FI67936B - Foerdelningsventil - Google Patents

Description

67936

Jakoventtiili Tämän keksinnön kohteena on jakoventtiili, jossa on venttiilipesä, venttiilipesässä edestakaisin liikkuva luisti, 5 luistiin kiinnitetty jatkovarsi, ja jatkovarteen liitetty, sylinterissä paineenalaisen väliaineen avulla edestakaisin liikkuva mäntä.

Energian kallistuessa käyvät yhä tärkeämmiksi keinot, joilla pystytään hyödyntämään luonnossa vallitsevia pieniä 10 lämpötilaeroja mekaaniseksi energiaksi. Eräs tällä periaatteella toimiva ennestään tunnettu laitteisto toimii valtameressä vallitsevan lämpötilaeron avulla. Laitteistossa on lämpimällä pintavedellä lämmitettävä höyrystin, jossa työ-aine, esimerkiksi ammoniakki höyrystyy. Syntynyt höyry joh-15 detaan turbiinin kautta lauhduttimeen, jota jäähdytetään syvältä pumpatun kylmenemän veden avulla. Syntynyt lauhde palautetaan lauhdepumpun avulla takaisin höyrystimeen. Turbiinin tuottama hyötyenergia voidaan muuttaa esimerkiksi sähköksi turbiinin akselille kytketyn generaattorin avulla.

20 Pintavesi- ja syvävesipumppuja sekä lauhdepumppua käytetään sähkömoottorien avulla, joiden sähkö otetaan generaattorista. Laitteiston hyötysuhde jää kuitenkin huonoksi. Optimaalisissa olosuhteissa n,fcok = *lturb »V x H-moot x Ipumpp = 0,8 x 0,9 x 0,9 x 0,8 = 51 %. Pumppujen tarvitsema energia 25 on siten suuruusluokaltaan noin 50 % laitteiston tuottamasta energiasta, joten kokonaishyötysuhde jää huonoksi.

Tunnetaan pieniä lämpötilaeroja hyödyntävä voimakone, jonka hyötysuhde on huomattavasti korkeampi kuin edellä esitetyllä laitteistolla. Tälle voimakoneelle on tunnusomaista, 30 että lauhdepumppu on johdon välityksellä yhteydessä työ- piirin osaan, jossa työaine on kaasutilassa ja paineenalai-sena, työaineen johtamiseksi lauhdepumppuun työkoneen liikkuvan elimen ohjaamana lauhdepumpun pumppuavan elimen liikuttamiseksi työaineen avulla. Koska lauhteen pumppuaminen 35 suoritetaan suoraan työaineella, saadaan pumppuamisen hyötysuhteeksi noin 80 %, mikä merkitsee koko järjestelmästä ulos 2 67936 saatavan energian määrän kasvamista 40 %:lla edellä esitettyyn tunnettuun laitteistoon verrattuna.

Tällainen voimakone toimii hyvin pienten työaineen paine-erojen varassa. Paine-erot saattavat pienimmillään 5 olla noin yhden barin luokkaa. Tällaisissa olosuhteissa tavanomaiset venttiilit, jotka tarvitsevat usean barin paine-eroja, eivät toimi luotettavasti. Tunnetuissa vent-tiiliratkaisuissa on lisäksi se epäkohta, että ne jäävät helposti värisemään keskiasentonsa molemmin puolin aiheut-10 taen epävarmaa toimintaa ja tuhlaten korkeapainekaasua.

