedepakning (8) samt en boring (9), saledes at tilgangstrykket gennem den naevnte boring (9) yderligere virker pa et andet areal (11) og i samme retning som det omtalte fjederelement (6), og hvor der pa tilgangstryksiden er arrangeret det naevnte ventilsaede og alene ét yderligere pakningselement (12) mellem naevnte ventilstempel (7) og naevnte ventilhus (2).

2. En balanceret regulering sventil (1) ifdlge krav 1, kendetegnet ved, at naevnte tilgangsabning (5) for et pilottryk er direkte eller indirekte forbundet til samme medie, trykflaske eller batteri af trykflasker, som er forbundet til tilgangsabningen (3) for et tilgangstryk.

3. En balanceret regulering sventil (1) ifolge et hvilket som helst af kravene 1 og 2, kendetegnet ved, at pilottrykket reguleres af en reguleringsmekanisme, hvor regu-leringsmekanismen omfatter ét eller fiere reguleringstrin, eksempelvis en 1-trins eller en 2-trins regulator, hvor naevnte reguleringsmekanisme er indrettet til at afgive et tilnaermelsesvist konstant pilottryk uafhaengigt af den naevnte reguleringsmekanismes tilgangstryk.

4. En balanceret regulering sventil (1) ifolge et hvilket som helst af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at regulering sventilen (1) omfatter manuelle aktiveringsmidler, eksempelvis et simpelt betjeningsgreb.

5. En balanceret reguleringsventil (1) if0lge et hvilket som helst af kravene 1 til 3 kendetegnet ved, at reguleringsventilen (1) omfatter elektriske aktiveringsmidler, hvor de elektriske akti vering smidler omfatter en eller fiere sensorer.

6. En balanceret regulering sventil (1) if0lge et hvilket som helst af kravene 4 og 5, kendetegnet ved, at de naevnte akti vering smidler er indrettet til pa én gang at udl0-se et flertal af balancerede reguleringsventiler.

7. En balanceret regulering sventil (1) if0lge et hvilket som helst af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at st0rrelsesforholdet mellem det f0rste (10) og det andet (11) areal er mellem 0,7 og 1,3.