FI71190C - Staengnings-/oeppnings- och regleringsanordning foer vaerme-/kyl-/vaermevaexlingssystem med inlopps- och returledningar pa ventilanordningens tillfoerselsida och foerbrukningssida - Google Patents

Description

χ 71190

Sulku-/avaus- ja säätölaite lämmitys-/jäähdytys-/ lämmönvaihtojärjestelmiä varten tulo- ja paluujohdoilla venttiililaitteen syöttöpuolella ja kulutuspuolella 5 Tämä keksintö koskee lämmönvaihtojärjestelmien säätölaitetta,joka on päävaatimuksi johdannossa ilmoitettua lajia. Lämmitys-/jäähdytyslaitoksiin on tavallisesti asennettu ohitusventtiili, joka erottaa lämpö-/ kylmäpuolen kulutuspuolesta ja mahdollistaa säädön.

10 Ohitusventtiili on useimmiten rakennettu järjes telmään ns. ohituskytkennässä, jonka periaate näytetään kuviossa 1. Ohituskytkennän (lämmön tai kylmän) varasto-puolella olevaa johtojärjestelmää sanotaan tavallisesti ensiöpiiriksi ja kytkennän kulutuspuolella olevaa toi-15 siopiiriksi. Viimemainittu voi käsittää isomman määrän kuluttajia ja kolmitieventtiiliä käyttää termostaatin ohjaama moottori toisiopiirin lämmön-/kylmäntarpeen mukaisesti .

Kun toisiopiirissä ei tarvita lämpöä/kylmää, on 20 kolmitieventtiilin oltava suljettu eikä tällöin pidä esiintyä kiertokulkua ensiö- ja toisiopiirin välisessä johtojärjestelmässä. On osoittautnut, että ohituskytken-tä, jossa on vain kolmitieventtiili, ei riitä estämään lämmön menetystä, jonka aiheuttavat piirien väliset vir-25 tausvuodot. Kuvio 1 näyttää esimerkin tahattomasta kier tokulusta ohituskytkennässä. Jotta vältettäisiin tahaton kiertovirtaus, joka johtaa suuriin lämmönmenetyksiin, voidaan sijoittaa toinen silkulaite ohituskytkennän piiriin. Tällainen sulkulaite voi koostua moottorin käyttä-30 mästä sulkuventtiilistä, magneettiventtiilistä, takaisku-venttiilistä, U-putkesta, jossa on nestelukko, jne. Tällaisten ylimääräisten sulkulaitteiden haittana on se, että ne paitsi tekevät laitoksen kalliimmaksi myös vaativat omaa huoltoa, koska ne tavallisesti eivät osallistu 35 normaaliin säätötoimintaan, vaan säätötoiminta kuuluu kolmitieventtiilille.

2 71190 Säätötoiminta edellyttää, että väliaine ensiöpii-rissä ja toisiopiirissä kiertää, ja nämä piirit on siksi varustettu kukin omalla kiertopumpullaan. Pumppujen lisäksi laitos voi sisältää muita sulkuventtiilejä, kuris-5 tusventtiilejä, vääntöhanoja, lämpömittareita jne. Muu tamat niistä voidaan myös sijoittaa ohituskytkennän sisäpuolelle tulo- ja paluujohdon välille ensiö- tai toi-siopuolelle.

Keksinnön tarkoituksena on kehittää säätölaite 10 (jota nimitetään seuraavassa venttiililaitteeksi), jol la ei ole vain säätötoimintaa, vaan joka myös toimii sulkuventtiilinä ja suljetussa asennossa suojaa laitosta odottamattomilta virtausvuodoilta ensiö- ja toisiopiirin välillä. Keksinnön toisena tarkoituksena on kehittää mai-15 nitunlainen säätölaite, jonka voi rakentaa yhtenäiseksi yksiköksi, joka on helppo asentaa ja vie suhteellisen vähän tilaa. Patenttivaatimuksissa ilmoitetut piirteet ovat lisäksi tunnusomaiset keksinnön mukaiselle säätölaitteelle.

