FI82761B - Motor-driven valve for controlling a fluid flow - Google Patents
Motor-driven valve for controlling a fluid flow Download PDFInfo
- Publication number
- FI82761B FI82761B FI893764A FI893764A FI82761B FI 82761 B FI82761 B FI 82761B FI 893764 A FI893764 A FI 893764A FI 893764 A FI893764 A FI 893764A FI 82761 B FI82761 B FI 82761B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- valve
- ring
- motor
- piezoelectric elements
- plate
- Prior art date
Links
Abstract
Description
1 827611 82761
Juoksevan aineen virtausta ohjaava, moottorikäyttöinen venttiili 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on juoksevan aineen virtausta ohjaava, moottorikäyttöinen venttiili, jossa liikkuvana venttiilielimenä on kiertyvä levy, jonka kulloinenkin asento määrää venttiilin läpivirtausaukon.The present invention relates to a fluid-operated, motor-operated valve, in which the movable valve member is a rotating plate, the respective position of which determines the flow opening of the valve.
10 Sähkömoottorien käyttö venttiilien ohjauksessa on ollut kauan tunnettua, ja viime vuosina on yleistynyt pienten moottorien käyttö myöskin käyttövesiventtiilien, toisin sanoen vesihanojen eri sovellutuksissa. Eräänä esimerkkinä voidaan tässä mainita esim. termostaattiohjatut suihkuhanat, 15 jotka voivat olla sähkömoottorikäyttöisiä siten, että valitaan vain haluttu lämpötila nappia painamalla.10 The use of electric motors in valve control has long been known, and in recent years the use of small motors has also become more common in various applications of hot water valves, i.e. faucets. One example that can be mentioned here is, for example, thermostatically controlled shower taps, which can be driven by an electric motor so that only the desired temperature is selected by pressing a button.
Eräänä hankaluutena näissä sovellutuksissa on se, että sähkömoottorin kierrosluku on yleensä verraten suuri, minkä 20 vuoksi tarvitaan kalliita ja tilaa vaativia välityksiä, kuten hammasrattaita moottorin ja itse venttiilielimen välissä. Tällaiset mekaaniset välitykset ovat tietysti kalleutensa ohella alttiita ajan mittaan vaurioitumaan.One inconvenience in these applications is that the speed of the electric motor is generally relatively high, necessitating expensive and space-consuming transmissions, such as gears, between the motor and the valve member itself. Of course, such mechanical transmissions, in addition to their high cost, are prone to damage over time.
25 Esillä oleva keksintö tähtää nyt sellaiseen moottorikäyttöiseen venttiiliin, jossa edellä mainitut ongelmat on lähes kokonaan eliminoitu. Keksinnön mukainen ratkaisu perustuu niin sanotun ultraäänimoottorin käyttöön, ja nimenomaan vielä siten sovellettuna, että venttiilielin suoraan tai 30 ainakin olennaisesti suoraan muodostaa ultraäänimoottorin liikkuvan osan.The present invention now aims at a motor-operated valve in which the above-mentioned problems are almost completely eliminated. The solution according to the invention is based on the use of a so-called ultrasonic motor, and in particular still applied in such a way that the valve member directly or at least substantially directly forms a moving part of the ultrasonic motor.
Tässä yhteydessä lienee paikallaan lyhyesti selostaa muutamia ultraäänimoottorin periaatteita.In this context, it may be appropriate to briefly explain a few principles of the ultrasonic motor.
3535
Ehkä tavallisin ultraäänimoottorityyppi käsittää rengasmaisen metallisen värähtelevän staattorin, jonka värähtely saadaan aikaan renkaan pintaan kiinnitetyillä peräkkäisillä 2 82761 pietsosähköisillä elementeillä, joihin johdetaan vuorotellen siniaaltoisia jännitteitä, jotka ovat 90°:n vaihesiirrossa keskenään. Kun värähtelevää rengasta vasten painetaan toista rengasta tai levyä, saattaa värähtelyrengas päällä olevan 5 levyn tai renkaan pyörimisliikkeeseen. Jännitteen voimakkuu della voidaan säätää pyörimisliikkeen nopeutta ja jännitteiden vaiheistuksella pyörimissuuntaa. Useimmiten sijoitetaan vielä värähtelyrenkaan ja pyörivän levyn väliin tartuntaa parantava kitkakerros. Viitataan tässä patenttihakemukseen 10 GB-2 120 462.Perhaps the most common type of ultrasonic motor comprises an annular metallic oscillating stator, the oscillation of which is effected by successive piezoelectric elements 2 82761 fixed to the surface of the ring, to which alternating sine wave voltages of 90 ° phase shift are applied to each other. When another ring or plate is pressed against the vibrating ring, the vibrating ring causes the 5 plates or rings on it to rotate. The intensity of the voltage can be used to control the speed of rotation and, with the phasing of the voltages, the direction of rotation. In most cases, a friction layer is also placed between the vibrating ring and the rotating plate to improve adhesion. Reference is made here to patent application 10 GB-2 120 462.
