FI86111B - Kaskadstyrd anordning foer reglering och/eller maetning av stroemning. - Google Patents

Description

1 86111

KASKADIOHJATTU LAITE VIRTAUKSEN SÄÄTÄMISEKSI JA/TAI MITTAAMISEKSI

5 Keksintö kohdistuu laitteisiin, joilla kaskadiperiaattee- seen perustuvalla menetelmällä säädetään ja/tai mitataan virtausta käyttäen hyväksi sen omaa paine-eroa.

Menetelmä on esitetty patentissa FI-60069 ja on tunnettu 10 siitä, että virtauskanavaan järjestetään aukoilla varustettu edullisimmin sylinterimäinen tila, joka — muodostuu kiinteästi asennetusta pohjasta ja siihen joustavasti liitetystä esim. pääventtiililau- 15 tasena toimivasta männästä, — on ensimmäisen aukon kautta yhteydessä matalamman paineen puolelle ja toisen aukon kautta korkeamman paineen puolelle - sylinterimäisen tilan paineen säätö saadaan aikaan 20 muuttamalla aukkojen itsensä toimesta ja/tai ulkopuo lelta säätäen niin, että virtauksen säätämisessä tarvittava virtausaukkoa kuristava ja virtauksen säätämiseen tarvittava mäntävoima kullakin hetkellä ja paine-erolla on yhtä suuri kuin sitä vastustavien 25 virtaus- ja muiden voimien summa.

Tällaisina laitteina ovat ennestään tunnettuja patenttien FI-60069, SE-8004021-5 ja NO-147848 kuvien 1 esittämät laitteet, joissa vastavoiman synnyttävä jousi on sijoi-30 tettu venttiilin kannen ja pääventtiililautasen ja männän muodostaman yhdistelmän väliin, venttiilin kara on kiinnitetty viimeksimainittuun liikkuen sen mukana ja laake-ripesä on kiinnitetty kiinteästi asennettuun pohjaan.

35 Saunoin ovat tunnettuja patenttien FI-66078, N0-153316 ja EP-0 108 - 371 B1 kuvien 1 ja patenttien US-4429709 ja CA-1172518 kuvien 9 esittämät laitteet, joissa mainittu jousi on sijoitettu laakeripesän sisäpuolelle venttiilin karalle säädettävän esteen ja lineaarilaakerin väliin, 2 86111 venttiilin kara on kiinnitetty pääventtiililautasena toimivaan mäntään liikkuen sen mukeina ja laakeripesä on kiinnitetty kiinteästi asennettuun pohjaosaan.

Edellä kuvatuissa laitteissa on seuraavat epäkohdat: 5 - Karan ollessa liikkuva yhdessä pääventtiililautasena toimivan männän kanssa niiden yhteisen painopisteen tulee koko säätöalueella liikkua lineaarilaakerin kuularadan ulommaisten kuulien sisäpuolella, ettei kara joutuisi kahden kuulan varaan, mikä lisää kitkaa 10 ja saattaa vahingoittaa karan vierintäpintaa. Tämä pakottaa käyttämään kahta laakeria sielläkin, missä kuormituksen suhteen tultaisiin toimeen yhdelläkin.

- Myötävirtaan sulkevissa venttiileissä ei ohjauskar-tiota voi sijoittaa karan jatkeeksi, jos kara on 15 liikkuva, vaan laakeripesän ulkopuolelle. Tämä tekee rakenteen vaikeammaksi ja kalliimmaksi valmistaa, asentaa ja huoltaa.

Suuremmilla paineilla ei jousi mahdu laakeripesän sisään.

20 - Pystysuuntaisessa tai sitä lähellä olevassa asennuk sessa vaaditaan ohjauspaine-ero, joka pystyy ottamaan vastaan myös liikkuvien osien painon. Tämä rajoittaa laitteen käyttöä alhaisemmilla paineilla, jos jousi on laakeripesän sisäpuolella.

25 • « Y.' Keksinnön tarkoituksena on poistaa mainitut epäkohdat, : : ’ laajentaa sovellutusaluetta matalampiin ja korkeampiin paine-eroihin ja monipuolistaa sovellutusmahdollisuuksia erityisesti myötävirtaan sulkevien ja pystyasentoisten 30 venttiilien osalta. Tämä saavutetaan niiden keksinnölle tunnusomaisten piirteiden avulla, jotka on esitetty patenttivaatimuksissa.