Keksinnön päämääränä on saada aikaan jakoventtiili-rakenne edellä esitettyä lajia olevaan koneeseen, jossa työkoneen liikkuvana elimenä on mäntä, joka jakoventtiili-rakenne toimii hyvin pienillä paine-eroilla ja jossa on 15 varmistettu, että se ei jää värisemään keskiasentonsa kohdalle. Venttiilille on tunnusomaista, että jatkovarsi on liitetty varren pituussuunnassa joustavasti jatkovarren kanssa sama-akseliseen männänvarteen, ja että venttiilipe-sässä on luistin kanssa yhteistoiminnassa oleva sinänsä 20 tunnettu jousikuormitteinen lukituslaite, joka sallii luistin siirtymisen ääriasennosta toiseen ainoastaan silloin, kun luistin jatkovarren ja männänvarren välinen jousivoima ylittää määrätyn raja-arvon. Männänvarren ja jatkovarren välisen joustavan liitoksen ansiosta mäntä pystyy liikutta-25 maan luistia jo pienelläkin paine-erolla ääriasennosta toiseen, koska luistiin kohdistuva voima kasvaa tasaisesti. Lukituslaite, joka sallii luistin sijaita vain ääriasennoissaan, estää venttiilin värisemisen.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheiseen 30 piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää lämpötilaerojen avulla toimivaa voimakonetta periaatteellisena piirroksena, ja kuvio 2 esittää tämän työkoneen yhteydessä käytettävää keksinnön mukaista jakoventtiiliä pituusleikkauksena.

li 3 67936

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty höyrystin, jossa kylmäaine, esimerkiksi freon, höyrystyy. Höyrystin on johdon 2 välityksellä yhteydessä jakoventtiiliin 3, jonka sisällä liikkuu luisti 4. Luisti on kiinnitetty pituusakselinsa suuntaiseen 5 jatkovarteen 5, joka on vapaasta päästään kiinnitetty kalvoon 6. Kalvo on reunoistaan kiinnitetty pumpun pesään 7.

Jakoventtiili 3 on johdon 8 välityksellä yhteydessä lauh-duttimeen 9 ja tämä puolestaan johdon 10 välityksellä lauhde-pumppuun 11. Lauhdepumpusta vie johto 12 takaisin höyrystimeen 1. 10 Lauhdepumpussa on kaksi toisiinsa liittyvää sylinteri- osaa 13 ja 14, joista ensinmainitulla on suurempi halkaisija kuin osalla 14. Myös sylintereissä liikkuva mäntä on kaksiosainen, jolloin suuremman halkaisijan omaava osa on merkitty viitenumerolla 15 ja toinen viitenumerolla 16. Männän osaa 16 ym-15 päröi kierrejousi 17, joka on sijoitettu männän osan 15 ja laajan sylinteriosan 13 päädyn väliin. Sylinteriosa 13 on lisäksi yhdistetty putkella 18 lauhduttimeen tähän osaan mahdollisesti vuotaneen kylmäaineen poistamiseksi lauhduttimeen.

Lauhduttimen 9 yhteyteen on järjestetty pumpattavan nes-20 teen tila 19, joka on putken 20 välityksellä yhteydessä kalvo-pumppuun 7, kalvon 6 alapuolella olevaan tilaan 21. Kalvon yläpuolella oleva tila on merkitty viitenumerolla 22 ja luistin 4 jatkovarressa oleva laajennus viitenumerolla 23. Kalvopumpun tila 22 on johdon 24 välityksellä yhteydessä lauhdepumpun 11 25 laajempaan sylinterinosaan eri puolella männän osaa 15 kuin männänosa 16. Keksinnön mukainen voimakone toimii seuraavalla tavalla.

Höyrystynyt paineenalainen kaasu pääsee venttiilin 3 kautta kalvopumpun höyrytilaan 22. Höyry painaa kalvon 6 ala-30 asentoon ja työntää kalvon toisella puolella olevan veden taka-iskuventtiilin kautta ulos kuviossa 1 oikealle. Kun kalvo lähestyy ala-asentoa, vetää kalvoon yhdistetty jatkovarsi 5 luistin 4 alas, jolloin yhteys höyrystimeen sulkeutuu ja luistin yläpuolelta avautuu yhteys lauhduttimeen 9. Kylmässä lauhdutti-35 messa vallitsee alhaisempi paine, joten lauhdutin imee kaasua pumpun yläosasta ja kalvo lähtee nousemaan. Tällöin kalvopumpun alaosaan virtaa lauhduttimen ja pohjaventtiilin läpi uutta 67936 vettä. Kalvon saavutettua yläasentonsa työntää jatkovarressa oleva laajennus 23 luistin yläasentoonsa, jolloin yhteys lauh-duttimeen sulkeutuu ja tilaan 22 pääsee uutta kaasua höyrystimestä.

