FI57667B - Automatisk styranordning - Google Patents

Description

RSS^l [Bl (11)KuuLUTusjULKAisu 57667 ASTa L J 11υ UTLÄGGN I NGSSKRIFT ^ C (4S) Γ-. I :r. tti . ..· : . '0 .:7 ’770 (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 g 05 D 9/00 // E 03 Ϊ 5/10

SUOMI —FIN LAND (21) Pw«ttll»k«m»-.l*«t«nttn*6knlni 29U5/7U

(22) Hkktmitpllvl—AMttknlnpd«| 10.10.7^+ (23) AlkupUvt—GHtighatadag 10.10.7^ (41) Tullut |ulkl««ksl — 8llvlt off«ntllj 11. OU. 76

PmtmttU j. rekisterihallitut Nihttvlkdp™ |. kuuLju.w™

Patent* och registerstyrelsen f Antakan uthgd och uti^krutm pubiicwad 30.05.80

(32)(33)(31) Pyydetty utuolkuu»—B*gtrd prlorltM

(71) 0y Wartsila Ab, Värtsilä, FI; Sörnäisten rantatie 9-11> 00530 Helsinki 53, Suomi-Finland(FI) (72) Martti Varis, Leppävaara, Suomi-Finland(FT) (5^) Automaattinen ohjauslaite - Automatisk styranordning .Keksinnön kohteena on alipaineviemäriin kytketyn jäteveden keräi-lysäiliön automaattinen, nestepinnan korkeuden ohjaama ohjauslaite mainitun säiliön jaksottaiseksi tyhjentämiseksi.

Keräilysäiliön jaksottaisen tyhjentämisen ohjaamiseksi on tunnettua käyttää sähköisiä ohjauslaitteita, jotka pinnan korkeusantu-rin ohjaamina tarpeen vaatiessa aiheuttavat säiliön tyhjentämisen. Yleensä ei kuitenkaan haluta käyttää sähköä sellaisessa järjestelmässä joka muutenkin toimii ilman sähköä. Esimerkiksi sani-teettialalla tarvitaan paljon* säätötoimintaa, mutta vältetään määrätietoisesti sähköisten laitteiden käyttämistä, koska tämä monimutkaistaisi saniteettilaitteiden rakennetta ja asentamista. Tunnetaan myös uimuriohjattuja, mekaanisia ohjauslaitteita. Näiden toimintavarmuus ei kuitenkaan yleensä täytä aiipainetekniikan vaatimuksia.

Keksinnön tarkoituksena on luoda saniteettijärjestelmälle ja nimenomaan alipaineviemäriin kytketylle saniteettijärjestelmälle 2 57667 sopiva keräilysäiliö, jonka jaksottainen tyhjentäminen voidaan aikaansaada tarkasti ja luotettavasti käyttämättä sähköisiä säätöjärjestelmiä. Keksintö on tunnettu siitä, että automaattinen ohjauslaite on pneumaattisesti toimiva, sopivimmin ulkoilman painetta ja alipaineviemärissä vallitsevaa alipainetta hyväkseen käyttävä laite, jolla on kaksi viritysaluetta, joista sinänsä tunnetulla tavalla toinen vastaa alinta haluttua nestepinnan korkeutta ja toinen ylintä haluttua nestepinnan korkeutta, ja että ohjauslaitteen toiminta viimeksi mainitulla viritysalueella on järjestetty aiheuttamaan keräilysäiliön alipaineviemäriin kytketyn paineella ohjattavan tyhjennysventtiilin avautumisen ja ohjauslaitteen toiminta ensinmainitulle viritysalueella on järjestetty aiheuttamaan mainitun tyhjennysventtiilin sulkeutumisen. Käyttämällä kahta viritysaluetta saadaan tarkempi ja luotettavampi toiminta kuin yleensä mekaanisia tai tavanomaisia pneumaattisia ohjauslaitteita käyttäen. Laitteen toimintavarmuutta voidaan myös parantaa siten, että kummallakin viritysalueella on toisen viri-tysalueen anturin toiminnasta riippumatta toimiva anturi, esimerkiksi uimuri, joka antaa ohjauslaitteelle tarvittavat ohjausim-pulssit. Näin ollen voidaan ohjauslaite jakaa kahteen osaan, joiden kummankin toiminta on mahdollisimman yksinkertainen ja helposti hallittavissa.