Vaikka keksintö ei ole sidottu mihinkään yksittäiseen : 35 ratkaisuun ja sitä voidaan muunnella monin eri tavoin, selitetään sitä seuraavassa yksityiskohtaisesti kuvan 1 avulla seuraavasti:

Kuva 1 esittää haIkileikkauksena kaskadiohjattua pois- 3 86111 toilmaventtiiliä vakiovirtauksella ja tehostus-mahdollisuudella ja varustettuna sisäänrakennetulla ajastimella ja ohjausilman suodattimena. Keskiviivan CL yläpuolinen osa leikkauskuviota 5 esittää halkaisijaltaan suurempaan kanavaan asennettua vaakaasentoista venttiiliä (indeksi a), kun virtaus tapahtuu oikealta vasemmalle. Alapuolinen osa kuviota esittää halkaisijaitaan pienempään kanavaan asennettua pystyasentoista 10 venttiiliä (indeksi b), kun virtauksen suunta on alhaalta ylöspäin.

Kaaanavan 1 päähän seinässä on kiinnitetty asennusrengas 2, johon tiivisteellä 5 varustettu pääventtiilin istukka 15 3 on kiinnitetty kynsirenkaan 4a,4b avulla. Kanavan pää- tylaippa 8, joka samalla muodostaa venttiilin takaosan, on kiinnitetty istukkaan 3 mieluimmin kolmella kiinteästi asennetulla tuella 6, joissa on lovet päätylaippaan kiinnitettyjä lukituspaloja 9 varten ja jotka virtaus- ja 20 äänisyistä on varustettu muovisilla täytepaloilla 7.

Toimilaitteen sylinterin pohja 10a,10b on varustettu siihen kiinnitetyllä L-renkaalla 11, jota vasten päätylaippa 8 puristaa ohjausvirtauksen suodattimen 12 laipan 39, 25 joka samalla toimii tiivisteenä. Osat 8,12 yhdistetään « · ruuvien 17 avulla L-renkaaseen 11, joka on niiden kohdal-la varustettu kierrepaloilla.

Ajastimen 22 pesä 14, joka on varustettu tiivisteellä 15, 30 kiinnitetään mainittujen ruuvien 17 ja mutterien 19 avulla päätylaippaa 8 vasten ja keskityksen varmistaa laippa ; 13, joka toimii karan 23 kiinnityslevynä. Mainittu kara on kiinnitetty mutterilla 24, joka samalla toimii ajastimen 22 akselin 25 keskittäjänä. Ajastin 22 on varus- • · *·.**: 35 tettu laipalla 26, johon kiinnitetty tappi 27 on tuettu itsevoitelevalla laakerilla 16 ajastimen pesän 14 takaosassa. Mainittu laippa 26 on varustettu kynnellä 28, joka vastaa pesän 14 sisäpintaan tehtyyn korokkeeseen 29 rajoittaen ajastimen vääntöliikkeen yhteen kierrokseen.

4 86111

Ajastin 22 on varustettu kelalla 30, joka on kiinnitetty siihen taivuttamalla kelan vaippa osittain takareunan yli. Kelan päälle sijoitetaan virityslanka 31. Kelan etuosa muodostaa laipan 33, johon porattu reikä 48 avaa yh-5 teyden suodattimelle 12 silloin, kun venttiili on vakio-virtausasennossa. Mainittu laippa 33 sulkee ohjausvir-tauksen ajastimen kaikissa asennoissa 0-asennon ulkopuolella ja se voi olla myös varustettu esim. muovisella liukupinnalla.

10

Poraus päätylaipan 8 keskipisteessä ja kara 23 muodostavat yhdessä ohjausvirtauksen rengasmaisen tuloaukon d1. Langalle 31 on sijoitettu pallo 32, joka sulkee reijän ajastimen ollessa 0-asennossa.

15

Yhdistetty mäntä ja pääventtiililautanen 20 on kiinnitetty päätylevyn 34 avulla laakeripesään 35, joten ne liikkuvat yhdessä. Päätylevyn keskiöön tehty poraus yhdessä karaan 23 kiinnitetyn ohjauskartion 36 kanssa muodostaa 20 ohjausvirtauksen rengasmaisen menoaukon dg. Lineaarilaa-keri 37 on kiinnitetty laakeripesään 35 siten, että liikkuvien osien yhteinen painopiste osuu laakerin keskelle.

Sylinterin pohja 10a,10b muodostaa yhdessä päätylaipan 8 25 kanssa suodatinta 12 varten tilan, jonka keskeltä sulkee • · V : jousipesän vaippa 38. Mainittu vaippa on etupäässä kiin nitetty pohjaan 10a,10b ja takapää on varustettu laipal-la, joka vastaa suodattimen 12 tiivisteenä toimivaan laippaan 39, joka puolestaan on kiinteä osa suodatinta, • · « . 30 Huoparengas 50 suodattaa aukkojen 50' läpi tiivisteen 43 taakse virtaavaa ilmaa. Vastajousen 40a,40b järjestelyä . . osineen 41a,41b,42a ja sylinterin pohjaa 10a,10b lukuun ottamatta venttiilin rakenne on sama sekä vaaka-, että pystyasentoisille ja näiden väliseen kulmaan asennetuille 35 venttiileille.

