FI110635B - Läpivirtauksen säätöventtiili - Google Patents

Description

1 110635 Läpivirtauksen säätöventtiili

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen läpivirtauksen säätöventtiiliin.

5 Esimerkiksi lämmityslaitteissa on välttämätöntä säätää nestevirtauk- sia. Tällöin tulee tilavuusvirran olla riippumaton vallitsevasta paine-erosta. Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on esimerkiksi julkaisussa "Recknagel, Sprenger, Hönmann: Taschenbuch fiir Heizungs- und Klimatechnik", painos 92/93, sivu 433, kuviot 223 - 25, esitetty paineenalennuslaitteen ja määräsäätimen sarjakyt-10 kennän muodostamista. Paineenalennuslaite on tällöin venttiili, joka hävittää niin paljon painetta, että määräsäätimen kautta vallitsee vakio paine-ero. Jos näin on asianlaita, silloin muodostuu määräsäätimenä käytetyn venttiilin yhteydessä määrätty yhteys venttiilin asennon ja läpivirtauksen välille.

Määräsäätimenä käytetyssä venttiilissä on tietty nimellisläpivirtaus 15 maksimaalisella aukolla. Tämä suurin mahdollinen läpivirtaama on moniin käyttötapauksiin liian suuri. Tästä syystä tällaisissa määräsäätimissä on monesti laite läpivirtauksen rajoittamiseksi. Läpivirtauksen rajoittaminen saadaan tällöin iskun rajoittamisella. Tämän iskun rajoittamisen avulla on tosin nyt vain enää pienempi säätöalue käytettävissä, mikä on säätöominaisuuksien kannalta epäedul-20 lista.

: Keksintö perustuu tehtävään luoda kompakti läpivirtauksen säätö- : venttiili, joka tekee paineensäätöventtiilinä läpivirtauksen riippumattomaksi pai- . . : ne-erosta, niin että läpivirtaus on venttiilin avaamisasteen yksiselitteinen funktio, . ja jonka läpivirtauksen rajoittaminen on muodostettu niin, että säilytetään täysi 25 säätöalue.

Mainittu tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkeillä. Edullisia sovellutusmuotoja on esitetty alipatenttivaatimuksis-sa.

Piirustuksissa esittää • # 30 kuvio 1 paineensäätöventtiilin leikkauskuvaa, kuviot 2a ja 2b läpivirtausta määräävän poikkileikkauksen kaavioku- .«*·’ via ja ' ’ \ kuvio 3 läpivirtausdiagrammia.

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty paineensäätöventtiiliä, jonka :··: 35 sisääntulotilan 2 läpi virtausväliaine tulee paineensäätöventtiiliin 1 ja jonka ulos- ‘ ‘: menotilan 3 kautta virtausväliaine jälleen lähtee paineensäätöventtiilistä 1, kuten 2 110635 on kuvattu nuolilla. Sisääntulotilan 2 ja ulosmenotilan 3 välissä sijaitsee kaksi sarjaan kytkettyä kuristuskohtaa. Ensimmäinen kuristuskohta muodostetaan kartiosta 4, joka toimii yhdessä kaksivastevaipan 6 ensimmäisen aukon 5 kanssa. Kartio 4 on liikkuvan kaksivastevaipan 6 suhteen, mikä mahdollistaa venttiilin 5 avaamisasteen säätämisen.

Kaksivastevaippa 6 on yhdistetty kiinteästi venttiilinrunkoon 7. Ensimmäistä aukkoa 5 vastapäätä olevalla sivulla kaksivastevaipassa 6 on toinen aukko 8. Tämän aukon 8 suhteen on säätökartio 9 liikkuva. Tämä säätökartio 9 on yhdistetty tangolla 10 kalvoon 11. Tämä kalvo 11 on hydraulisen käyttö-10 koneiston 12 osa, joka ohjaa säätökartiota 9 aukon 8 suhteen. Tämä ohjaus mahdollistetaan siten, että kalvoon 11 vaikuttavat toisaalta sisääntulopaine ja toisaalta kaksivastevaipan 6 sisällä vallitseva paine. Tämän vaikutuksen saavuttamiseksi on ensimmäinen painekammio 13, joka on yhdistetty johdon 14 välityksellä sisääntuloillaan 2. Toinen painekammio 15 on yhdistetty tangossa 10 15 olevan porauksen 16 ja läpiporauksen 17 kautta tilaan 18 kaksoisvastevaipan 6 sisäpuolelle.