5 Kalvopumpun höyrytila 22 on yhteydessä iauhdepumppuun 11 johdon 24 kautta. Kun kalvopumpun höyrytilassa vallitsee korkeapaine, painuu lauhdepumpun kaksihalkaisijäinen mäntä 15, 16 kuviossa vasemmalle ja työntää männänosan 16 päässä olevan lauh-teen höyrystimeen 1. Kun kalvopumpun tilan 22 höyrynpaine laskee, 10 laskee paine myös lauhdepumpun höyrytilassa ja jousi 17 palauttaa männän pumpun oikeaan päähän. Tällöin pumppu imee nesteti-laan uutta lauhdetta lauhduttimesta. Lauhdeputkiin sijoitetut ei-esitetyt yksisuuntaventtiilit päästävät lauhteen virtaamaan vain lauhduttimesta höyrystimeen.

15 Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen kaksitoimisen jakoventtiilin rakenne. Venttiipesässä 3 on kaasutilassa olevan työaineen tuloputki 2 ja poistoputki 8. Venttiilipesässä on luisti 4, jonka toisessa päässä on jatkovarsi 5, joka ulottuu venttiilin yhteyteen sovitetun sylinterin 25 sisään. Sylinteriin on 20 sovitettu jatkovarren 5 suunnassa edestakaisin liikkumaan mäntä 26, joka on kiinnitetty sylinterin ulkopuolelle työntyvään män-nänvarteen 27. Venttiilissä on putki 28, joka muodostaa männän yläpuolella sijaitsevan sylinteritilan ja luistikammion välisen yhdystien, ja putki 29, joka muodostaa männän alapuolella sijait-25 sevan sylinteritilan ja luistikammion välisen yhdystien. Luis-tissa 4 on lisäksi pituussuuntaisia läpimeneviä porauksia 30.

Luistin jatkovarressa 5 on kaksi poikittaista rengasulo-ketta 31 ja 32, joista viimeksimainittu sijaitsee jatkovarren vapaassa päässä ja ulokerengas 31 sijaitsee välimatkan päässä 30 renkaasta 32 lähellä jatkovarren toista päätä. Männänvarressa 27 on pituussuuntainen keskiporaus 33, jonka sisäpinnalla on samoin kaksi ulokerengasta 34 ja 35. Jatkovartta ympäröi kierrejousi 36, joka sijaitsee kulloinkin kahden ulokerenkaan välissä, joista toinen on jatkovarressa ja toinen männänvarressa.

35 Luistin 4 vastakkaiseen päähän on kiinnitetty sylinteri- tilassa liikkuva jatkokappale 37, joka liikku luistin ja jatkovarren mukana. Jakokappaleen pinnassa on akselinsuuntainen

«I

67936 syvennys 38, jonka keskikohdalla on kaltevasivuinen kohouma 39, jonka reuna on jatkokappaleen pinnan tasossa. Jatkokappaletta ympäröivässä sylinteriseinässä 40 on poikittainen reikä syvennyksen 38 kohdalla. Tähän reikään on sovitettu kuula 41, jota 5 kierrejousi 42 painaa syvennyksen 38 pohjaa vasten.

Johto 24 on tässä tapauksessa liitetty johtoon 29. Jako-venttiili toimii seuraavalla tavalla.

Kaasu johdetaan jakoventtiiliin 3 putkea 2 pitkin. Jako-luisti 4 ohjaa kaasun putkea 29 pitkin kaasusylinterin 25 ala-10 päähän, jolloin mäntä 26 lähtee nousemaan ylöspäin. Yläpuolella oleva kaasu pääsee poistumaan putkien 28 ja 8 kautta. Männän noustessa ylöspäin pääsee luistin jatkovarsi 5 työntymään onton männänvarren 27 sisään. Näin jatkuu, kunnes männänvarren sisällä oleva jousi 36 kohtaa jatkovarressa olevan rengasulokkeen 31.

