FI82760C - Reglerventil foer en vattenarmatur driven av en ultraljudsmotor. - Google Patents

Description

1 82760

Ultraäänimoottorilla toimiva vesihanan säätöventtiili

Esillä olevan keksinnön kohteena on vesihanan säätöventtiili, jossa säätöelin suorittaa kiertoliikkeen, joka on aikaansaatu ultraäänimoottorilla.

On tunnettua ohjata vesihanojen säätöventtiileitä ja termostaattien venttiileitä sähkömoottoreilla ja solenoideilla. Solenoideilla lähinnä ohjataan vain kiinni-auki-tapahtumaa, kun sen sijaan moottorilla kyetään säätämään venttiiliä halutussa määrin ja esimerkiksi myöskin sekoitusventtiiliä termostaatilla varustettuna tai ilman.

Tähän tarkoitukseen on käytetty joko tasavirtamoottoria, jonka säätöalue on verraten laaja ja jossa myöskin suunnan-vaihto on helppoa; lisäksi voidaan käyttää esimerkiksi askelmoottoria. Tunnettujen moottorikäyttöisten venttiilien haittapuolena on mm. moottorin verraten suuri kierrosluku ja huono vääntömomentti, minkä johdosta joudutaan käyttämään välissä useampia hammaspyöriä käsittävää alennusvaih-detta. Tosin hankaluutena on moottorin suhteellisen iso koko.

US-patentista 4 741 416 on myös tunnettua ohjata iskunvai-mentimen säätöventtiiliä ultraäänimoottorilla, joskaan itse venttiiliä ei ole julkaisussa esitetty.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on nyt poistaa tunnettujen vesihanojen säätöventtiilien moottorikäyttöjen haitat soveltamalla mainitusta US-patentista sinänsä tunnettua ultraäänimoottorin käyttöä. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1.

Tässä yhteydessä lienee paikallaan lyhyesti selostaa erästä ultraäänimoottorin periaatetta. Ultraäänimoottorissa paikallaan pysyvä osa, jota voitaisiin kutsua staattoriksi, muo- 2 82760 dostuu joustavasta pitkänomaisesta osasta, jonka pintaan on peräkkäin kiinnitetty pietsosähköisiä keraamisia osia.

Kun kappaleeseen johdetaan vaihtojännite, jonka taajuus sijaitsee ultraäänialueella, esimerkiksi 50-200 kHz, joutuu kyseinen kappale aaltoliikkeeseen. Jos sijoitetaan pietsosähköisiä keraamisia kappaleita kahtena kerroksena päällekkäin ja kappaleet toisiinsa nähden siirrettyinä, sekä johdetaan eri kerroksiin eri vaiheessa oleva vaihtojännite, syntyy kappaleessa etenevä aaltoliike. Kun tämän kappaleen päälle sijoitetaan toinen liikkuvaksi järjestetty kappale, ja niiden väliin vielä sijoitetaan kitkaa parantava välike-elin, joutuu liikkuvaksi järjestetty kappale liikkeeseen, jonka nopeus on riippuvainen vaihtojännitteen suuruudesta. Kappaleet voidaan järjestää renkaiksi, jolloin syntyy pyörimisliike, tai suoriksi, jolloin syntyy lineaarinen liike. Tällaisen moottorin säädettävyys on erinomainen, sen kierrosluku on verraten alhainen, esimerkiksi suuruusluokkaa 500 kierr./min, ja sen vääntömomentti moottorin kokoon nähden hyvä koko nopeusalueella.

Keksinnön mukaisesti siis ultraäänimoottorin ulostuloakseli pyörittää vaihteen kautta säätöelimen karaa. Tällöin voidaan esimerkiksi ultraäänimoottorin roottori varustaa sisäpuolisella hammaskehällä sekä sijoittaa yksi tai useampia säätöventtiilin runkoon pyöriväsii laakeroituja hammaspyöriä mainitun hammaskehän sekä venttiilielimen hammastetun karan väliin.

Esimerkiksi kahdella samanlaisella moottorilla voidaan säätää sekoittimen kylmän ja kuuman veden säätöventtiiliä yhteisen ohjausyksikön kautta. Ohjausyksikkö saa tällöin sopivimmin säätöohjeensa sekoitettuun veteen sijoitetusta lämpötila-anturista.

Keksintöä ja sen muita piirteitä ja etuja selostetaan seu-raavassa lähemmin esimerkkien muodossa sekä viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa

II

3 82760 kuvio 1 esittää kuvion mukaisella säätöventtiilillä varustettua vesihanaa sivulta katsottuna ja osittain leikattuna, kuviot la-lc esittävät kuvion 1 mukaisen vesihanan säätö-venttiilin eri toteutusvaihtoehtoja, kuvio 2 esittää kuvion Ib toteutusta suuremmassa mittakaavassa, kuvio 2a esittää kuvion 2 osaa päältä katsottuna, kuvio 3 esittää keksinnön mukaista säätöventtiiliä, jossa on myöskin manuaalinen säätö, kuvio 4 esittää säätömoottorin kuvioon 1 verrattuna vaihtoehtoista toteutusta, kuvio 5 esittää leikkausta kuvion 4 viivaa A-A pitkin, ja kuvio 6 esittää kahta keksinnön mukaista säätöventtiiliä käytettynä veden sekoitushanassa.