20 Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin esimerkkien avulla ja viitaten piirustuksiin sekä lämpölaitoksen yhteydessä, mutta on selvää, että keksintö on yhtä käyttökelpoinen jäähdytyslaitoksen kanssa (esim. käyttäen jäävettä jäähdytysaineena).

25 Kuvio 1 näyttää johdannossa mainitun ohityskytken- nän lämpölaitoksen ensiö- ja toisiopiirin välillä; kuvio 2 esittää kaaviomaisesti osaksi läpileikkaus-kuvantoa keksinnön mukaisesta säätölaitteesta; kuvio 3 esittää pöhjakuvantoa männän luistin aukois-30 ta vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa; kuvio 4 esittää haarakanavaosan ja männän luistin pään sekä toisen yhdessä toimivan kanavan läheisen osan vaihtoehtoista toteutusmuotoa; kuvio 5 esittää saman osan vaihtoehtoista toteu-35 tusmuotoa; ja kuvio 5 esittää vastaavaa kuvantoa kuin kuvio 1, 3 71190 mutta keksinnön laitteesta.

Kuvio 1 näyttää tahattoman kiertovirtauksen kaa-viomaisesti näytetyssä ohituskytkennässä, joka on tunnettua mallia. P osoittaa ensiöpuolta, S toisiopuolta, 5 T tulojohtoja ja R paluujohtoja sekä V kolmitieventtiiliä.

Termostaatin ohjaama moottori M käyttää venttiiliä.

Vaikka venttiili on kiinni, syntyy vuotovirtauksia ja vuotovirtausta kytkentäosassa, jolla on merkintä L sillä seurauksella, että säätö ei koskaan ole tasapai-10 nossa ensiöpiirissä ja tuloksena on lämmön jatkuva mene tys.

Kuvio 2 näyttää kaaviomaisesti venttiililaitteen tai säätölaitteen keksinnön mukaisen toteutusmuodon, jonka venttiili ei suorita vain säätöventtiilin (kolmi-15 tieventtiilin V) toimintaa ohituskytkennässä kuvion 1 mukaisesti, vaan joka myös saa aikaan virtauksen täydellisen katkaisun toisio- ja ensiöpiirin välillä, kun venttiili on ensin asetettu sulkuasentoon.

Putkikappale 1 ja putkikappale 4 on sijoitettu 20 rinnakkain pienen välimatkan päähän toisistaan. Putki - kappaleiden 1 ja 4 päiden välisessä kohdassa ulottuu mäntä-luistiputki 7, joka jakaa putken 1 kahdeksi putkikappa-leeksi 2 ja 3 ja putken 4 kahdeksi putkikappaleeksi 5 ja 6 jotka ovat parittain putken 7 kummallakin puolella. Put-25 ket 1, 4 ja 7 ovat samassa tasossa ja putken 7 halkaisija on suurempi kuin putkien 1 ja 2. Putken 7 toinen pää 8 ulottuu lyhyen matkan putken 4 ulkopuolelle ja on suljettu pohjalla, kun taas putken 7 toinen pää 10 on oleellisesti pitempi ja siinä on avoin pää, joka on suljettu 30 ruuvauksella 11, jossa on poraus 12, jossa on rengastiivis- teitä 13 männänvarren 14 läpiviemiseksi, joka on sekä siirrettävissä aksiaalisesti että kierrettävissä porauksessa 12.

Käytännössä putkirakenne on hitsattu kokoon putkikap-35 paleista ja putkikappale 2 johtaa ulos putkeen 7 aukollaan 4 71190 15. Putkessa 3 on vastaava aukko 16 ja putkissa 5 ja 6 on aukko 17 ja vast. 18. Vino putki 19, jolla on suunnil-lee sama halkaisija kuin putkella 5, ulottuu putkikappa-leen 5 ja mäntäluistiputken 7 kohdan välissä, joka kohta 5 on suunnilleen putkien 3 ja 4 keskivälissä. Haaraputki 19 yhdistää putken 5 putken 7 kanssa aukkojen 20 ja 21 kautta. Putken 19 päälle on hitsattu nippa 22 mahdollista porausta varten, johon voidaan sijoittaa kiertohana, kuristusventtiili, sulkuventtiili tms. Yhdysputki 23 10 ulottuu putkikappaleiden 2 ja 4 välissä ja yhdistää nämä toisiinsa. Putkikappaleen 23 keskellä on kiertohana 24 tai sulkuventtiili.