Eräässä sovellusmuodossa keksinnön mukainen ohjauslaite toimii pneumaattisesti käyttäen hyväkseen ulkoilman painetta ja keräily-säiliöön liitetyssä alipaineviemärissä vallitsevaa alipainetta. Näiden kahden eri paineen avulla on mahdollista aikaansaada kaikki tarvittavat paine-erot, joiden avulla tarvittavat liikkeet saadaan helposti aikaan käyttämällä tunnettuja, hyvin yksinkertaisia elimiä.

Keräilysäiliön tyhjennysventtiilinä voidaan edullisesti käyttää paineohjattua venttiiliä, joka avautuu, kun sen toimilaitteeseen johdetaan alipainetta ja sulkeutuu, kun sen toimilaitteeseen johdetaan ulkoilman painetta. Täten on tälläisen tyhjennysventtiilin sulkeminen helppo ja varmatoiminen. Venttiilin avaaminen on mahdollista vain silloin, kun alipainetta on käytettävissä. Tämä onkin edullista, koska venttiilin avaaminen olisi epätarkoituksenmukaista, jos alipaineviemärissä ei vallitsisi alipainetta.

3 57667

Eräs suosittu sovellusmuoto käsittää kaksi apulaitetta, joista toinen on järjestetty yhdistämään tyhjennysventtiilin toimilaite alipainejärjestelmään ja toinen on järjestetty ylläpitämään ylemmän viritysalueen anturin aikaansaamaa ohjaustilannetta myös nestepinnan laskemisen jälkeen mainitun ylemmän anturin viritysalu-een alapuolella, kunnes tilanne muuttuu nestepinnan saavutettua alemman anturin viritysalueen. Apulaitteiden avulla saavutetaan se etu, että anturin ei tarvitse olla tyhjennysventtiilin välittömässä läheisyydessä. Edullinen keksinnön mukainen sovellusmuoto saavutetaan järjestämällä anturien toiminnat siten, että nestepinnan noustessa, alemman viritysalueen anturi on järjestetty sulkemaan tyhjennysventtiilin toimilaitteen yhteys ulkoilmaan ja ylemmän viritysalueen anturi on järjestetty päästämään ilmaa apulaitteeseen, joka yhdistää tyhjennysventtiilin toimilaitteen ali-paineviemärin alipainejärjestelmään. Tällä tavoin varmistetaan keräilysäiliön oikea-aikainen tyhjennyksen alkaminen luotettavasti. Jotta tyhjennystoiminta jatkuisi, kunnes nestepinta laskee alemman viritysalueen anturin toiminta-alueelle, keksinnön mukaista ohjauslaitetta voidaan edelleen kehittää siten, että ylemmän viritysalueen anturin aikaansaamaa ohjaustilannetta ylläpitävä apulaite on yhdistetty tyhjennysventtiilin toimilaitteeseen siten, että siinä venttiilin ollessa auki vallitseva alipaine pääsee vaikuttamaan myös apulaitteeseen, sekä on yhdistetty samanaikaisesti ulkoilman paineeseen siten, että se pystyy syöttämään ohjauslaitteeseen ilmaa. Koska täten toisella apulaitteella ylläpidetään anturin aikaansaamaa ohjaustilannetta, voi anturi itse seurata nesteen pintaa ja tästä huolimatta sen alkuaan antama impulssi säilyy ohjauslaitteessa, kunnes toisen anturin antaman impulssin johdosta tilanne muuttuu. Tämän järjestelmän ansiosta anturin rakennetta ja toimintaa voidaan yksinkertaistaa huomattavasti.

Keksinnön mukaista ohjauslaitetta voidaan edelleen kehittää niin, että siihen lisätään kolmas apulaite, joka on järjestetty kompensoimaan keräilysäiliön tyhjennysventtiilin toimilaitteeseen kytketyn apulaitteen venttiilissä mahdollisesti esiintyvä vuoto ja mieluimmin samanaikaisesti on siten järjestetty, että se lisää alemman viritysalueen anturin ohjaustoiminnan kapasiteettia. Koska kolmas apulaite näin ollen pystyy kompensoimaan toisessa apu- * * 4 57667 laitteessa mahdollisesti esiintyvät vuodot ja samanaikaisesti lisää anturin ohjaustoiminnan kapasiteettia, saavutetaan suurempi toimintavarmuus. Voidaan myös käyttää suhteellisen pientä anturia ohjauslaitteen alemmalla viritysalueella, koska sen kapasiteetti ei ole ohjauslaitteen toiminnalle ratkaiseva.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - kuvio 1 kaaviomaisesti esittää erään keksinnön sovellusmuodon keräilysäiliön leikkausta ja - kuvio 2 kaaviomaisesti esittää kuvion 1 mukaisen järjestelmän erästä muunnelmaa.