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty vesihanan runko, numero 2 tarkoittaa veden tuloputkea ja numero 3 veden lähtö-putkea .

Säätöelimenä toimii tässä tapauksessa venttiililautanen 4, joka tiivistää tuloputken 2 päätypintaa vasten. Karan 5 pyörimisliike aikaansaa kierresovituksen ansiosta lautasen 4 aksiaalisen liikkeen eli venttiilin toiminnan. Karalle 5 on kiinnitetty hammaspyörä 6, jota pyörittää ultraäänimoot-torin 8 akselille kiinnitetty hammaspyörä 7.

Kuvioissa la-lc on esitetty hieman vaihtoehtoisia säätövent-tiilin toteutuksia, jolloin kuvio la vastaa kuviota 1 ja kuviot Ib ja le poikkeavat tästä itse säätöelimen osalta.

Kuvio 2 vastaa kuviota Ib, mutta on esitetty suuremmassa mittakaavassa. Viitenumero 10 tarkoittaa ultraäänimoottorin 8 akselia. Osat 12-17, jotka poikkeavat kuviosta 1 ovat seuraavia: 12 on veden virtaustila, joka on tehty yläpinnaltaan kaarevaksi. 13 on liikkuva eli karan 5 avulla kiertyvä keraaminen levy, joka on yhteistoiminnassa kiinteän keraamisen levyn 14 kanssa, 15 on levyn 13 aukko ja 16 levyn 14 aukko. 17 on tiivisterengas. Veden tulo- ja purkausaukkoa 4 82760 säädetään sinänsä tunnetulla tavalla kiertämällä levyä 13 (ks. myös kuvio 2a).

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista säätöventtiiliä, jossa venttiilielimen kara 5 on lisäksi varustettu kahvalla 18 manuaalista säätämistä varten.

Kuviot 4 ja 5 esittävät erästä hieman vaihtoehtoista toteutusta. Siinä on ultraäänimoottori 8 varustettu roottorilla, jossa on hammastettu akseli 20. Moottori on sijoitettu keskeisesti venttiilin holkkimaisen, sisäpuolisesti hammastetun karan 5 päälle siten, että holkki 5 ympäröi akselia 20. Venttiilin runkoon on kiinnitetty pystysuorat akselit 11, joiden varaan on laakeroitu akselin 20 ja karan 5 hammastuk-sen kanssa kosketuksessa olevat hammaspyörät 19, jolloin syntyy alennusvaihde akselin 20 ja karan 5 välille.

Kuviossa 6 on esitetty keksinnön mukaisilla säätöventtii-leillä varustettu sekoittaja. Viitenumero 2a tarkoittaa kylmän veden tulokanavaa ja viitenumero 2b kuuman veden tulokanavaa. Kummankin veden määrää säätää keraamisilla levyillä toteutettu, ultraäänimoottorilla 8 säädetty säätö-venttiili. Moottorit 8 ovat kytketyt elektroniseen säätöyk-sikköön 22, joka vuorostaan saa ohjaussignaalinsa sekoitetun veden lähtöputkeen 3 sijoitetusta lämpötila-anturista 21.

Claims (4)

5 82760

1. Vesihanan säätöventtiili, Jossa säätöelin (4; 13) suorittaa kiertoliikkeen, joka on aikaansaatu ultraäänimoot-torilla (8), tunnettu siitä, että ultraäänimoottorin (8) ulostuloakseli (10; 20) pyörittää vaihteen (7, 6; 19) kautta säätöelimen karaa (5) ja että säätöelin on venttiililautanen (4) tai keraaminen levy (13).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että ultraäänimoottorin (8) hammastettu akseli (20) on sijoitettu keskeisesti holkkimaisen, sisäpuolisesta hammastetun karan (5) sisään ja roottorin akselin (20) sekä karan (5) välissä on ainakin yksi venttiilin runkoon laakeroitu hammaspyörä (19).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että roottorin akselin (20) ja säätöelimen karan (5) välissä on kolme tasavälein akselin ympäri sijaitsevaa hammaspyörää (19).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että se yhdessä toisen samanlaisen venttiilin kanssa sisältyy kylmän ja lämpimän veden sekoitushanaan, ja että moottoreihin (8) kytketty ohjausyksikkö (22) ohjaa moottoreita sekoitettuun veteen sijoitetun lämpötila-anturin (21) tunteman lämpötilan perusteella. 6 82760