Eräs tästä hieman muunnettu versio on sellainen, että piet-sosähköisistä elementeistä muodostuva rengas ympäröi metallista sisärengasta, joka muodostaa värähtelykappaleen ja 15 jonka sisäpuolelle on vielä sovitettu pyöritettäväksi tar koitettu elementti. Tätäkin on selostettu edellä mainitussa patenttihakemuksessa GB-2 120 462.A slightly modified version of this is such that a ring consisting of Piet electroelectric elements surrounds a metal inner ring which forms a vibrating body and inside which an element to be rotated is still arranged. This is also described in the above-mentioned patent application GB-2 120 462.
Vielä eräs hieman toisenlainen tyyppi on sellainen, jossa 20 pietsosähköiset elementit on puristettu kahden sylinterimäi- sen (alumiinia olevan) kappaleen väliin, joista toista vastaan on vielä puristettu lovella varustettu kappale. Viimeksi mainittu saattaa sitä vasten jousivoimalla nojaavan vastakappaleen kiertoliikkeeseen. Viitataan tässä esimerkik-25 si EP-hakemukseen 86 102 249.9 (julkaisu no 198 183).Yet another slightly different type is one in which the piezoelectric elements are pressed between two cylindrical (aluminum) pieces, one of which is further pressed against a notched body. The latter, on the other hand, causes the counterpart which rests on the spring to rotate. Reference is made here to EP-example 86 102 249.9 (Publication No. 198 183).
Esillä olevalle keksinnölle on nyt tunnusomaista se, että kiertyvä levy tai siihen välittömästi kiinnitetty osa muodostaa ultraäänimoottorin liikkuvan vastakappaleen, joka 30 on painettuna pietsosähköisten elementtien avulla värähtele-mään saatettua värähtelykappaletta vasten.The present invention is now characterized in that the rotating plate or the part directly attached thereto forms a movable counterpart of the ultrasonic motor, which is pressed against the vibrating body subjected to vibration by means of piezoelectric elements.
Eräs edullinen suoritusmuoto on sellainen, että ultraääni-moottorin värähtelevä kappale on rengasmainen ja että se 35 on sijoitettu siten, että se ympäröi aineen virtausta.A preferred embodiment is such that the oscillating body of the ultrasonic motor is annular and is positioned so as to surround the flow of material.
Silloin kun kiertyvä levy on yhdessä kiinteän levyn kanssa sijoitettu putkijohdon sisään, sijoitetaan värähtelevä 11 3 82761 kappale joko putkijohdon sisään sen seinämän viereen, tai joissakin tapauksissa se voi myöskin muodostaa osan itse seinämästä. Viimeksi mainituissa tapauksissa on pietsosäh-köiset elementit sijoitettava putken seinämän ulkopuolelle.When the rotating plate, together with the fixed plate, is placed inside the pipeline, an oscillating body 11 3 82761 is placed either inside the pipeline next to its wall, or in some cases it can also form part of the wall itself. In the latter cases, the piezoelectric elements must be placed outside the wall of the pipe.
55
Keksintöä ja sen muita piirteitä ja etuja selostetaan seu-raavassa lähemmin esimerkkien muodossa ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen venttiilin erästä suori-10 tusmuotoa perspektiivinäkymänä ja osittain leikattuna, kuvio 2 esittää erästä kuviosta 1 vain vähän poikkeavaa toteutusta, kuvio 3 esittää erästä hieman muunnettua toteutusta, edelleen perspektiivinäkymänä ja osittain leikattuna, 15 kuvio 4 esittää vielä erästä vaihtoehtoa kuvion 1 mukaiselle toteutukselle, ja kuvio 5 esittää keksinnön erästä toista suoritusmuotoa, jossa moottori on erilainen kuin kuvioissa 1-4.The invention and its other features and advantages are described in more detail below in the form of examples and with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an embodiment of a valve according to the invention in perspective and partly in section, Figure 2 shows a slightly different embodiment from Figure 1, Figure 3 shows Fig. 4 shows yet another alternative to the embodiment of Fig. 1, and Fig. 5 shows another embodiment of the invention in which the engine is different from Figs. 1-4.