Piirustuksessa tarkoittaa 1 varsinaista keräilysäiliötä, 2 säiliön tuloputkea, 3 säiliön poistoputkea ja 4 säiliön tyhjennys-venttiiliä. Säiliössä on kaksi anturia, alemman viritysalueen anturi, uimuri 5, ja ylemmän viritysalueen anturi, uimuri 6. Alempi uimuri 5 toimii alimman nestepinnan korkeudella ja ylempi uimuri 6 ylimmän nestepinnan korkeudella. Keräilysäiliö on kytketty ali-paineviemäriin 7 poistoputken 3 ja tyhjennysventtiilin 4 kautta, mutta keräilysäiliö on normaalipaineen alaisena. Säiliön jaksottaisen tyhjentämisen automaattinen ohjauslaite 8 on kaaviollises-ti esitetty katkoviivalla, joka ympäröi siihen kuuluvat toimilaitteet. Ohjauslaitteeseen kuuluu paitsi uimurin 5 ohjaama venttiili 9 ja uimurin 6 ohjaama venttiili 10, kolme apulaitetta 11, 12 ja 13. Apulaitteista ovat laitteet 11 ja 12 ohjauslaitteen toiminnalle oleellisia, kun taas apulaite 13 voidaan jättää pois. Tyhjen-nysventtiili 4 on rakenteeltaan sellainen, että se avautuu, kun sen toimilaitteeseen johdetaan alipainetta ja sulkeutuu, kun sen toimilaitteeseen johdetaan normaalipainetta. Venttiili 4 voi olla esimerkiksi suomalaisen patenttihakemuksen 3474/73 mukainen.

Kuviossa 1 esitetty ohjauslaite toimii seuraavasti:

Kun nestettä virtaa säiliöön 1 tuloputkesta 2, nousee säiliön nestepinta 14 kohottaen samalla uimuria 5, kunnes uimurin varteen kiinnitetty venttiilikappale 9 sulkee putken 15 suun. Tämä ei sinänsä vaikuta ohjauslaitteen toimintaan tässä vaiheessa. Varsi- 5 57667 naista toimintaa ohjauslaittessa syntyy vasta, kun nestepinta 14 on noussut niin korkealle, että uimuri 6 liikkuu ylöspäin avaten samalla venttiilin 10. Ennen venttiilin 10 avaamishetkeä on putkessa 16 vallinnut alipainetta, koska tämä putki on apulaitteen 11 alakammion 17, kuristuskanavan 18 ja putken 19 avulla yhteydessä alipaineviemäriin 7. Kuristuskanavan 18 kautta ilmaa ei voi virrata alipaineviemäriin 7 yhtä nopesti kuin ilmaa virtaa putkeen 16 venttiilin 10 ollessa auki. Tästä johtuen ilmakehän paine pääsee leviämään apulaitteen 11 kammioon 17, jolloin kalvo 20 ja siihen kiinnitetty venttiili 21 nousevat jousen 22 voimaa vastaan. Kun venttiili 21 nousee, avautuu yhteys alipaineviemäriin 7 yhdistetyn putken 19 ja venttiilin 4 toimilaitteeseen kytketyn putken 23 välillä, minkä johdosta alipaine pääsee vaikuttamaan venttiiliin 4, niin että se avautuu ja säiliön 1 tyhjennys alkaa. Samanaikaisesti pääsee alipaine vaikuttamaan apulaitteen 12 ylempään kammioon, ja koska apulaitteen alempi kammio on aukon 24 kautta aina yhteydessä ulkoilmaan, nousee apulaitteen kalvo 25 jousen 26 voimaa vastaan, jolloin putken 27 yhteys ulkoilmaan avautuu. Nestepinnan laskiessa liikkuu uimuri 6 alaspäin ja sulkee venttiilin 10. Tämä ei kuitenkaan vaikuta ohjauslaitteen toimintaan, koska apulaite 12 nyt ylläpitää yhteyden ulkoilmaan. Kun nestepinta 14 saavuttaa alimman halutun korkeuden, laskee uimuri 5 ja avaa putken 15 yhteyden ulkoilmaan. Tällöin ulkoilman paine pääsee leviämään putkien 15 ja 23 kautta venttiiliin 4, joka sulkeutuu. Samanaikaisesti ulkoilman paine pääsee vaikuttamaan apulaitteen 12 kalvon 25 yläpuoleen, jolloin jousi 26 painaa kalvoa putken 27 suuaukkoa vastaan. Apulaitteen 11 alakammiossa 17 oleva ilma imeytyy nyt putkeen 19 ku-ristuskanavan 18 kautta, kunnes lähes yhtäsuuri paine vallitsee apulaitteen kalvon 20 molemmin puolin, jolloin jousi 22 sulkee venttiilin 21.

