FI66078C - Anordning foer reglering och/eller maetning av floedet av flytande medium - Google Patents

Description

6 50 7 8

LAITE JUOKSEVAN VÄLIAINEEN VIRTAUKSEN SÄÄTÄMISEKSI JA/TAI MITTAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on laite juoksevan väliaineen virtauksen säätämiseksi ja/tai mittaamiseksi, jossa laitteessa virtauksen kuristusta säädetään käyttäen hyväksi väliaineen omaa virtauksesta syntyvää paine-eroa, johon laitteeseen eli 5 venttiiliin kuuluu virtausaukolla varustettu kansi, päävent-tiililautanen ja säätölaitteet, jotka muodostuvat sylinteri-tila-mäntäyhdistelmästä, jonka männän liike on yhdistetty pääventtiililautaseen ja jossa syliiiteritila on yhdistetty ensimmäisellä aukolla yläpaineen puolelle ja toisella aukolla alapaineen puolelle niin, että aukkojen pinta-alojen 10 suhde on säädettävissä.

Suomalaisessa patentissa n:o 60069 on esitetty menetelmä ja laite ilman ja muiden kaasumaisten väliaineiden virtauksen vakioimiseksi ja/tai säätämiseksi. Keksinnön kohteena on lisäksi tämän patentin aukaisen menetelmän soveltaminen lait-15 teisiin, jotka ovat vaihtoehtoisia tai rinnakaisia samassa yhteydessä selostettuihin laitteisiin nähden.

Edellämainitun mukainen laite eli venttiili muodostuu sylin-terimäisestä rungosta, joka on kiinnitetty ilmanvaihtokanavaan. Runkoon on liitetty aksiaalisesti ja kiinteästi laake-20 ripesä ja tämän etupäähän venttiilin pohjaosa. Venttiilin kara on asetettu liukumaan laakeripesään sijoitetun lineaa-rilaakerin varassa. Karan etupäähän on asennettu pääventtii-lilautanen ja takapäähän ohjausventtiililautanen. Laakeri-pesän takapää on suljettu istukkarenkaalla tai vastaavalla, 25 joka muodostaa yhdessä ohj ausventtii li lautasen kanssa tämän avulla pinta-alaltaan säädettävän aukon. Pääventtiililauta-nen Qn myös varustettu aukolla. Venttiilin pohjaosa ja pää-venttiililautanen on liitetty toisiinsa joustavalla rengasmaisella kalvolla. Näin laakeripesä istukkarenkaineen, 30 venttiilin pohja ja pääventtiililautanen muodostavat joustavan sylinterimäisen tulo- ja lähtöaukolla varustetun --- - τ~ 2 66078 suljetun tilan. Pääventtiililautasen yhteyteen venttiilin karan jatkoksi on sijoitettu jousi, jonka toinen pää lepää venttiilin kannen keskiosan kotelossa. Virtausaukolla varustettu venttiilin kansi on kiinnitetty kierteillä runkoon.

5 Laitteen toiminta perustuu pneumaatiikasta tunnettuun kaska-di-ilmiöön. Tässä tapauksessa kohtuullisilla paine-eroilla suljetun tilan ja kanavan paine-eron suhde ympäristöön ja suljetun tilan paine-eroon on määrätyllä tavalla riippuvainen suljetun tilan aukkojen pinta-alojen suhteesta. Kun esi-merkiksi ympäristön (huoneen) paine alenee, pääventtiililau-tanen, kara ja ohjausventtiililautanen siirtyvät niin, että istukkarenkaasee^ rajoittuva aukko pienenee, kunnes tasapaino pääventtiililautaseen vaikuttavien virtaus- ym. voimien välillä syntyy ja tilavuusvirta säilyy vakiona virtausaukon 15 suurennuttua pienentynyttä paine-eroa vastaavaksi.

Venttiilin tilavuusvirta-alueen valinta suoritetaan kiertämällä venttiilin kantta. Se siirtyy tällöin aksiaalisesti karan suunnassa, vaikuttaa vastajousen kautta karaan ja ohjausventtiililautasen ja istukan väliseen aukkoon ja näin 20 venttiilin tasapainoasemaan ja virtausaukon läpi kulkevaan tilavuusvirtaan.

Epäkohtana edellä esitetyssä laitteessa on mm. se, että tilavuusvirta-alueen valinta on suoritettava käsin kantta kiertämällä. Esimerkiksi kun laitetta käytetään huoneisto-25 kohtaisena ilmanvaihdon säätäjänä asuintalojen ilmanvaihto-järjestelmässä, asukkaiden on itse käsin säädettävä laite normaalista säätöasennosta tehoasentoon ja takaisin.

Edellä esitettyyn laitteeseen sen suljettuun tilaan on lisäksi hankala järjestää erillistä uloketta pääventtiililau-30 tasen puoleisen aukon siirtämiseksi itse laitteen ulkopuolelle. Mikäli näin tehdään, uloke tulee liitettäväksi venttiilin liikkuvaan ja virtausta säätävään osaan, jolloin laitteen herkkyys merkittävästi huononee. Pääventtiililau- 3 6 j 0 7 8 tasen säätöaukon. siirtäminen laitteen ulkopuolelle antaisi kuitenkin mahdollisuuksia laitteen ohjauksen monipuolistamiseen.

Keksinnön tarkoituksena on edellä esitettyjen epäkohtien 5 korjaaminen ja lisätä yleensä kaskadiperiaatteeseen nojautuvien juoksevan väliaineen niin kaasun kuin nesteenkin virtauksen säätöön ja/tai vakioimiseen tarkoitettujen laitteiden säätömahdollisuuksia ja mahdollistaa lähes samanaikaisesti väliaineen paineen ja/tai tilavuusvirran mittaus. Nämä saa-10 vute.aan niiden keksinnön tunnusomaisten piirteiden avulla, jotka on esitetty patenttivaatimuksissa.