Vaaka-asentoisessa venttiilissä sylinterin pohja 10a jatkuu jousipesän 38 pään yli muodostaen tuen vastajouselle 40a, jonka tarkoituksena on leikata pois osa virtaus- 5 86111 voimista ja joka toisesta päästään vastaa ohjaus-renkaaseen 41a. Tämä puolestaan tukeutuu lukkorenkaaseen 42a. Kiinnitys voi tapahtua myös kierteillä tai puristus-liitoksena .

5

Pystyasentoisessa asennuksessa vastajousi 40b tukeutuu etupäästään suoraan päätylevyyn 34 ja takapäästään oh-jausrenkaan 41b keskittämänä päätylaippaan 8. Vastavoimana ei tällöin käytetä jousivoimaa, vaan kussakin 10 liikkeen pisteessä esiintyvää, liikkuvien osien aiheuttamaa painovoiman ja jousivoiman erotusta, väliasennoissa voidaan käyttää mainituista jousijärjestelyistä sitä, joka on sopivin liikkuvien osien paino ja käytettävissä oleva ohjauspaine huomioiden tai esim. kahden jousivoiman 15 välistä erotusta.

Jousipeesän vaippa 38, sylinterin pohja 10a,10b, pääty-levy 34 ja yhdistetty mäntä ja pääventtiililautanen 20 muodostavat ohjauspainetilan 52. Sen sulkee tiiviisti 20 joustava vierintätiiviste 43, joka on kiinnitetty ulkoreunastaan esim. liimaamalla ja sisäreunasta joustavalla renkaalla 44. Tukirengas 45 estää pitkittäisten poimujen syntymisen vierintätiivisteessä. Yhdistettyyn mäntään ja pääventtiililautaseen 20 kiinnitetty ohjain 21 liikkuu 25 tuessa 6 estäen vierintätiivistettä 43 nurjahtamasta esim. venttiiliä puhdistettaessa.

"·· Vierintätiivisteen asemesta voidaan käyttää myös paljet- : : ta, jonka jousivakio on tunnettu tai yleensä liikkeen 30 sallivaa tiivistystapaa, joka tekee ohjauspainetilan hermeettisen tiiviiksi lepoasennossa ja riittävän tiiviiksi .·, liikkeessä niin, että mahdollisen vuodon vaikutus oh- » · > jauspaineeseen mahtuu halutun toimintatarkkuuden puitteisiin.

\*·: 35

Vastavoimana voidaan jousen asemesta käyttää myös kestomagneetin tai solenoidin avulla saatua karan suuntaista voimaa tai joustavasti suljetun kaasutilavuuden puristusta! tyhjövoimaa.

6 86111

Venttiilin ohjaus voidaan toteuttaa myös muilla tavoin kuin virityslangan 31 avulla, joka voi olla yksipuolinen tai muodostaa päättymättömän lenkin, jolloin ajastin voidaan palauttaa väkisin 0-asentoon. Ohjaus voidaan suorit-5 taa myös käsin siten, että tappi 27 varustetaan vääntimellä, jossa on haluttu aika-asteikko tai liittää mainittuun tappiin tanko kauempana tapahtuvaa mekaanista tai käsinohjausta varten.

10 Säätölaitteeseen voidaan liittää ulkoisen ohjauksen järjestelmä käyttäen esim. mekaanista-, paino-, tai magneettista voimaa ja tarvittaessa elektronista ohjausta säätöön ja/tai mittaukseen.

15 Venttiilin toiminnan teorian perusta on esitetty yleisluontoisesti esim. patentissa FI-60069 ja ohjausmenetelmän perusteellinen matemaattinen johto ja virtaus-teknillinen analyysi on esitetty viitejulkaisussa 1.

20 Vakiovirtaustoiminnassa, joka kuvan 1 venttiilissä vastaa n. 50 %:n tilavuusvirtaa säästötilanteessa, huonetilan ilma virtaa abs. paineella P1 aukkojen 46 kautta rengasmaiseen välitilaan 51, josta edelleen esim. kolmen aukon 47 kautta suodattimeen 12 ja sieltä reikien 48,49 ja tu-*:**: 25 loaukon d1 kautta ohjauspainetilaan 52, jossa vallitsee Λ1 abs. ohjauspaine P2 ja josta se edelleen virtaa aukkojen : 53 ja menoaukon dg kautta kanavaan, jossa vallitsee abs.

paine P3. Ohjausvirtaus on n. 0,2 - 0,4 % päävirtauksesta .·**. ja pneumaattinen vahvistus on n. 650-kertainen. Ohjaus- 30 kartion muoto mitoitetaan sellaiseksi, että rengasmaisen menoaukon dg ohjauspainetilaan 52 synnyttämä paine P2 . . aiheuttaa mäntävoiman, joka kullakin hetkellä ja paine- ' erolla on tasapainossa virtausvoimien ja jousivoiman ero tuksen kanssa liikkeen siinä pisteessä, jossa tilavuus- 35 virta pysyy vakiona k.o. paine-erolla.