Apulaitteen 13 toimintaa ei ole selostettu, koska sen liittäminen ohjauslaitteeseen ei ole välttämätöntä. Kuvion 1 esittämässä tilanteessa, venttiilin 10 ollessa suljettuna ja venttiilin 9 ollessa auki, apulaitteen 13 kalvo 28 painaa jousen 29 kokoon ja päästää ilmaa putkeen 30. Ilmaa pääsee näin ollen venttiiliin 4 yhdistettyyn putkeen 23 sekä putken 15 että putken 30 kautta. Apulaite 13 lisää siis järjestelmän 5, 9, 15 kapasiteettia, mikä antaa sen edun, että putki 15 voidaan tehdä pieneksi, niin että uimuriin 5 6 57667 vaikuttavat pneumaattiset voimat myös tulevat pieniksi. Kun venttiili 9 sulkeutuu nestepinnan 14 kohotessa, jää venttiilin 4 toimilaitteen yhteys ulkoilmaan putkien 23 ja 30 sekä apulaitteen 13 kautta auki. Tällöin apulaite 13 pystyy kompensoimaan apulaitteen 11 venttilissä 21 mahdollisesti esiintyvät vuodot, mikä on omiaan huomattavasti parantamaan koko laitteen toimintavarmuutta.

Apulaitteissa 11, 12 ja 13 on piirustuksessa esitetty jousi 22, 26 ja vastaavasti 29, joka antaa apulaitteen kalvolle pyrkimyksen liikkua alaspäin. On ilmeistä, ettei tarvita erillistä jousta jos apulaitteen kalvo itse toimii jousena. Jouset on piirretty erillisinä eliminä lähinnä kuvioiden havainnollisuuden lisäämiseksi.

Kuviossa 2 esitetty suoritusmuoto eroaa kuviossa 1 esitetystä suoritusmuodosta siinä, että alemman viritysalueen uimuri 5 on venttiilin 31 kautta kytketty apulaitteen 12 ilmanottoaukkoon 24. Tässä suoritusmuodossa apulaitteen 13 olemassaolo on oleellinen ohjauslaitteen toiminnalle.

Kuviossa 2 esitetty laite toimii seuraavasti:

Kun nestepinta 14 nousee, avaa uimuri 5 venttiilin 31, niin että ulkoilman paine pääsee leviämään apulaitteen 12 kalvon 25 alapuolelle. Muuten ei tapahdu ohjauslaitteessa mitään ennen kuin nestepinta nousee uimurin 6 korkeudelle ja uimuri 6 avaa venttiilin 10. Tällöin ulkoilman paine pääsee vaikuttamaan apulaitteen 11 kammioon 17 ja nostaa venttiilin 21. Alipaineviemärissä 7 vallitseva alipaine pääsee nyt johdon 19, venttiilin 21 ja johdon 23 kautta vaikuttamaan venttiilin 4 toimilaitteeseen niin, että venttiili 4 avautuu. Koska ulkoilman paine putken 16 kautta pääsee leviämään myös apulaitteen 13 yläkammioon, sulkee apulaitteen kalvo putken 30 suuaukon. Samanaikaiseksi avaa apulaitteen 11 venttiili 21 yhteyden alipaineviemärin 7 ja putken 30 välille, joten putkeen 30 muodostuu alipaine, joka vaikuttaa myös apulaitteen 12 yläkammioon, niin että apulaitteeen kalvo 25 nousee. Tämä aiheuttaa sen, että venttiilin 31 kautta voi jatkuvasti virrata ilmaa apulaitteen 11 alakammioon 17 niin kauan kuin uimuri 5 on ylemmässä asennossaan, huolimatta siitä, missä asennossa uimuri 6 on.