• Keksinnön mukaisessa laitteessa juoksevan väliaineen virtauksen säätämiseksi virtausaukolla varustettu kansi on edul-, lisimmin kiinteä ja jousi (mikäli sitä käytetään) on sijoi-15 tettu sylinteritila-mäntäyhdistelmän sisäpuolelle niin, että sen kasvavan kuormituksen suunta on tunnettuun patentissa n:o 60069 esitettyyn laitteeseen nähden päinvastainen.

Laitetta voidaan ohjata myös sen ulkopuolelta joko ajastimella tai ilman sitä tai muulla sopivalla ohjauslaitteella.

20 Jousi voidaan korvata myös painovoimalla, joka aikaansaadaan kallistamalla laitetta aksiaalisesta vaaka-asennosta tarkoituksenmukaiseen suuntaan, tai sähkömagneetisella voimalla.

Edelläjainituissa järjestelmissä on laite sijoitettu kana-25 vaan, jossa vallitsee alipaine sylinteritilan paineeseen verrattuna.1 Laite voidaan kuitenkin sijoittaa myös kanavan ' ulkopuolelle ja ohjata sitä sen alipaineella. Tällöin on kuitenkin huomattava käänteisyyden vaikutus myöhemmin mainittavaan kaavaan (2). Pääventtiililautanen voi näin olla * ' 30 joko myötä- tai vastavirtaan sulkeva.

* · . Ohjauskartio voidaan korvata minkä tahansa muotoisella kappaleella, joka aikaansaa ohjäusfunktion vaatimat muutokset aukkojen pinta-alasyihteissa.

___ .. r- 4 6 :5 0 7 8

Laite voidaan sijoittaa myös suljettuun tilaan, kuten suljettuun kanavaan, ja ohjata sitä tämän tilan ulkopuolelta, koska virtausaukolla varustettu kansi on kiinteä. Ajastimella varustettuna palauttaa laite itse itsensä haluttuun 5 asentoon, esim. säästö asentoon tehokäytön jälkeen. Näin asukkailta ei edellytetä säästömotivaatiota.

On huomattava, että keksinnön mukaisessa laitteessa virtauksen säätämiseksi ohjausvirtauksen suodatus on järjestetty koko laitteen ulkopuolelle, jolloin mm. kanavaan asennetun 10 laitteen suodattimen vaihto on yksinkertaista. Kaikki laitteen säätö-/mittauspiirin liikkuvat osat ovat ohjausvirtauksen suhteen suodatetussa tilassa. Vieraita hiukkasia tms. epäpuhtauksia ei pääse näinollen sylinteritilan sisälle aiheuttamaan häiriöitä venttiilin toiminnalle.

15 Keksinnön mukaista laitetta tai vastaavaa patentissa n:o 60069 esitettyä laitetta voidaan käyttää virtauksen mittaamiseen kiinnittämällä laitteen runkoon suoraan tai tukien avulla sylinteritila-mäntäyhdistelmän jonkin aksiaalisesti virtaussuunnassa liikkuvan osan liikettä, asemaa tai etäi-20 syyttä mittaava mekaaninen, sähkömekaaninen, magneettinen, sähkömagneettinen, optinen tms. tunnusteluelin, jonka antama viesti ilmaistaan ja syötetään sähköisenä viestinä sopivaan muokkauslaitteeseen, kuten vahvistimeen, ja edelleen tietojenkäsittely-yksikköön kuten mikroprosessoriin. Tämä 25 voi laskea muistiyksikkönsä ensimmäiseen osaan varastoitujen tietojen, kuten esim. venttiilin ominaiskäyrien, perusteella tilavuusvirran vaihtelut, muutokset, virtauksen paineet tai muut vastaavat säätösuureet. Laskentatuloksia verrataan muistiyksikön toiseen osaan varastoituihin, halut-30 tuihin arvoihin ja vertailun perusteella suoritetaan säätö käyttämällä hyväksi tunnettua sylinteritilan aukkojen pinta-alojen suhteen säätöä halutun virtauksen tai paineen toteuttamiseksi. Tämä tapahtuu sopivalla toimilaitteella joko siirtämällä ohjausventtiilin istukkaa, kohdistamalla karaan/ 5 66078 pääventtiililautaseen ylimääräinen aksiaalinen voima tai säätämällä laitteen ulkopuolelle ulokkeen avulla siirretyn ensimmäisen aukon pinta-alaa. Luonnollisesti tällaista edellä lyhyesti selostettua laitetta voidaan mainittujen 5 ominaisuuksien vuoksi käyttää edullisesti myös ulkopuolisten järjestelmien ohjaukseen.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisten piirustusten avulla, jossa

Kuvio 1 esittää lähinnä erästä koneelliseen poistoilman-10 vaihtoon tarkoitettua keksinnön mukaista venttiiliä, jossa sy^interitila on yhdistetty yläpaineen puolelle putkella tai ulokkeella.

Kuvio 2 esittää erästä venttiilin tilavuusvirran tilavuus-virta-alueen säätöön tai vaihtoehtoisesti tila-15 vuusvirran mittaamiseen tarkoitettua sähkömagneet tista laitetta.