Luistiputkeen 7 on sijoitettu kääntyvästi ja siirrettävästä mäntäluisti 25, joka on liitetty jäykästi 15 männänvarteen 14. Luistissa on suljettu pää 26, joka luistin ollessa suljetussa asennossa (äärimmäisenä vasemmalla kuviossa 2) ulottuu suunnilleen putkijatkeen 8 pohjasta kohtaan, joka on pienen välimatkan päässä aukon 21 reunasta. Männänvarsi 14 on kiinnitetty mäntäluistin tä-20 hän umpinaiseen osaan. Muu osa 27 mäntäluistista on tehty putken muodossa, jossa on avoin pää männänvarsipuolella ja joka mainitussa asennossa ulottuu pienen matkan putken 2 ja vast. 3 aukon 15 tai 16 reunan ohi,kuten kuvio 2 näyttää.

25 Luistissa 25 tai oikeammin luistin putkimaisessa osassa 27 on muodostettu virtausaukot 28, 29, 30, joita on 1-3 sarjaa. Kuvio 4 näyttää luistin pinnan levitetyssä tilassa ja siinä on kolme sarjaa virtausaukkoja. Kuvion 2 näyttämää toteutusmuotoa varten luistin pinnalla on mer-30 kinnät A, B, C, D. Virtausaukkosarja 28 käsittää kolme pitkulaista suorakulmaista virtausaukkoa, jotka toimivat yhdessä yksitellen putkikappaleen 3 aukon 16 kanssa. Virtausaukkosarja 29 käsittää kolme kiilamaista tai kolmiomuotoista virtausaukkoa, jotka on sijoitettu suoraan 35 vastapäätä ensiksi maintittuja virtausaukkoja, jotka toimivat yhdessä putkikappaleen 2 aukon 15 kanssa. Vir- 5 71190 tausaukot ovat vahvasti kärjistettyjä mäntäluistin avaussuunnassa tarkasti säädetyn läpivirtauksen saavuttamiseksi. Virtausaukkosarja 30 käsittää kolme kolmiomaista virtausaukkoa, jotka on sijoitettu suunnilleen 5 samoille emäviivoille kuin virtausaukot sarjassa 28.

Niiden kärjet ovat luistin sulkeutumissuunnassa. Kuvion 2 mukaisesti on virtausaukkojen 28 pituus sellainen, että ne ovat yhteydessä putkikappaleen 3 aukon 16 kanssa riippuamtta mäntäluistin asennosta. Virtausaukot 30 10 ovat täysin avoimet ollessaan suoraan haaraputken aukon 21 yllä. Viimeksimainitussa asennossa virtausaukot 29 ovat putkikappaleen 2 aukon 15 alueen ulkopuolella. Virtausaukot 29 ovat täysin avoimet kun mäntäluisti on avoimessa asennossa. Mäntäluistin suljettu pää 26 avaa 15 ja sulkee asteittain putkikappaleen 5 ja vast. 6 au kot 17, 18.

