FI82761C - Motordriven ventil foer styrning av en fluidumstroem. - Google Patents

Description

Juoksevan aineen virtausta ohjaava, moottorikäyttöinen vent tiili 1 82761 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on juoksevan aineen virtausta ohjaava, moottorikäyttöinen venttiili, jossa liikkuvana venttiilielimenä on kiertyvä levy, jonka kulloinenkin asento määrää venttiilin läpivirtausaukon.

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.

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.

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.

Tässä yhteydessä lienee paikallaan lyhyesti selostaa muutamia ultraäänimoottorin periaatteita.

35

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.

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.

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).

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.

Eräs edullinen suoritusmuoto on sellainen, että ultraääni-moottorin värähtelevä kappale on rengasmainen ja että se 35 on sijoitettu siten, että se ympäröi aineen virtausta.

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.

5

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.

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.

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.

Viitenumero 7 tarkoittaa vain pykälää, joka tarttuu levyn 5 loveen estäen tämän pyörimisen.

35

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.

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.

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.

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.

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.

35 Värähtely joutuu tällöin siirtymään putken seinämän läpi, eli olakkeen 4 on oltava ohennettuna värähtelyrenkaan 11a molemmin puolin.

Il 5 82761

Kuviossa 3 on myöskin esitetty edellä kuvion 1 yhteydessä mainittu kitkakerros 15 värähtelykappaleen 11a ja liikkuvan levyn 6 välissä.

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.

15 Levy-yhdistelmää on tiivistetty putkistoon nähden O-renkail-la 10 ja 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.

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.

6 82761

On selvää, että edellä selostettuja suoritusmuotoja voidaan vielä vaihdella monella tavalla keksinnön ajatuksen ja seuraavien patenttivaatimuksien puitteissa.

Claims (9)

1. 7 82761
2. 1. Juoksevan aineen virtausta ohjaava, moottorikäyttöinen venttiili, jossa liikkuvana venttiilielimenä on kiertyvä levy (6), jonka kulloinenkin asento määrää venttiilin läpi- 5 virtausaukon, tunnettu siitä, että kiertyvä levy (6) tai siihen välittömästi kiinnitetty osa (23) muodostaa ultraää-nimoottorin liikkuvan vastakappaleen, joka on painettuna pietsosähköisten elementtien (12) avulla värähtelemään saatettua värähtelykappaletta (11; 11a; 11b; 11c) vasten. 10
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, jossa ult-räänimoottorin värähtelevä kappale (11, 11a, 11b) on rengasmainen, tunnettu siitä, että rengasmainen värähtelevä kappale (11, 11a, 11b) on sijoitettu siten, että se ympäröi 15 virtausta.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen venttiili, jossa kiertyvä levy (6) on yhdessä kiinteän levyn (5) kanssa sijoitettu putkijohtoon (1, 2, 3), jossa on olakkeen muodostava leven- 20 nys, tunnettu siitä, että ultraäänimoottorin värähtelevä rengaskappale (11, 11a) sijaitsee olakkeen (4) päällä putken sisäpuolella.
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen venttiili, tunnettu 25 siitä, että värähtelevä rengaskappale (11a) on yhtä kappa letta olakkeen (4) kanssa ja olakkeen ainepaksuus on pieni renkaan molemmin puolin, jolloin ultraäänimoottorin piet-sosähköiset elementit (12) on sijoitettu olakkeen (4) seinämän ulkopuolelle. 30
6. 5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen venttiili, jossa kiertyvä levy (6) on yhdessä kiinteän levyn (5) kanssa sijoitettu putkijohtoon (1, 2, 3), tunnettu siitä, että ultraäänimoottorin pietsosähköisistä elementeistä muodostuva rengas (12) 35 on sijoitettu putken ympäri ja putken (2) seinämä muodostaa värähtelykappaleen (11b). β 82761
7. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että putken seinämä (2) on värähtelyrenkaan kohdalla ohennettu.
8. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, jossa ultra- äänimoottorin runko muodostuu olennaisesti sylinterimäises-tä kappaleesta, joka on jaettu pituussuunnassa osiin (19, 20, 11c), joiden väliin pietsosähköiset elementit (12) on puristettu, jolloin rungon päähän liittyy rungon värähtely-10 jen kautta kiertoliikkeeseen saatettava osa (23), tunnettu siitä, että venttiilin kiertyvä levy (6) on kiinnitetty suoraan mainittuun kiertoliikkeeseen saatettavaan osaan (23) tai muodostaa itse mainitun osan.
9. 15 Patentkrav