Kuvio 3 esittää erästä venttiilin tilavuusvirta-alueen säätöön tarkoitettua laitetta, jossa istukkarengas on siirrettävissä 20 Kuvio 4 esittää toista venttiilin tilavuusvirta-alueen säätöön tarkoitettua laitetta, jossa istukkarengasta siirretään mekaanisen vipulaitteen avulla Kuvio 5 esittää venttiilin ulkopuolella ohjauslaitetta Kuvio 6 esittää kuvion 1 ja 5 mukaisen keksinnön toteutus-25 esimerkin kokoonpanoa

Kuvio 7 esittää kuvion 1 ja 5 mukaisen venttiilin toimintaa ja siinä vaikuttavia voimia kaavion avulla Kuviot 8-12 esittävät tapaa, jolla ohjausaukot d^' ja d2' mitoitetaan toteutusesimerkissä, jossa venttiilillä 30 on kaksi tilavuusvirta-aluetta

Kuvio 13 esittää kolmatta venttiilin tilavuusvirta-alueen säätöön tarkoitettua laitetta, jossa istukkarenkaan siirto on toteutettu pneumaattisesti kaksitoimisen piirin avulla 35 Kuvio 14 esittää kuvion 13 mukaista laitetta, jossa pneu- __ - Γ 6 6 5 0 7 8 maattinen piiri on yksitoiminen ja toisen piirin korvaa palautusjousi

Kuvio 15 esittää suodattimena varustettua ohjauslaitetta, jossa yläpaineen puolista aukkoa ' säädetään re-5 leen ja/tai bimetalliliuskan avulla

Kuvio 16 esittää kuvio 15 mukaista laitetta, jossa aukkoa d^' säädetään palkeen avulla.

Kuvion 1 esittämän venttiilin 100 rakenne on seuraava: Runkoon 101, joka sijoitetaan huoneen seinään päättyvän poisto-10 ilmakanavan päähän, kiinnitetään tukien 118 ja ruuvien 119 avulla venttiilin pohjaosa 107, jonka yhteyteen on puolestaan liitetty puristusliitoksella laakeripesä 106. Laakeri-pesän etupäähän on sijoitettu standardivalmisteinen, päättymättömillä kuularadoilla varustettu lineaarilaakeri 108, 15 joka on välyksen säätämistä varten varustettu kartioholkilla 109. Laakeroinnin varassa liikkuu aksiaalisesti kara 113 varustettuna etupäästään pääventtiililautasella 111 ja taka-päästään säätökartiolla eli ohjausventtiililautasella 115. Karan etupäähän tehdyn voiteluporauksen sulkee muovitulppa 20 114. Karalle on lisäksi sijoitettu venttiililautasten 111, 115 väliin jousi 117 siten, että jousen toinen pää lepää lineaarilaakeria vasten ja toinen karalle sijoitettua säätö-mutteria 116 tai kiinteää estettä vasten. Karan pää on varustettu kierteillä, joita pitkin säätömutteri on liikutet-25 tavissa. Aukko d2* on sijoitettu istukkarenkaaseen 110 laakeripesän takapäässä.

Karalle 113 sijoitettu jousi voidaan eräissä tapauksissa jättää kokonaan pois. Venttiili 100 voidaan asentaa aksiaalisesta vaakatasosta poikkeavaan asentoon (esim. seinäasen-30 nuksen sijasta kattoasennukseen) ja mäntäyhdistelmään 111, 113, 115 vaikuttavan painovoiman avulla korvataan jousen 117 aiheuttama jousivoima. Tällöin kara 113 voi olla keskiosastaan kokonaan kierteistetty, jolloin säätömutterin 116 avulla voidaan asettaa venttiilin pienin aukko ja estää 7 6:30 7 8 näin venttiilin täydellinen sulkeutuminen. Toisaalta jousi voidaan korvata tavanomaisessa venttiilin 100 vaaka-asennossa myös sähkömagneettisin, esim. kuviota 2 vastaavin, järjestelyin.

5 Venttiilin pohja 107 ja pääventtiililautanen 111 on liitetty hermeettisesti ja joustavasti toisiinsa kalvolla 112 ja liitosta suojaa vaippa 122, joka toimii myös virtauslevynä.

Venttiilin istukkarenkaan muodostaa venttiilin kansi, joka koostuu kahdesta osasta, sisävaipasta 102 ja ulkovaipasta 10 103, jotka on varustettu tiivisteellä 104. Ulkovaippa kiin nitetään venttiilin runkoon lyhyillä kierteillä sen etupäässä ja liitos tiivistetään tiivisteellä 105. Vaippaan 122 on kiinnitetty ohjain 124, joka estää sylinteriä kiertymästä sitä puhdistettaessa, mutta sallii aksiaalisen 15 liikkeen.

Laakeripesä 106 on varustettu putkella tai ulokkeella 120.

Ne on liitetty toisiinsa yhdistäjällä 121. Pesä on laakeroinnin 108 takana varustettu myös porauksilla 123, jotka mahdollistavat ohjausilman pääsyn laakeroinnin ohitse. Sekä 20 aukon 123' että ulokkeen 120 poikkipinnan ja porausten 123 yhteisen poikkipinnan on oltava kertalukuna suurempi aukkoa d^1 ja/tai dj' nähden kaskadivaikutuksen estämiseksi ko. tapauksessa.

Kuvio 2 esittää säätö- tai mittalaitetta riippuen siitä 25 minkälaiseen piiriin solenoidi 134 on kytketty ja solenoidin sisällä ja/tai välittömässä läheisyydessä liikkuvan kappaleen 135 magneettisista ominaisuuksista.

Laakeripesän 106 jatkoksi on kiinnitetty kierteillä epämag-nettinen holkki 131, johon on mahdollisesti asennettu tuki-30 laakeri 132. Ohjausventtiililautasen 115 jatkoksi on kiinnitetty samoin epämagneettisesta aineesta valmistettu jatko- __ - IT.