20 Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty sylinterimäinen putkiosa, joka kierresovituksella liittyy toiseen putkiosaan 2, joka edelleen on varustettu olakkeella 4 siten, että se jatkuu kapeampana putkena 3.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical pipe section which is threadedly connected to another pipe section 2, which is further provided with a shoulder 4 so as to continue as a narrower pipe 3.
25 Viitenumerot 5 ja 6 tarkoittavat kahta keraamista levyä, jotka ovat varustetut toistensa kanssa yhteistoiminnassa olevilla läpimenevillä rei'illä 8 ja 9, ja joista levy 5 on kiinteä ja levy 6 on kiertyvä siten, että reikien 8 ja 9 läpimenoaukon suuruus määräytyy levyn 6 asennosta tavalla, 30 joka on jo tullut hyvin tunnetuksi vesiarmatuurien yhtey dessä.Reference numerals 5 and 6 denote two ceramic plates provided with cooperating through holes 8 and 9, of which the plate 5 is fixed and the plate 6 is rotatable so that the size of the through hole of the holes 8 and 9 is determined by the position of the plate 6 , 30 which has already become well known in connection with water fittings.
Viitenumero 7 tarkoittaa vain pykälää, joka tarttuu levyn 5 loveen estäen tämän pyörimisen.Reference numeral 7 denotes only a notch which engages the notch of the plate 5, preventing it from rotating.
3535
Ultraäänimoottori muodostuu tässä tapauksessa seuraavista osista, nimittäin vuorottelevien pietsosähköisten elementtien 12 muodostamasta renkaasta, rengasmaisesta värähtely- 4 82761 kappaleesta 11 sekä viimeksi mainittua vasten painetusta, liikkuvasta osasta, jonka tässä tapauksessa muodostaa liikkuva levy 6. Ultraäänimoottori on liitetty vaihtojännitelähteeseen johdoilla 14. Itse asiassa johdetaan vuorottele-5 viin pietsosähköisiin elementteihin kaksi toistensa suhteen vaihesiirrossa olevaa sinijännitettä, kuten näitä moottoreita selostavissa julkaisuissa tarkemmin esitetään.The ultrasonic motor in this case consists of the following parts, namely a ring formed by alternating piezoelectric elements 12, an annular oscillating body 11 and a movable part pressed against the latter, in this case a movable plate 6. The ultrasonic motor is connected to an AC The two piezoelectric elements have two phase shifts which are in phase shift with respect to each other, as described in more detail in the publications describing these motors.
Koko venttilipaketti, toisin sanoen pietsosähköiset elemen-10 tit 12, värähtelevä rengas 11 sekä keraamiset levyt 5 ja 6 on tiivistetty putkeen 1 nähden O-renkaalla 10 sekä olakkee-seen 4 nähden tiivistysrenkaalla 13.The entire valve package, i.e. the piezoelectric elements 12, the oscillating ring 11 and the ceramic plates 5 and 6 are sealed with respect to the tube 1 by an O-ring 10 and with respect to the shoulder 4 by a sealing ring 13.
Keksinnössä on siis olennaista ultraäänimoottoriperiaatteen 15 hyödyntäminen siten, että venttiilielin, eli liikkuva levy 6 voi suoraan muodostaa moottorin liikkuvan osan. Luonnollisesti sama vaikutus saadaan aikaan, jos liikkuvana osana on normaalitapaan rengas, joka sitten välittömästi kiinnitetään keraamiseen levyyn. Värähtelevän kappaleen 11 ja liik-20 kuvan levyn 6 välissä voi olla ultraäänimoottoreista tun nettuun tapaan jokin kitkakerros, joka on kuviossa 1 jätetty esittämättä.It is therefore essential in the invention to utilize the ultrasonic motor principle 15 so that the valve member, i.e. the movable plate 6, can directly form a movable part of the motor. Naturally, the same effect is obtained if the moving part is a ring in the normal way, which is then immediately attached to the ceramic plate. Between the oscillating body 11 and the plate 6 of the motion picture 20 there may be, as is known from ultrasonic motors, some layer of friction, not shown in Fig. 1.
Kuvio 2 esittää periaatteessa aivan samanlaista ratkaisua 25 kuin kuvio 1, siinä on ainoastaan levy-yhdistelmää koossa pitävä vastepinta aikaansaatu putken 1 painalluksilla la, ja kiinteä levy 5 on tiivistetty kehältään O-renkaalla 10. Muutoin rakenne on samanlainen kuin kuviossa 1.Fig. 2 shows in principle a completely similar solution 25 to Fig. 1, only the abutment surface holding the plate assembly together is provided by the depressions 1a of the tube 1, and the fixed plate 5 is sealed at its circumference by an O-ring 10. Otherwise the structure is similar to Fig. 1.