15 Nyt mäntä pyrkii nostamaan luistin ylös, mutta lukituskuula 41 ja kohouma 39 estävät luistin liikkeen, kunnes jousen 36 jännitys voittaa lukitusvoiman ja luisti hypähtää yläasentoonsa kuulan 41 siirtyessä kohouman 39 yli.

Luistin siirryttyä yläasentoon kaasuvirtauksen suunta 20 vaihtuu. Kaasu pääsee virtaamaan putkesta 2 luistin kautta ja edelleen putkea 28 pitkin sylinterin yläosaan. Alaosasta kaasu pääsee poistumaan putkea 29 pitkin ja edelleen luistissa olevien porausten 30 kautta poistoputkeen 8. Näin jatkuu, kunnes männänvarren sisällä oleva jousi kohtaa luistin jatkovarren 25 päässä olevan ulokerenkaan 32, joka alkaa jännittää jousta.

Jousivoiman ylittäessä lukitusvoiman hypähtää luisti ala-asentoonsa, ja männän liikesuunta vaihtuu.

Edellä kuvattu voimakone toimii aina, kun höyrystimen ja lauhduttimen välillä on riittävä länpötilaerc, joka vastaavasti 30 aiheuttaa riittävän paine-eron nostamaan vettä alatasolta halutulle korkeudelle. Laitetta voidaan;siis käyttää aurinkopumppu-na, jolloin auringon lämpöenergian avulla höyrystin pysyy korkeammassa lämpötilassa kuin lauhdutin, jota jäähdytetään pumpattavan veden avulla. Jos kalvopumpun vesitilaan asennetaan jousi, pys-35 tyy paineilmalla toimiva pumppu myös imemään.

Valitsemalla edellä kuvattuun voimakoneeseen sopiva kyl-mäaine voidaan pumpun nostokorkeutta muuttaa. Jos taas vakio 6 67936 nostokorkeuteen tarkoitetun pumpun lämpötilaero kasvaa, kiihtyy pumpun toiminta ja vastaavasti pumpattavan veden tuotto kasvaa. Jos taas lämpötilaero ja vastaavasti paine-ero pienenee nosto-korkeutta vastaavan paine-eron alle, pumppu pysähtyy, kunnes 5 krittiinen paine-ero saavutetaan. Tällöin pumppu automaattisesti aloittaa uudelleen toimintansa.

Claims (2)

67936

1. Jakoventtiili, jossa on venttiilipesä (3), vent-tiilipesässä edestakaisin liikkuva luisti (4), luistiin 5 kiinnitetty jatkovarsi (5), ja jatkovarteen liitetty, sylinterissä (25) paineenalaisen väliaineen avulla edestakaisin liikkuva mäntä (26), tunnettu siitä, että jatkovarsi (5) on liitetty varren pituussuunnassa joustavasti jatkovarren kanssa sama-akseliseen männänvarteen (27), 10 ja että venttiilipesässä (3) on luistin (4) kanssa yhteistoiminnassa oleva sinänsä tunnettu jousikuormitteinen luki-tuslaite (38, 39, 41, 42), joka sallii luistin siirtymisen ääriasennosta toiseen ainoastaan silloin, kun luistin jatkovarren (5) ja männänvarren (27) välinen jousivoima ylit-15 tää määrätyn raja-arvon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jakoventtiili, tunnettu siitä, että luistin jatkovarsi (5) työntyy männänvarren (27) keskiporaukseen, että jatkovartta ympäröi kierrejousi (36), joka voi liikkua kahden jatkovarressa 20 sijaitsevan rajoittimen (31, 32) välissä, ja että myös männänvarren keskiporauksessa on kaksi välimatkan päässä toisistaan sijaitsevaa rajoitinta (34, 35), jolloin kierrejousi puristuu kokoon männän (26) ollessa ääriasentojensa läheisyydessä kulloinkin yhden jatkovarren rajoittimen (31, 25 32) ja yhden männänvarren rajoittimen (34, 35) välissä painaen joustavasti jatkovartta (5) ääriasennon suuntaan.