8 66078 kara 133, jota em. laakeri tukee ja joka on varustettu mel-torautakappaleella 135. Tukilaakeriholkin 131 takapäähän on asennettu solenoidi 134. Tämä on yhdistetty säädettävään virtalähteeseen. Kun solenoidiin johdetaan virtaa, se magne-5 toituu ja vaikuttaa karaan kohdistamalla siihen meltorauta-kappaleen välityksellä tietyn suuruisen virtaan verrannollisen aksiaalisen voiman. Näin voidaan säätää tai muuttaa venttiilin tilavuusvirran säätöaluetta lisäämällä tai vähentämällä jousen 117 kuormitusta solenoidin muodostaman sähkömagneetin 10 avulla.

Jousi 117 voidaan myös jättää venttiilistä kokonaan pois ja korvata tämä jou^sikuorma solenoidin (134) synnyttämällä virtaan verrannollisella sähkömagneetisella voimalla. Tällaisella aksiaalisella voimalla kompensoitaisiin nyt pää-15 venttiililautaseen (111) vaikuttavia virtaus- ym. voimia.

Solenoidia 134, joka on sijoitettu kuvion 2 esittämällä tavalla tai karan toiseen päähän venttiilin eteen, voidaan käyttää virtauksen paineen tai paine-eron ja tilavuusvirran mittaamiseen korvaamalla meltorautakappale ferriittikappa-20 leella 135 tai vastaavat magneettiset ominaisuudet omaavalla kappaleella ja yhdistämällä solenoidi sopivaan värähtelypiiriin. Ferriittipala 135 vaikuttaa tunnetulla tavalla solenoidin etäisyydestä riippuen niin, että värähtelypiirin taajuus muuttuu ja karan 115 suhteellinen asento on tämän 25 perusteella määriteltävissä. Tällöin voidaan taajuus/jänni-temuuntimen, analogia/digitaalirauuntimen, sopivan laskupii-rin tai mikroprosessorin avulla saada numeronäyttö kanava-paineelle, tilavuusvirralle, mittausten lukumäärälle ja akkumuloituneelle tilavuusvirralle. Saatujen mittausarvojen 30 ja mahdollisesti muistiyksikköön talletettuja venttiilin ominaiskäyriä, virtausarvoja ja paineita voidaan vertailla tietojenkäsittely-yksiköissä ja käyttää venttiilin ja vent-tiiliryhmien, esim. koko kiinteistön ilmanvaihdon automaattiseen säätöön.

9 65078

Yleisessä tapauksessa venttiilin rungon 101 (kuvio 1) yhteyteen tai rungon ja liikkuvan mäntäyhdistelmän välille on asennettavissa tunnusteluelin eli lyhyen etäisyyden mittalaite, joka voi olla mekaaninen, optinen ja/tai sähköinen 5 ja joka ilmaisee laitteen jonkin aksiaalisesti liikkuvan osan suhteellisen etäisyyden muutoksen tai asennon kiinteään runkoon tai sen osaan nähden. Tunnusteluelimen antaman viestin perusteella mm. tilavuusvirta voidaan edellä esitetyllä tavalla määrittää.

10 Kuvion 3 mukaisessa ohjaustavassa on istukkarengas 110 korvattu tiivisteellä 126 varustetulla istukkaholkilla 125, joka puolestaan liikkuu aksiaalisesti laakeripesän 106 takapäähän sorvatuissa kierteissä. Istukkaholkkia voidaan kiertää suoraan tai välittävän elimen, kuten kulmavaihteen 15 tai joustavan akselin välityksellä käsin tai koneellisesti, jolloin venttiilin toiminta-alue muuttuu vastaavasti.

Kuviossa 4 on kuvion 3 osa 125 korvattu osalla 127, joka on tiivisteineen muuten samanlainen, mutta ilman kierteitä ja varustettu takapäästään tapeilla liukukappaleita 129 20 varten. Tällöin voidaan istukkaholkkia 127 liikuttaa haarukan 128 ja akselin 130 avulla kanavan ulkopuolelta, jolloin venttiilin toiminta-alue muuttuu vastaavasti.

Kuvion 5 mukaisessa ohjauslaitteessa 200 aukko dj’ on sijoitettu venttiilin (kuvio 1) ulkopuolelle. Laite 200 on va-25 rustettu rungon 1 alapäähän sijoitetulla aukolla ja ohjaus-ilman suodattimena. Tässä tapauksessa aukon on myös oltava kertalukua suurempi aukkoon dj’ nähden kaskadivaikutuk-sen estämiseksi.

Ohjauslaitteen 200 yläosaan on mutterin 204 avulla kiinni-30 tetty ajastin 203, joka voi olla mekaaninen, sähköinen tai pneumaattinen. Kuviossa 5 esitetty ajastin on sinänsä tunnettu mekaaninen kellolaite. Sen akselille on sijoitettu esteeksi kiekkomainen kehrä 205 liukuprikkoineen 207. Kansi __ - Γ 10 65078 208 sulkee tilan ja väännin 208 jää sen ulkopuolelle. Kehrän kehälle on järjestetty lovi 205 tai kehästä osa on poistettu. Kehrä on kierrettävissä mekaanisen jousilaitteen avulla ajastimen 203 vapauttamana suuttimen 209 edessä en-5 simmäisestä asennosta toiseen, jolloin kehrässä oleva lovi 205 siirtyy pois suuttimen edestä.