30 Kuvio 3 poikkeaa edellisistä siinä suhteessa, että värähtelevä kappale eli rengas on toteutettu putken seinämän, tarkemmin sanottuna olakkeen 4 integroituna osana 11a. Pietsosähköiset elementit 12 on sijoitettu peräkkäin renkaan muotoisiksi olakkeen 4 alle, siis putken ulkopuolelle.Figure 3 differs from the previous ones in that the oscillating body, i.e. the ring, is implemented as an integral part 11a of the wall of the tube, more specifically the shoulder 4. The piezoelectric elements 12 are arranged in succession in the shape of a ring under the shoulder 4, i.e. outside the tube.
35 Värähtely joutuu tällöin siirtymään putken seinämän läpi, eli olakkeen 4 on oltava ohennettuna värähtelyrenkaan 11a molemmin puolin.The vibration then has to pass through the wall of the tube, i.e. the shoulder 4 must be thinned on both sides of the vibration ring 11a.
Il 5 82761Il 5 82761
Kuviossa 3 on myöskin esitetty edellä kuvion 1 yhteydessä mainittu kitkakerros 15 värähtelykappaleen 11a ja liikkuvan levyn 6 välissä.Fig. 3 also shows the friction layer 15 mentioned above in connection with Fig. 1 between the vibrating body 11a and the moving plate 6.
5 Kuviossa 4 on esitetty vaihtoehtoinen suoritusmuoto, jossa pietsosähköiset elementit on muodostettu renkaaksi 12 putken 2 ulkopuolelle, ympäröiden putkea. Putken 2 seinämää on ohennettu renkaan 12 kohdalla, niin että itse seinämä muodostaa värähtelykappaleen 11b. Tässä tapauksessa saattaa 10 olla tarpeellista ohentaa putkea pidemmältä matkalta kuin vain renkaan 12 leveydeltä, jotta värähtelyt voisivat siirtyä seinämän läpi sekä saattaa levyn 6 kiertoliikkeeseen.Figure 4 shows an alternative embodiment in which the piezoelectric elements are formed as a ring 12 outside the pipe 2, surrounding the pipe. The wall of the tube 2 is thinned at the ring 12 so that the wall itself forms a vibrating body 11b. In this case, it may be necessary to thin the tube over a longer distance than just the width of the ring 12 in order to allow the vibrations to pass through the wall and to cause the plate 6 to rotate.
15 Levy-yhdistelmää on tiivistetty putkistoon nähden O-renkail-la 10 ja 16.The plate assembly is sealed to the piping by O-rings 10 and 16.
Lopuksi on kuviossa 5 esitetty sovellutus, jossa käytetään hieman toisentyyppistä ultraäänimoottoria. Tämän moottorin 20 rakenteen suhteen viitataan jo mainittuun eurooppalaiseen patenttihakemukseen 86 102 249.9, julkaisu numero 198 183. Moottori käsittää pietsosähköiset elementit 12, jotka on puristettu tiukasti kahden sylinterimäisen alumiinikappaleen 19 ja 20 väliin. Lisäksi on puristettuna osaa 19 vasten 25 värähtelykappale 11c, joka toisaalta käsittää loven 21 ja toisaalta laattamaisen keskiosan 22, jotka viimeksi mainitut osat asettuvat eri kulmiin toisiinsa nähden. Keskiosaa 22 vasten on jousitettu levymäinen kappale 23. Venttiilipake-tin muodostavista levyistä 5 ja 6 on liikkuva levy 6 kiinni-30 tetty suoraan kappaleeseen 23. Osan 11c värähtely saattaa kappaleen 23 kiertoliikkeeseen, jolloin taas levy-yhdistelmän 5 ja 6 muodostama läpivirtausaukko vaihtelee.Finally, Figure 5 shows an application using a slightly different type of ultrasonic motor. With regard to the structure of this motor 20, reference is made to the already mentioned European patent application 86 102 249.9, publication number 198 183. The motor comprises piezoelectric elements 12 which are tightly clamped between two cylindrical aluminum pieces 19 and 20. In addition, a vibrating body 11c is pressed against the part 19, which on the one hand comprises a notch 21 and on the other hand a plate-like central part 22, the latter parts being set at different angles to each other. A plate-like body 23 is sprung against the central part 22. Of the plates 5 and 6 forming the valve package, a movable plate 6 is attached directly to the body 23. The vibration of the part 11c causes the body 23 to rotate, while the flow opening formed by the plate combination 5 and 6 varies.