Kuten mainittiin, näyttää kuvio 2 venttiililait-teen suljetussa asennossa. Voidaan olettaa putken 1 kuuluvan tulojohtoon ja putken 4 paluujohtoon, niin että 20 putkikappaleet 2 ja 4 kuuluvat ensiöpiiriin ja putkikappa- leet 3 ja 5 toisiopiiriin. Lisäksi oletetaan, että kier-tohana 25 on auki. Kun mäntäluisti on mainitussa asennossa, on tulotie suljettu kohdassa 15 ja paluutie kohdissa 17 ja 18. Tien 5 ja 3 välillä on yhteys haaratien 19, yhden 25 virtausaukon 30, luistin sisäpuolen ja yhden virtaus- aukon 28 kautta. Toisiopiiri on näin ollen eristetty hydraulisesti ensiöpiiristä. Ensiöpiirissä on yhteys tulotien 2 ja paluutien 6 välillä. Kiertohanan 24 voi mahdollisesti sulkea erikoisjärjestelmissä. Kiertohanan 30 käyttö ei kuitenkaan ole oleellinen po. keksinnölle ja sama koskee putkikappaletta 23. Niiden mukanaolo lisää kuitenkin oleellisesti mahdollisuuksia laitteen käyttämiseksi erilaisissa säätöjärjestelmissä.

Kun mäntäluisti siirretään avausasentoon, so. oike-35 alle kuviossa 1, avautuu virtausaukko 29 asteittain ja virtausaukko 21 sulkeutuu asteittain, samalla kun putki- 6 71190 aukkojen 17 välinen yhteys avautuu verraten nopeasti. Läpivirtaus säädetään mäntäluistin aksiaalisen siirron avulla ja se tapahtuu männänvarren 14 kautta, joka on kytketty moottorin käyttämään laitteeseen, joka siirtää 5 luistia vain aksiaalisesta. Kääntämällä mäntäluistia käsin voidaan valita venttiilin kapasiteetti ja säätö-kyky valitsemalla virtausaukot kolmessa sarjassa 28, 30, 29. Virtausaukkojen koon käännettävä valintalaite tekee kytkentälaitteen hyvin käyttökelpoiseksi.

10 Kuvio 4 näyttää mäntäluistin 125 pään 126 toisen toteutusmuodon kytkentälaitteen läheisellä osalla.

Osat on tässä numeroitu samalla tavalla kuin kuviossa 2, mutta niillä on etuliite 100. Kuten on näytetty, on putki-kanava 105 viety vinosti luistin putkeen 107 rinnakkain 15 haarakanavan 119 kanssa. Toinen putkikanava 106 on vie ty jonkin verran luistin putken 107 akselin ohi, ja luistin putken 107 pää, joka tässä johtaa putkeen 106, on tässä muotoiltu kartiomaisen venttiili-istukan 108 tavoin. Mäntäluistin päässä 126 on tehty pään kartio, jo-20 ka toimii yhdessä istukan kanssa. Näin saavutetaan tiiviim pi sulku ja sitten tasaisempi avaus putkien 105 ja 106 kautta tapahtuvalle väliaineen virtaukselle.

Kuvio 5 näyttää vielä toisen toteutusmuodon,jossa luistin putkea 207 on pidennetty huomattavasti putkien 25 205, 206 ulkopuolelle, niin että muodostuu putkiohjain 208 mäntäluistin jatkeelle 2, 4, 6. Tässä jatkeessa on sarja virtausaukkoja 240, jotka kuvio 4 näyttää pohjaku-vantona A, D, E, F. Tässä tapauksessa neliö B, C, E, F siis näyttää luistipinnan levitetyssä tilassa. Tämän 30 toteutusmuodon haittana on se, että laitteen rakennus- pituus on suurempi. Etuna on mäntäluistin hyvin luotettava ohjaus.

Keksinnön mukainen laite ei rajoitu piirustusten näyttämään ja edellä kuvattuun toteutusmuotoon. Kuten on 35 jo näytetty, voi sekä luistin että putkikappaleiden muoto vaihdella. Kuten on mainittu, voidaan haaraputki 19 7 71190 esim. varustaa lisäventtiilillä haluttaessa. Haaraputkel-la voi olla mikä muoto tahansa (esim. putkimutka) ja voi sijaita yhtä hyvin ensiöpuolella kuin toisio-puolella, koska näitä puolia voidaan käyttää mielivaltai-5 sesti sijoitettuina riippuen siitä, minkälaiseen laitokseen laite asennetaan.