Ajoituskehrän avulla saadaan yhdessä kierteillä varustetun d.j ' -suuttimen kanssa halutun suuruinen ekvivalenttinen virtausaukko d^' säätämällä suuttimen ja kehrän välistä etäi-10 syyttä. Aukosta, jonka sulkee tulppa 21^voidaan muuttaa myös itse suuttimen sijaintia ajoituskehrään nähden. Ohjauslaite on yhdistetty venttiiliin 100 putkella 212, joka liittyy ohjauslaitteen 200 kotelon yläosaan tiivisteen 213 avulla. Tulppa 210 sulkee suutintilan kotelon takaosassa. Kuvio 15 6 esittää venttiiliä 100 ohjauslaitteineen 200.

Kuvio 7 esittää venttiilin 100 toimintaa havainnollisesti. Ohjausilma, määrältään n. 1 % koko tilavuusvirrasta, johdetaan ohjauslaitteen 200 alaosa-aukon ja suodattimen 202, ajoituskehrän loven 205» suuttimen 209 ja putkimaisen ulok-20 keen 212 kautta laakeripesään 106, jossa osa ohjausilmasta poistuu aukon d2* kautta, osan siirtyessä pohjan 107, pää-venttiililautasen 111 ja kalvon 112 muodostamaan hermeettisesti suljettuun sylinterimäiseen tilaan aukkojen 123 kautta ja sieltä pois.

25 Kuten suomalaisessa patenttijulkaisussa n:o 60069 on esitetty, vaihtelee sylinteritilan paine p£ huonetilan paineeseen Pi ja kanavapaineeseen nähden siten, että suhde P2^3 _ 1 p J> u ?ηΓ1 1 3 1 2/d1 } 30 on voimassa kohtuullisilla paineilla. Tällöin, kun esim. d^1 = d2* ja p.j =1aty, on p2 * 0,5 aty.

” 66078 Näin ollen, kun esim. paine pienenee, siirtyy pääventtii- lilautanen vasemmalle matkan s^ pienentäen samalla aukkoa d2* kunnes tasapaino pääventtiililautaseen 111 vaikuttavien voimien välillä syntyy, eli kun 5 F™ + Fv Fo + fk + f™k + Fc + F« + sin (F ), m v a b mb s p - J8 jossa F = mäntävoima m

Fy * rengasmaisen alipainekentän aiheuttama voima F * päävirtauksen aiheuttama vastus a (muoto- ja hankausvastus) ^0 Ffa = laakerivastus

Ffflk= kalvovastus

Fg = jousikuorma FP “ Fst + Fd» :}0SSa F staattinen paine aukon kohdalla 15 Fd = dynaaminen paine aukon kohdalla

Fg = liikkuvan systeemin paino «f = venttiilin kallistuskulma.

Kun ohjausventtiililautasen kartio 115 ja suuttimen 209 aukon halkaisija ja sen ajoituskehrän välinen etäisyys mitoi-20 tetaan sopivasti, voidaan painetta γ>2 ja sen avulla päävent-tiililautasen 111 liikettä ohjata ja säätää siten, että määrättyä paine-eroa p^ - p^ vastaa haluttu tilavuusvirta ja tässä tapauksessa niin, että se pysyy vakiona paine-eron vaihteluista riippumatta.

25 Kuviot 8-12 osoittavat, kuinka mitoitus suoritetaan tässä tapauksessa, jossa venttiili toimii vakiovirtausventtiilinä kahdella tilavuusvirta-alueella eli alueilla 50 % ja 100 %.

Kuviossa 8 on neljää paine-eroa vastaavat tilavuusvirta-käyrät Vj - V^j venttiilin avauksen 0-11 mm funktiona. Va-30 kioitaessa tilavuusvirta-alueella 50 % siirrytään esim.

paineen noustessa arvosta 1 arvoon 4 vaakatasossa käyrältä toiselle rataa a-b-c-d ja vastaavasta 100 %:n alueella paineen laskiessa rataa e-f-g. Välillä g-h on venttiili täysin 66078 12 auki ja tilavuusvirta laskee.

Kun tilavuusvirran asemasta halutaan paine pitää vakiona, so. halutaan, että venttiili toimii vakiopaineventtiili-nä, venttiilin toimintasuunta käännetään edellä selostetus-5 ta päinvastaiseksi. Tällöin esim. paineen noustessa kuvion 8 tilavuusvirtakäyrää V2 vastaavasta arvosta 2 arvoon 3 siirrytään takaisin samalle käyrälle rataa i-j-k pitkin, joilloin venttiili on avautunut sopivan määrän lisää.

Kuvion 9 akselistoon on piirretty tilavuusvirtoja vastaavat 10 vastusvoimien käyrät Fw, jotka edustavat kaikkien voimien summia venttiilih avauksen funktiona, mäntävoimaa ja jousivoimaa lukuunottamatta. Venttiilin ollessa täysin suljettu °n Fw - Fst·

Kuvioon 10 on piirretty itseisarvoina eri paineita vastaa-15 vat mäntäyoimakäyrät M ja sumtiakäyfät F + F samassa mitta-kaavassa. Pisteiden a, b, c ja d kautta piirretään pystysuorat leikkaamaan em. käyriä ja saadut pisteet yhdistetään katkoviivoilla piirretyillä käyrillä F5Q ja M5Q ja vastaavasti menetellään myös pisteiden e, f ja g suhteen, käyrät 20 F100 -*a ^100* T^löin> esim· venttiilin avauksella 10 mm, merkitsee suhde AB/AC tarvittavan mäntävoiman suhdetta käytettävissä olevaan mäntävoimaan, eli suhdetta n, avauksella 10 mm.