7 57667

Kun nestepinta on laskenut niin paljon, että myös uimuri 5 on saavuttanut alemman asentonsa, sulkee venttiili 31 apulaitteen 11 kammion 17 yhteyden ulkoilmaan, minkä johdosta siinä oleva ilma imeytyy pois kuristuskanavan 18 kautta, kunnes riittävän suuri alipaine on muodostunut kammioon 17 ja venttiili 21 sulkeutuu. Kammiossa 17 vallitseva alipaine pääsee vaikuttamaan myös apulaitteen 13 yläkammioon, niin että apulaitteen kalvo nousee yläasen-toon ja avaa putken 30 yhteyden ulkoilmaan. Ulkoilman paine pääsee ' silloin putken 23 kautta vaikuttamaan venttiiliin 4, joka sulkeu tuu.

" Venttiilit 10 ja 31 voivat olla suomalaisen patenttihakemuksen 3285/73 mukaisia. Paremman havainnollisuuden vuoksi ohjauslaitteen apulaitteet 11, 12 ja 13 on piirustuksessa esitetty erillisinä. Ne voidaan tietenkin myös rakentaa yhteen yhdeksi kokonaisuudeksi, mikä valmistuksen kannalta saattaa olla edullisempaa.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

8 57667

1. Alipaineviemäriin (7) kytketyn jäteveden keräilysäiliön (1) automaattinen, nestepinnan korkeuden ohjaama ohjauslaite mainitun säiliön jaksottaiseksi tyhjentämiseksi, tunnettu siitä, että automaattinen ohjauslaite on pneumaattisesti toimiva, sopi-vimmin ulkoilman painetta ja alipaineviemärissä (7) vallitsevaa alipainetta hyväkseen käyttävä laite (8), jolla on kaksi viri-tysaluetta, joista sinänsä tunnetulla tavalla toinen vastaa alinta haluttua nestepinnan korkeutta ja toinen ylintä haluttua nestepinnan korkeutta, ja että ohjauslaitteen (8) toiminta viimeksi mainitulla viritysalueella on järjestetty aiheuttamaan keräilysäiliön alipaineviemäriin (7) kytketyn paineella ohjattavan tyhjennysventtiilin (4) avautumisen ja ohjauslaitteen (8) toiminta ensinmainitulla viritysalueella on järjestetty aiheuttamaan mainitun tyhjennysventtiilin (4) sulkeutumisen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu ..siitä, että kummallakin viritysalueella on toisen viritysalueen anturin toiminnasta riippumatta toimiva anturi, esimerkiksi uimuri (5, 6) joka antaa ohjauslaitteelle (8) tarvittavat ohjausimpulssit.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu tyhjennysventtiili on sellainen paineohjattu venttiili (4), joka avautuu, kun sen toimilaitteeseen johdetaan alipainetta ja sulkeutuu, kun sen toimilaitteeseen johdetaan ulkoilman painetta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi apulaitetta (11, 12), joista toinen (11) on järjestetty yhdistämään tyhjennysventtiilin (4) toimilaite alipainejärjestelmään (7) ja toinen (12) on järjestetty ylläpitämään ylemmän viritysalueen anturin (6) aikaansaamaa ohjausti-lannetta myös nestepinnan (14) laskemisen jälkeen mainitun ylemmän anturin (6) viritysalueen alapuolelle, kunnes tilanne muuttuu nestepinnan (14) saavutettua alemman anturin (5) viritysalueen. 57667 9

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että nestepinnan (14) noustessa, alemman viritysalueen anturi (5) on järjestetty sulkemaan tyhjennysventtiilin (4) toimilaitteen yhteys ulkoilmaan ja ylemmän viritysalueen anturi (6) on järjestetty päästämään ilmaa apulaitteeseen (11), joka yhdistää tyhjennysventtiilin (4) toimilaitteen alipaineviemärin (7) alipaine järjestelmään.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ylemmän viritysalueen anturin (6) aikaansaamaa ohjaus-tilannetta ylläpitävä apulaite (12) on yhdistetty tyhjennysvent-tiilin (4) toimilaitteeseen siten, että siinä venttiilin (4) ollessa auki vallitseva alipaine pääsee vaikuttamaan myös apulaitteeseen (12), sekä on yhdistetty samanaikaisesti ulkoilman paineeseen siten, että se pystyy syöttämään ohjauslaitteeseen ilmaa.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 4-6 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että se käsittää kolmannen apulaitteen (13)> joka on järjestetty kompensoimaan tyhjennysventtiilin (4) toimilaitteeseen kytketyn apulaitteen (11) venttiilissä mahdollisesti esiintyvä vuoto ja mieluimmin samanaikaisesti on siten järjestetty, että se lisää alemman viritysalueen anturin (5) ohjaustoiminnan kapasiteettia. 10 57667