Tässä tapauksessa on venttiili sijoitettu venttiilirungon 35 17 kulman muodostamaan kanavaan 18 ja paketti on tiivistetty runkoon nähden O-renkailla 16 ja 24. Liikkuvassa levyssä 6 oleva aukko päätyy levyn reunaan.In this case, the valve is placed in the channel 18 formed by the angle of the valve body 35 17 and the package is sealed with respect to the body by O-rings 16 and 24. The opening in the movable plate 6 ends at the edge of the plate.
6 827616 82761
On selvää, että edellä selostettuja suoritusmuotoja voidaan vielä vaihdella monella tavalla keksinnön ajatuksen ja seuraavien patenttivaatimuksien puitteissa.It is clear that the embodiments described above can still be varied in many ways within the spirit of the invention and the following claims.
Claims (9)
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI893764A FI82761C (en) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | MOTORRIVEN VENTIL FOER STYRNING AV EN FLUIDUMSTROEM. |
PCT/FI1990/000009 WO1990008283A1 (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | Control valve for a faucet and use of ultrasonic motor |
ES90901606T ES2080822T3 (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | CONTROL VALVE FOR A TAP AND USE OF AN ULTRASONIC MOTOR. |
DE69022977T DE69022977T2 (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | CONTROL VALVE FOR PIPE AND USE IN ULTRASONIC MOTOR. |
AT90901606T ATE129056T1 (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | CONTROL VALVE FOR LINE AND USE IN AN ULTRASONIC ENGINE. |
JP2501742A JPH04502662A (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | Use of faucet control valve and ultrasonic motor |
AU48334/90A AU4833490A (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | Control valve for a faucet and use of ultrasonic motor |
US07/689,868 US5411241A (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | Control valve for a faucet and use of ultrasonic motor |
DK90901606.5T DK0453464T3 (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | Control valve for a cock and use of an ultrasonic motor |
EP90901606A EP0453464B1 (en) | 1989-01-11 | 1990-01-10 | Control valve for a faucet and use of ultrasonic motor |
NO912714A NO178354C (en) | 1989-01-11 | 1991-07-10 | Faucet control device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI893764A FI82761C (en) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | MOTORRIVEN VENTIL FOER STYRNING AV EN FLUIDUMSTROEM. |
FI893764 | 1990-01-10 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI893764A0 FI893764A0 (en) | 1989-08-09 |
FI82761B true FI82761B (en) | 1990-12-31 |
FI82761C FI82761C (en) | 1991-04-10 |
Family
ID=8528832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI893764A FI82761C (en) | 1989-01-11 | 1989-08-09 | MOTORRIVEN VENTIL FOER STYRNING AV EN FLUIDUMSTROEM. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI82761C (en) |
-
1989
- 1989-08-09 FI FI893764A patent/FI82761C/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI82761C (en) | 1991-04-10 |
FI893764A0 (en) | 1989-08-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0727604B1 (en) | Diaphragm valve | |
JP5514125B2 (en) | Dynamic sealing | |
US6230738B1 (en) | Flow rate control valve and flow rate control system | |
US6799475B2 (en) | Flowmeter | |
KR20050061338A (en) | Internal combustion engine with a hydraulic device for adjusting the rotational angle of a camshaft in relation to a crankshaft | |
KR19980702432A (en) | Vacuum pump with circular translation cycle | |
EP0453464B1 (en) | Control valve for a faucet and use of ultrasonic motor | |
FI82761B (en) | Motor-driven valve for controlling a fluid flow | |
KR20170067708A (en) | Flexure apparatuses, linear rotary converters, and systems | |
JP2004053182A (en) | Expansion valve | |
KR100356502B1 (en) | A sealing devices for axis of rotation material | |
RU2180433C2 (en) | Ultrasonic piezoelectric converter | |
JPS63101584A (en) | Control valve | |
WO2006065097A1 (en) | Mechanical seal | |
JP4378085B2 (en) | Mechanical seal device | |
WO1997006652A1 (en) | Electromagnetic induction heater and operation method therefor | |
JP2005504238A (en) | Flow control device | |
JPS62283270A (en) | Flow control valve | |
JP2001214987A (en) | Evacuation valve | |
FI85536B (en) | Control valve for a water fitting in which the control device executes a linear movement | |
RU2242398C2 (en) | Wave anticavitation propeller | |
JPH01199069A (en) | Valve device | |
JPH0396776A (en) | Driving mechanism of valve | |
JPH05186237A (en) | Apparatus for producing preform material of optical fiber | |
SU1390462A1 (en) | Edge seal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Owner name: ORAS OY |