Kun eri pistettä a-g vastaavat n-arvot siirretään kuvion 25 11 mukaiseen akselistoon ja yhdistetään käyrillä n^Q ja n100» t0^etaan» että edellinen päättyy pisteeseen E ja jälkimmäinen alkaa pisteestä D. Näinollen, jotta ohjausventtii-lin kartion 115 pinta saataisiin jatkuvaksi, kuten kartion pinta q kuviossa 12, pienennetään aukkoa dji niin että ku-30 viossa 11 annettu n:n kaava toteutuu pistettä E vastaavalla n:n arvolla. Tällöin siirtyy käyrä n^g ylöspäin käyräksi nioo'· \ 13 66078

Kuten edelläolevasta käy ilmi, saadaan tarvittavaa aukkoa d2* vastaava ohjausventtiilin kartion halkaisija kullakin asennolla eli venttiilin avauksella 4-11 mm laskemalla n:n kaavasta ja voidaan piirtää pinnaksi q, kuvio 12. Geometri-5 sistä ja virtausteknillisistä syistä on pinta kuitenkin korjattava pinnaksi q', joka on helpommin määriteltävissä kokeellisesti suoran kartiopinnan avulla.

Edelläkuvatussa tapauksessa on sylinteritila ylipaineinen ympäristöön nähden. Kaavan yleispätevästä luonteesta johtuu, 10 että laitetta voidaan ohjata myös alipaineella ympäristöön nähden. Tällöin on kaavassa (2) osamäärän d2/dj asemesta käytettävä sen käänteisarvoa d^/d2, jos aukkojen merkintä säilytetään virtaussuuntaan nähden samana.

Kaskadiohjaukseen perustuvaa venttiiliä voidaan ohjata ja 15 säätää monin tavoin kuten kuvioiden 2-5 yhteydessä on selostettu. Ohjausventtiililautasen 115 jousen 117 säätämistä ei katsota varsinaiseksi ohjaustavaksi, vaan perussäädöksi tai venttiilin kalibroimiseksi. Vaihtoehtoisia säätölaite-ratkaisuja on esitetty kuvioissa 13-16. Kuviossa 13 keksin-20 nön mukaisen venttiilin laakeripesä 106 on varustettu apu-sylinterillä 138, jonka sisällä liikkuu tiivisteellä 137 varustetuksi männäksi muodostettu istukkaholkki 136. Holkki on tiivistetty laakeripesään nähden tiivisteellä 138. Sylinteri on takapäässä suljettu tiivisteellä 140' varustetulla 25 kannella 140. Istukkaholkin 136 ulkopinnalla on edullisimmin tiivisteellä 137’, 145’ varustettu laipparengas 137, 145, joka lepää apysylinterin 138 sisäpintaa vasten ja jonka apu-sylinterin sisätilaan, edullisimmin sen vastakkaisiin päihin karan 115 liikesuunnassa, on järjestetty yhteen 141a, 141b 30 pneumaattista tai hydraulista piiriä varten. Tästä piiristä laipparenkaan jommalle kummalle puolelle on johdatettavissa pneumaattinen tai hydraulinen paine pc· Näin voidaan istukkaholkin asentoa ja vastaavasti venttiilin toiminta-aluetta muuttaa halutulla tavalla.

__ - τ~ 14 66078

Kuviossa 14 on venttiilin laakeripesä 106 vuorostaan varustettu apusylinterillä eli yhdistetyllä jousi-painesylinte-rillä 142, jonka sisällä liikkuu aksiaalisesti ftännäksi muodostettu istukkaholkki 143 tiivisteineen 144 ja 145'.

5 Sylinterin takapää on suljettu tiivisteellä 146' varustetulla kannella 146. Apusylinterin 142 sisätilan ensimmäiseen päähän on järjestetty yhde 147 pneumaattista tai hydraulista piiriä varten ja sisätilan toiseen päähän istukkahol-kin 143 laipparenkaan 145 ja apusylinterin päädyn välille 10 on asennettu ainakin yksi jousi 148. Istukkaholkkia voidaan siirtää jousen 148 kuormittumista vastaan paineen pc avulla käyttäen yksipiiristä pneumaattista tai hydraulista ohjausta kuvion 5 kaksipiirisen ohjauksen sijasta ja muuttaa vastaavasti venttiilin toiminta-aluetta halutulla tavalla. Korvaa-15 maila jousi 148 bimetallijousella voidaan myös lämpöltila ottaa ohjauksessa huomioon.

Kuvion 15 esittämä laite 300 on tarkoitettu ohjaamaan venttiiliä sen ulkopuolelta putken 212 välityksellä, esim. sähköisesti releen avulla. Rungon 301 alaosaan on sijoitettu 20 ohjausilman suodatin 308 ja yläosaan kierteillä varustettu d^suutin 303, jonka alapuolelle on asennettu este 304 säätämään aukkoa d^’. Este on metalliliuska 304, joka on kiinnitetty ruuvilla 305 välin päähän suuttimesta 303 ohjauslaitteen runkoon 301. Liuskan kiinnityskohdan ja vapaan 25 pään välille on sijoitettu säätöruuvi 306. Suuttimen ja liuskan välinen pienin rako voidaan määrätä säätöruuvilla 306. Kotelon yläosa on varustettu tulpilla 307 kiinnityksen ja säädön suorittamiseksi. Liuskan alapuolelle on sijoitettu sähköisesti ohjattava rele 302, joka virroitettuna suu-30 rentaa aukon d^' ennaltamäärättyyn arvoon, joka riippuu releen ja liuskan välisestä välyksestä.

Liuska 304 voi olla muunkin muotoinen ja valmistettu bime-tallilevystä, jolloin sen avulla voidaan huomioida väliaineen lämpötila venttiilin ohjauksessa. Tarvittaessa voi 15 65078 liuska olla varustettu ferromagneettisella kappaleella releen kohdalla. Laitetta 300 voidaan käyttää myös ilman relettä ohjaamaan venttiiliä vain lämpötilan perusteella.