Venttiilinrunkoon 7 on yhdistetty ohjauskotelo 19, joka palvelee toisaalta säätökartion 9 ohjausta, toisaalta toimii tukena säätöjousta 20 varten. Tämä säätöjousi 20 määrittelee paine-eron ohjearvon, jolle se säätää tämän lait-:20 teen. Tämä voima summautuu siksi voimaksi, jonka säätökartio 9 aiheuttaa kal-; voile 11. Tätä voimaa vasten suunnattuna on se voima, joka on tuloksena si- : sääntulotilassa 2 vallitsevasta paineesta p1. Jos paine p1 nousee sisääntuloti- Iässä 2, niin nousee myös paine painekammiossa 13. Tämä nouseva paine lii-, kutiaa kalvoa 11 niin pitkälle säätöjousta 20 vasten, kunnes vallitsee voimatasa- 25 paino. Samanaikaisesti liikutetaan kalvon 11 liikkeen vaikutuksesta tangon 10 kautta säätökartiota 9 aukon 8 suuntaan, niin että paine p2 kaksoisvastevaipan 8 sisäpuolella, siis tilassa 18, nousee samassa määrin kuin paine p1 sisääntulo-tilassa 2. Vastaavasti pysyy paine-ero sisääntulotilan 2 ja tilan 18 välillä vakiona.

Varsinaisena säätöelimenä läpivirtausta varten toimii tämä ensim-30 mäinen kuristuskohta. Keksinnön mukaan tämä ensimmäinen kuristuskohta on muodostettu niin, että läpivirtauksen rajoittaminen ilman iskun rajoittamista on ,···’ mahdollista, niin että aina voi tapahtua täysi isku, mikä on suotuisaa säätöomi- naisuuksien kannalta. Tämä saadaan kartion 4 muodon avulla.

. . Säätöelin läpivirtausta varten muodostuu tästä kartiosta 4, joka on 35 kiinnitetty venttiilikaraan 21. Venttiilikaran 21 aksiaalisen liikkeen kautta voidaan ' tunnetulla tavalla muuttaa läpivirtausta. Tätä varten toimii kuviossa 1 esittämättä 3 110635 jätetty mielivaltaista rakennustapaa oleva venttiilin käyttökoneisto. Tämä venttiilin käyttökoneisto mahdollistaa karan iskun H kahden pääteasennon "suljettu" ja "täysin auki" välillä. Venttiilin käyttö on yleensä jatkuva, niin että näiden pää-teasentojen välissä mielivaltaiset väliasennot ovat mahdollisia.

5 Keksinnön mukaisesti kartio 4 muodostuu venttiilikarassa 21 jäykästi olevasta ensimmäisestä kartio-osasta 22 ja tämän suhteen aksiaalisesti eri lailla paikoitettavasta toisesta kartio-osasta 23. Etäisyys ensimmäisen kartio-osan 22 ja toisen kartio-osan 23 välillä on tämän kautta muutettavissa. Tämän suhteellisen paikoitettavuuden toteutustapa voi olla erilainen. Kuviossa 1 on esitetty yksi 10 mahdollinen toteutustapa. Tällöin on venttiilikarassa 21 kierteet 24 sillä alueella, jossa toinen kartio-osa 23 on. Kartio-osan 23 sisäporauksessa on siihen sopiva kierre. Kartio-osaan 23 on kiinnitetty tappi 25, joka tarttuu ohjausuraan 26, joka on työstetty pulttiin 27. Pultti 27 on yhdistetty kiinteästi kaksivastevaippaan 6.