« 1 • «

Kun esimerkiksi paine-ero P, - P3 kasvaa, venttiili sul- • 1 '···1 keutuu, kunnes menoaukon dg kasvu on alentanut ohjaus- painetta P2 eli lisännyt alipainekentän voimaa tarpeeksi 7 86111 sulkeutumisliikkeen pysäyttämiseksi vakiovirtausta vastaavassa uudessa pisteessä.

Vastaavasti, kun paine-ero P, - P3 pienenee, jousivoima 5 tai vastaava avaa venttiiliä kunnes menoaukko d^n pienentyminen on suurentanut tarpeeksi ohjauspainetta liikkeen pysäyttämiseksi uuteen pisteeseen, jossa tilavuus-virta k.o. paine-erolla on edelleen vakio.

10 Vakiopaine-erotoiminnassa päävirtauksen ja jousivoiman tai vastaavan suunnat valitaan niin, että esim. kasvava paine-ero avaa venttiiliä kasvavaa jousivoimaa vastaan ja ohjauskartio mitoitetaan niin, että menoaukko dg suurenee, kunnes ohjauspaine P2 on pienentynyt riittävästi, 15 jotta liike pysähtyisi pisteessä, jossa paine-ero on palannut samaksi uudella kasvaneella tilavuusvirralla.

20 25 • · • · · • · « 1 · · • » · » a

Claims (5)

8 86111 PATETTIVAATIMUKSET:

1. Laite juoksevan väliaineen säätämiseksi ja/tai mit- 5 taamiseksi, jossa laitteessa virtauksen kuristusta säädetään käyttäen hyväksi väliaineen omaa, virtauksesta syntyvää paine-eroa, johon laitteeseen kuuluu virtausaukolla varustettu pääventtiilin istukka 3 ja yhdistetty mäntä ja pääventtiililautanen 20, joiden 10 asema toistensa suhteen on säädettävissä sellaisella säätölaitteella, joka muodostuu edullisimmin sylin-terimäisestä tilasta, joka on yhdistetty ensimmäisellä aukolla d^d,' yläpaineen P1 puolelle ja toisella aukolla dg alapaineen P3 puolelle, joka tila rajoittuu 15 kiinteästi asennettuun sylinterin pohjaan 10a,10b, siihen pituussuuntaisen liikkeen sallivalla tiivis-tyselimellä liittyvään yhdistettyyn mäntään ja pää-venttiililautaseen 20, jonka keskiö on varustettu menoaukolla d2, mainittuun sylinterin pohjaan kiin-20 nitetyn jousipesän vaippaan 38 ja päätylaippaan 8 ja tilaan liittyvästä mäntäyhdistelmästä, jonka avulla mainittujen aukkojen d^d/fdg pinta-alasuhde ja Selmalla tilan paine P2 on säädettävissä, joka yhdistelmä . käsittää lineaarilaakerin 37, laakeripesän 35, karan 25 23 ja ohjauskartion 36, tunnettu siitä, ·*.' että mainittu kara on asennettu kiinteästi päätylaip- paan 8, mainittu laakeripesä ja lineaarilaakeri on • · : asennettu kiinteästi yhdistettyyn mäntään ja päävent- tiililautaseen mainitun tilan 52 sisäpuolella liik-30 kumaan aksiaalisesti karalla, minkä järjestelyn seu rauksena liikkuvien osien painopiste pysyy aina laa-·. : kerin tuennan kohdalla ja ohjauskartio 36 voidaan sijoittaa mainitun karan jatkeeksi ja keskitettynä menoaukossa dg. ’·· 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, varustettuna vähintään yhdellä jousella 40a virtaus- y.m. voimien kompensoimiseksi, tunnettu siitä, että jousi on asennettu liikkuvan laakeripesän 38 9 86111 päähän kiinnitetyn ohjausrenkaan 41a ja pohjan lob väliin ja että mainittu jousi on laakeripesän ulkopuolella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, varustettuna vähintään yhdellä jousella 40b virtaus- y.m. voimien kompensoimiseksi, tunnettu siitä, että jousi on asennettu kiinteän päätylaipan 8 ja liikkuvan päätylevyn 34 väliin ja että mainittu jousi 10 on asennettu laakeripesän ulkopuolelle.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu jousi 40a,40b on vähintään yhdestä joustavasta osasta koostuva, 15 nesteellä ja/tai kaasulla täytetty suljettu tila.

5. Patenttivaatimusten 2, 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu jousi on bimetallijousi. 20 10 861 1 1