Kuvion 16 mukainen laite 400 on muuten kuvion 15 laitteen 5 300 kaltainen, mutta kierteillä varustetun d^-suuttimen 405 aukkoa d^· ohjaa palje 402, joka on kiinnitetty koteloon 401 sangan 403 ja ruuvien 404 avulla. Palje voi olla suljettu, jolloin se reagoi vain ohjausilman lämpötilaan, tai avoin, jolloin se liittyy ulkoiseen pneumaattiseen tai hydrauliseen 10 ohjauspiiriin yhteellä 409. Palkeen pituus ja samalla suut-timen 405 aukon d^’ pinta-ala on paineen avulla säädettävissä. Ohjauspiirin antama paineimpulssi voi perustua lämpötilaan tai muuhun suureeseen. Kotelon alaosa on varustettu ohjausilman suodattimena 407 ja yläosa tulpilla 406 ruuvien 15 404 asentamista varten. Putki 212 yhdistää ohjauslaitteen venttiiliin 100 kuten edellä.

Claims (17)

1. Laite juoksevan väliaineen virtauksen säätämiseksi ja/ tai mittaamiseksi, jossa laitteessa virtauksen kuristusta 5 säädetään käyttäen hyväksi väliaineen omaa virtauksesta syntyvää paine-eroa, johon laitteeseen kuuluu virtausaukol-la varustettu kansi (102, 103), pääventtiililautanen (111) ja säätölaitteet, jotka muodostuvat sy1interiti1amäntäyh-distelmästä, jonka männän liike on yhdistetty pääventtiili-10 lautaseen (111) ja jossa sylinteritila on yhdistetty ensimmäisellä aukolla (di') yläpaineen (p-j) puolelle ja toisella aukolla (d2 *) alapaineen (P3) puolelle niin, että aukkojen pint a-alojen suhde on säädettävissä, tunnettu siitä, että laite käsittää 15 - ainakin yhden tunnusteluelimen, jonka avulla sylinteriti- lan - mäntäyhdistelmän jonkin eksiaalisesti virtaussuun-nassa liikkuvan osan asemaa mitataan, - tietojenkäsittely-yksikön, johon tunnusteluelimen antama viesti sopivasti muokattuna syötetään, 20. muistiyksikön, jonka ensimmäiseen osaan on varastoitu tietoja venttiilin ominaiskäyrästä tai vastaavista, joista em. tunnusteluelimen antaman viestin perusteella tietojenkäsittely-yksikön avulla tilavuusvirran ja/tai paineen vaihtelut on laskettavissa ja jonka muistiyksikön 25 toiseen osaan on varastoitu halutut tilavuusvirran ja/tai paineen arvot, joihin em. laskettuja arvoja tietojenkäsittely-yksikössä verrataan, - ainakin yhden toimilaitteen, jonka avulla aukkojen (d-|', d2 ') pinta-alasuhde on säädettävissä halutun tilavuusvir- 30 ran ja/tai paineen toteuttamiseksi.

2. Laite juoksevan väliaineen virtauksen säätämiseksi, jossa laitteessa virtauksen kuristusta säädetään käyttäen hyväksi väliaineen omaa virtauksesta syntyvää paine-eroa, 35 johon laitteeseen kuuluu virtausaukolla varustettu kansi (102, 103) ja pääventtiililautanen (111), joiden asema li 66078 17 toistensa suhteen on säädettävissä sellaisella säätölaitteella, joka muodostuu edullisimmin sylinterimäisestä tilasta, joka on yhdistetty ensimmäisellä aukolla (d-j1) yläpaineen (p-|) puolelle ja toisella aukolla (d2f) alapaineen 5 (P3) puolelle, joka tila rajoittuu laitteen runkoon (101) nähden kiinteään pohjaosaan (107), tähän joustavalla elimellä (112) liittyvään pääventtii1ilautaseen (111) ja kiinteästi kiinnitettyyn edullisimmin sylinterimäiseen laakeri-pesään (106), jonka takapääseä on istukka (110), ja tilaan 10 liittyvästä mäntäyhdistelmästä, jonka avulla mainittujen aukkojen (d-| 1 ,d2 1 )' pinta-alojen suhde ja samalla tilan paine (p2) on säädettävissä, joka yhdistelmä käsittää karan (113), joka on asennettu laakeripesän (106) etupäähän sijoitetun lineaarilaakerin (108) tai vastaavan laakerijär-15 jestelyn varaan virtaussuunnassa liikkuvaksi ja jonka karan etupäähän on kiinnitetty pääventtiililautanen (111) ja takapäähän ohjausventtiililautanen (115) tai vastaava elin, joka on yhteydessä istukkaan (110) ja joka istukan kanssa muodostaa toisen aukon (d2 ')» tunnettu siitä,että 20 karalle (113) venttiililautasten (111, 115) väliin, erityisesti laakeripesän (106) tai vastaavan runkoon (101) nähden kiinteän osan (108) ja karalla olevan esteen, edullisimmin karan suunnassa säädettävän esteen (116), väliin on sijoitettu ainakin yksi jousi (117), jonka avulla kompensoidaan 25 pääventtiililautaseen (111) vaikuttavia virtaus ym. voimia ja jonka järjestelyn seurauksena kannen (102, 103) ja pääventt ii1i1autasen (111) välillä ei ole mekaanista yhteyttä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tun nettu siitä, että varsinaisen karan (113) jatkeena on meltorautakappale (135) tai vastaava ja että kiinteästi laitteen runkoon (101), edullisimmin laakeripesän (106) takapäähän, on kiinnitetty solenoidi (134) tai vastaava elin, 35 jonka sisällä ja/tai välittömässä läheisyydessä meltorauta- 6 6 0 7 8 18 kappale on järjestetty liikkumaan ja että solenoidi on yhdistetty säädettävään virtalähteeseen, jolloin, kun solenoidiin johdetaan virtaa, se magnetoituu ja vaikuttaa karaan kohdistamalla siihen meltorautakappaleen välityksellä 5 tietyn suuruisen virtaan verrannollisen aksiaalisen voiman.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteen rungon (101) yhteydessä tai rungon (101) ja mantäyhdistelmän välillä on ainakin yksi tunnusteluelin, jonka avulla laitteen mantäyhdistelmän jon-10 kin aksiaalisesti liikkuvan osan asento tiettyyn perusasentoonsa nähden ilmaistaan ja jonka tunnusteluelimen antaman viestin perusteella väliaineen paine ja/tai tilavuusvirta on määritettävissä.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen laite, tun nettu siitä, että tunnusteluelin muodostuu kiinteästi laitteen runkoon (101), joko suoraan tukien tai sopivan välikappaleen (131) avulla laakeripesään (106), kiinnitetystä solenoidista (134) tai vastaavasta elimestä, joka on väräh-20 telypiirin osa, ja laitteen mantäyhdistelmän johonkin aksiaalisesta liikkuvaan osaan, edullisimmin karaan (113), yhdistetystä ferriittikappaleesta (135) tai vastaavat magneettiset ominaisuudet omaavasta kappaleesta, joka vaikuttaa asentonsa perusteella sinänsä tunnetulla tavalla sole-25 noidiin niin, että värähtelypiirin taajuus muuttuu ja män-täyhdistelmän asento on tämän perusteella määritettävissä.