Putkikappaleiden 2, 3, 5, 6 ei tarvitse olla samassa tasossa, mutta tällöin on virtausaukkotasoa mäntäluistissa muutettava vastaavasti. Kun luistissa 10 on niin monta virtausaukkoa sijoitettuna pitkin kehää kuin kuvio 4 näyttää, on aukkojen 15, 16, 17, 18 ulottuvuutta kehän suunnassa rajoitettava vastaavasti, niin että vain yksi virtausaukko kerrallaan toimii yhdessä vastaavan aukon kanssa.

15 Säätölaitetta ei tarvitse rakentaa putkista. Se voidaan esim. valmistaa valulohkona, jossa on kanavia ja lieriömäinen kanava mäntäluistia varten. Putkien ja valetun aineen, esim. kevytmetallin tai muovin, yhdistelmä voi myös tulla kysymykseen, varsinkin jäähdytys-20 laitoksissa.

Virtausaukkojen muotoilu voi olla erilainen kuin edellä esitelty ja se sovitetaan ko. tarpeen mukaan.

Claims (7)

8 71190

1. Sulku/avaus- ja säätölaite lämmönvaihtolaitosta varten, jossa laitoksessa on tulo- ja paluujohtoja laitoksen 5 syöttöpuolen (ensiöpuolen) ja kulutuspuolen (toisiopuolen) välillä, joka laite käsittää lieriömäisen kanavan (7), joka sisältää lieriömäisen, suurin piirtein putkimaisen säätöeli-men (25), jolloin laitteen tulo-/paluukanavat (2,6) ensiö-puolella johtavat aksiaalisen välimatkan päässä toisistaan 10 kanavaan (7), ja laitteen tulo-/paluukanavat (3,5) toisio-puolella, samoin johtavat kanavaan (7) aksiaalisen välimatkan päässä toisistaan ja perifeerisen välimatkan päässä en-siöpuolella olevista kanavista, tunnettu siitä, että säätölaite on sylinterimäisessä kanavassa (7) aksiaali-15 sesti siirrettävä mäntäluisti (25), että toisiopuolen yksi kanava (5) on haarakanavan (19) kautta lisäksi yhdistetty kanavaan (7) kohdassa, joka aksiaalisuunnassa on tulo-kanavan ja paluukanavan välissä toisiopuolella, ja että män-täluistissa (25) on aukkoja (28, 29, 30) ja/tai kanavia, 20 jotka luistin ollessa suljetussa asennossa yhdistävät mainitun kanavan (5) haarakanavan (19) kautta toiseen kanavaan (3) toisiopuolella ja avoimessa asennossa yhdistävät kahden puolen tulo- ja vastaavasti paluukanavat toisiinsa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnet-25 t u siitä, että mäntäluistissa (25) on useita kehän suunnassa erotettuja aukkoja (28, 29, 30, 240), joilla on eri läpivirtauksen poikkipinta-alat.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että mäntäluistin (25) pää, joka on to- 30 teutettu suljettuna, siirrettäessä luistia aksiaalisesti, avaa/sulkee kahden tulo- tai paluukanavan (5,6;105,106) välisen yhteyden.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että toinen (106) ensiöpuolen kahdesta kanavas- 35 ta johtaa aksiaalisesti lieriömäisen kanavan (107) päähän 9 71190 ja kanavan suu on tehty venttiili-istukan (108) muotoiseksi, joka on kosketuksessa venttiilin rungon muodostavan mäntä-luistin pään (126) kanssa.

5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen laite, 5 tunnettu siitä, että eräät virtausaukot (29, 30) on tehty kiilamaisiksi aksiaalisuunnassa, niin että ne avau-tuvat/sulkeutuvat asteittain luistin aksiaalisen siirron aikana.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että haarakanava (19) on varustettu kuristusventiilillä tai sulkuventtiilillä (22).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että tulo- ja paluukanavat (2, 6) venttiililaitteen sillä puolella, joka ei sisällä haarakana- 15 vaa (19), on yhdistetty keskenään lieriömäisen kanavan (7) ulkopuolella ohituskanavan (23) avulla, jossa ohituskanavas-sa on sulkuventtiili (24). 10 71190