Tällä sovituksella saavutetaan se, että venttiilikaran 21 kiertoliikkeen 15 yhteydessä etäisyys ensimmäisen kartio-osan 22 ja toisen kartio-osan 23 välillä muuttuu. Kierrettäessä yhdessä suunnassa etäisyys suurenee ja kierrettäessä vastakkaisessa suunnassa etäisyys pienenee.

Kuvioissa 2a ja 2b, joissa samat viitenumerot kuin kuviossa 1 myös merkitsevät samoja osia, on esitetty tällä tavalla syntyneitä erilaisia etäisyyksiä 20 kartio-osien 22, 23 välillä. Venttiilikaraan 21 yhdistetyn alemman kartio-osan 22 :. I w · samassa asennossa ylemmän kartio-osan 23 asemat ovat erilaiset. Kuviossa 2a : on kahden kartio-osan 22, 23 välinen etäisyys suuri, kuviossa 2b se on olennai- sesti pienempi. Tästä seuraa, että huolimatta samasta karan asennosta läpivir-. . ·. taus kuvion 2b tapauksessa on pienempi kuin kuvion 2a tapauksessa.

.·" 25 Kartio-osien 22, 23 välisen etäisyyden säätäminen venttiilikartion 21 kiertoliikkeellä (kuvio 1) saadaan siten, että venttiilikara 21 on yhdistetty kiinteästi hammaspyörään 28. Tämän hammaspyörän 28 hammaskehä tarttuu akselille 29 kiinnitettyyn kierukkapyörään 30. Akselia 29 käytetään joko käsin tai edullisesti esittämättä jätetyllä säätömoottorilla. Säädön motorointi mahdollistaa kau-30 kosäädön. Täten voi säädin aiheuttaa säädön. Tämä on suurehkoissa laitoksis-.. sa edullista, kun tulee ohjata useita läpivirtauksen säätöventtiilejä 1. Siten on esimerkiksi mahdollista suorittaa tilavuusvirran rajoittaminen kauko-ohjatusti ’ ‘keskuksen kautta. Tämä ratkaisu avaa uusia mahdollisuuksia suurempien laitosten keskitetyssä ohjauksessa. Niin esimerkiksi kaukolämpölaitos aiheuttaa tila-35 vuusvirran maksimaalisen rajoittamisen kuluttajalle ja siten reagoida erityisiin ti- 4 110635 lanteisiin kuten epätavallisiin kylmäkausiin tai kaukolämpölaitoksen tehon pienenemiseen.

Kuvattu läpivirtauksen säätöventtiili 1 järjestetty niin, että se venttiilin käyttölaitteen ollessa pois toiminnasta itsetoimisesti menee pääteasentoon "sul-5 jettu". Tätä varten toimii tunnetulla tavalla puristusjousi 31, joka tukeutuu toisaalta venttiilinpesään 7 ja toisaalta venttiilinkaraan 21 yhdistettyyn puristuslevyyn 32.

Täydellisyyden vuoksi mainittakoon vielä, että säätökartiossa 9 on poraus 33, joka toimii paineen alentamiseksi. Tämän paineen alentamisen kaut-10 ta kompensoidaan tunnetulla tavalla säätökartioon 9 vaikuttavaa voimaa.

Kuviossa 3 on esitetty läpivirtauskaavio. Käyrillä on esitetty läpivirtauksen riippuvuus karan iskusta. Ensimmäinen käyrä A esittää läpivirtauksen ominaiskäyrää kuvion 2a mukaisessa kahden kartio-osan suuren etäisyyden tapauksessa ja toinen käyrä B esittää kuvion 2b mukaisen pienemmän etäisyyden 15 tapausta.

Nimellisläpivirtaus läpivirtauksen säätöventtiilin 1 läpi määräytyy suurimman säädettävän kartio-osien 22, 23 etäisyyden kautta venttiilikaran 21 lop-puasentoon verrattuna suurimman iskun yhteydessä. Kartio-osien 22, 23 etäisyyttä pienentämällä tapahtuu venttiilikaran koko säätöalueella vaikuttava läpivir-:.,.' 20 tauksen pienentyminen.