6. Ookin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausventtiililautaseen (115) 30 liittyvä istukka (110) on sijoitettu istukkaholkkiin (125), joka on sovitettu laakeripesään (106) siten, että istukan asema laakeripesän (106) ja liikkuvan karan (115) suhteen on säädettävissä. I: 35 6 5 0 7 8 19

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että laakeripesän (106) jatkeena on apusylinteri (138), jonka sisällä istukkaholkki (136) on osittain sovitettu liikkumaan karan (113) suunnassa sopivan toimilait- 5 teen välityksellä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että istukkaholkin (136) ulkopinnalla on edullisimmin tiivisteellä (137', 145') varustettu laipparengae (137, 10 145), joka lepää apusylinterin (139) sisäpintaa vasten ja jonka apusylinterin sisätilaan, edullisimmin sen vastakkaisiin päihin karan (115) liikesuunnassa, on järjestetty yh-teet (141a, 141b) pneumaattista tai hydraulista piiriä varten, josta piiristä 1 aipparenkaan jommalle kummalle puolel-15 le on johdettavissa pneumaattinen tai hydraulinen paine.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että apusylinterin (142) sisätilan ensimmäiseen päähän on järjestetty yhde (147) pneumaattista tai hydraulista 20 piiriä varten ja sisätilan toiseen päähän istukkaholkin (143) laipparenkaan (145) ja apusylinterin päädyn välille on asennettu ainakin yksi jousi (148).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu 25 siitä, että jousi (148) on bimetal1ijousi .

11. Jokin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että pohjaosaan (107) kiinnitetty laakeripesä (106) on varustettu aukolle (123') ja siihen 30 liittyvällä ulokkeella (120, 212), joiden avulla sylinteri-mäisen tilan ensimmäinen aukko (d-j *) on siirretty laitteen ulkopuolelle.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu 35 siitä, että ulokkeeseen (120, 212) on liitetty ohjauslaite (200, 300, 400), joka muodostuu suuttimesta (209, 303, 66078 20 405), jonka aukko vastaa sylinterimaisen tilan ensimmäistä aukkoa (dί *), ja tämän aukon edessä olevasta aukon pinta-alaa rajoittavasta esteestä (205, 304, 402).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauslaitteeseen (200) kuuluu ajastin (203), jonka ohjaamana sopivan toimilaitteen kuten releen (302) avulla este (205) on asetettavissa ainakin kahdelle etäisyydelle suuttimen (209, 303) aukosta. 10

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että este on kiekkomainen kehrä (205), jonka kehälle on järjestetty lovi (205') tai kehästä osa on poistettu, ja jonka kehrä on kierrettävissä mekaanisen jousilaitteen 15 avulla ajastimen (203) vapauttamana suuttimen (209) edessä ensimmäisestä asennosta toiseen, jolloin kehrässä oleva lovi (205') siirtyy pois suuttimen edestä.

15. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laite, t u n -20 n e t t u siitä, että este on metalliliuska (304), edullisesti bimetalliliuska, joka on kiinnitetty välin päähän suuttimesta (303) ohjauslaitteen runkoon (301) ja jonka liuskan kiinnityskohdan ja vapaan pään välille on edullisimmin sijoitettu säätöruuvi (306), jonka avulla liuskan 25 (304) vapaan pään etäisyys suuttimen (303) aukosta (di') on säädettävissä.

16. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että este on suljettu palje (402), joka 30 on kiinnitetty ohjauslaitteen runkoon (401).

16 6 5 0 7 8

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että palje (402) on liitettävissä yhteen (409) kaut-ta pneumaattiseen tai hydrauliseen piiriin niin, että sen 35 pituus ja samalla suuttimen (405) aukon (d^') pinta-ala on paineen avulla säädettävissä. 6 5 0 7 8 21