Sekä kartio-osien 22, 23 suurimman mahdollisen etäisyyden tapauk-: :*· sessa että myös jokaisella pienemmällä etäisyydellä venttiilikaran 21 täysi isku on käytettävissä. Täten saavutetaan se, että venttiilikaran 21 täysi siirtoalue on . . · käytettävissä, myös täysi säätöalue.

Claims (7)

110635 5

1. Ensimmäisellä kuristuskohdalla (8, 9) varustettu läpivirtauksen säätöventtiili (1), jonka välityksellä paine-ero toisen kuristuskohdan (4, 5) poikki 5 on säädettävissä vakioarvoon, jolloin tämä säätäminen tapahtuu hydraulisen käyttökoneiston (12) välityksellä, jossa on kalvo (11), jonka toinen sivu muodostaa ensimmäisen painekammion (13) seinämän, joka painekammio (13) on yhdistetty läpivirtauksen säätöventtiilin (1) sisääntulotilaan (2) ja jonka toinen sivu muodostaa toisen painekammion (15) seinämän, joka painekammio (15) on yh-10 distetty toisen kuristuskohdan (4, 5) takana olevaan tilaan (18), jolloin tämä kalvo (11) on yhdistetty tangolla (10) säätökartioon (9), joka on ensimmäisen kuristuskohdan (8, 9) komponentti, tunnettu siitä, että a. toinen kuristuskohta (4, 5) on sijoitettu samaan venttiilinpesään (7) kuin ensimmäisen kuristuskohta, 15 b. että toisessa kuristuskohdassa (4, 5) on venttiilikaran (21) välityk sellä venttiilin käyttökoneiston avulla portaattomasti aukon (5) suhteen aksiaali-sesti siirrettävä kartio (4), c. joka muodostuu ainakin kahdesta toistensa suhteen siirrettävästä yksittäisosasta (22, 23), . 20 d. joiden etäisyyden kautta toisen kuristuskohdan (4, 5) tehollinen | [ poikkileikkaus on muutettavissa.

: 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen läpivirtauksen säätöventtiili (1), tunnettu siitä, että kartio-osa (22) on yhdistetty jäykästi venttiilikaraan (21), . samalla kun toinen kartio-osa (23) on kiinnitetty venttiilikaraan (21) aksiaalisesti .v 25 siirrettävästi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen läpivirtauksen säätöventtiili (1), tunnettu siitä, että toisen kartio-osan (23) sisäporauksessa on kierteitys, joka tarttuu venttiilikaralla (21) olevaan kierteitykseen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen läpivirtauksen säätöventtiili (1), 30 tunnettu siitä, että toista kartio-osaa (23) pidetään niin, että se venttiilikaran :, (21) kiertymisen yhteydessä ei voi kiertyä mukana.

/* 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen läpivirtauksen säätöventtiili (1), , ’ ’ ’ tunnettu siitä, että muodostetaan kiertymisen varmistus toiselle kartio-osalle » . . (23) kartio-osaan (23) kiinnitetyllä tapilla (25), joka tarttuu venttiilinpesän (7) suh- 1 teen kiinnitettyyn uraan (26). 6 110635

6. Jonkin patenttivaatimuksista 2 - 5 mukainen läpivirtauksen säätö-venttiili (1), tunnettu siitä, että etäisyyden säätö kartio-osien (22, 23) välillä tapahtuu kiertoliikkeellä, joka lähtien kiertyvästä akselista (29), johon on kiinnitetty kierukkapyörä (30), on siirrettävissä venttiilikaraan (21) kiinnitetyllä hammas- 5 pyörällä (28), joka on kytkennässä kierukkapyörän (30) kanssa, venttiilikaraan (21).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen läpivirtauksen säätöventtiili (1), tunnettu siitä, että servomoottorin akseli (29) on pantavissa kiertoliikkeeseen ja että servomoottori on ohjattavissa säätimellä. • · « » 7 Patentkrav 110635