NO140513B - Reguleringsventil. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer en reguleringsventil for regulering av væskestromning i en ledning. Oppfinnelsen finner spesielt an-vendelse for regulering av strommen av flytende brennstoff ved lasting og lossing av tankbiler og jernbanevogner. Ved slike anvendelser er en stromningsmåler innrettet til å måle strommen av brennstoff, og vanligvis vil en reguleringsventil forbundet med måleren være anordnet for å stoppe væskestrommen når dette er onskelig. Ventilen kan være styrt av et telleverk som drives av målerens uttakaksel. Alternativt er det av og til onskelig å være i stand til å fjernstyre ventilen fra et sentralt kon-trollpunkt ved hjelp av elektriske, hydrauliske eller pneumatiske midler. Det er vanlig å bruke en type reguleringsventil for mekanisk styring og en annen type reguleringsventil for fjernstyring. Dertil er det vanligvis onskelig å styre stromningshastigheten av brennstoffet slik at den holder seg innenfor målerens maksimale kapasitet. Tidligere har det vært nodvendig å oppnå strbmningshastighetstyring ved hjelp av separate midler.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret reguleringsventil.

Ifolge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en reguleringsventil av den pilotstyrte type som omfatter et ventilhus som inneholder et hovedventilsete; en bevegelig hovedventiIdel som samvirker med hovedventilsetet for å åpne og lukke ventilen; et stempel som bærer hovedventiIdelen; et styrekammer bak stemplet for utovelse av væsketrykk mot dette; en forste passasje for kobling av styrekammeret til oppstromssiden av hovedventilsetet; en andre fluidumspassasje for kobling av styrekammeret til ned-strømssiden av hovedventilsetet; og en pilotventil for styring av fluidumstrykk i styrekammeret for åpning og lukking av hovedventilen, hvor det karakteristiske er at både første og andre passasje kan være åpen når hovedventilen er åpen slik at noe fluidum omloper rundt hovedventilen via den forste og andre passasjen; og minst en hjelpereguleringsventil i den andre fluidumspassasjen som der styrer strommen av fluidum.

Ved dette arrangementet kan åpning av hjelpereguleringsventilen innrettes slik at trykket i styrekammeret reduseres stort sett til nedstromstrykket slik at hovedventilen åpner. Lukking av hjelpereguleringsventilen kan anordnes slik at trykket i styrekammeret okes til oppstromstrykk slik at hovedventilen lukker.

Hjelpeventilen kan være en enkel på/av-ventil. Det er imidlertid å foretrekke at hjelpeventilen er i stand til å danne en styrt forsnevring i den andre passasjen. Dette tillater noyaktig kon-troll av trykket i styrekammeret slik at hovedventilen kan holdes i en foronsket midlere stilling. Fortrinnsvis styres hjelpeventilen av det absolutte trykk på nedstromssiden av hovedventilen og er slik innrettet at den styrer hovedventilen slik at nedstromstrykket, og således stromningshastigheten gjennom ventilen, be-

grenses til et forutbestemt nivå.

I en foretrukket uforelse av oppfinnelsen er reguleringsventilen av en mekanisk betjent type som har en ytterligere innlopspassasje fra oppstromssiden av hovedventilsetet til styrekammeret og en mekanisk pilotventil som er regulerbar fra utsiden av huset og som regulerer porter som kobler styrekammeret alternativt til den ytterligere innlopspassasjen og nevnte andre passasje. Dette arrangementet gjor at reguleringsventilen kan være av en mekanisk forinnstilt . type hvor den mekaniske pilotventilen betjenes av en leddmekanisme fra et forutinnstilt telleverk som er koblet til en stromningsmåler som måler stromningen gjennom ventilen. Stromningen stoppes således automatisk ved et forutbestemt volum. Dertil kan hjelpeventilen i den andre passasjen innstilles til å begrense den maksimale stromningshastighet gjennom ventilen på den beskrevne måte. Dette gjor at stromningen

gjennom måleren kan begrenses til målerens maksimale kapasitet.

En annen utforelse av oppfinnelsen tilveiebringer en fjernstyrt reguleringsventil som har mange komponenter til felles med den mekaniske forutinnstilte ventilen. Istedenfor en mekanisk pilotventil har imidlertid denne type ventil fjernstyrte pneumatiske, hydrauliske eller solenoide ventiler for styring av inn-lopsstykket til styrekammeret i tillegg til hjelpeventilen. Hjelpeventilen til den fjernstyrte ventilen kan være samme type trykkreguleringsventil som beskrevet ovenfor i forbindelse med den mekaniske forinnstilte ventilen.

I en foretrukket utforelse av oppfinnelsen inkluderer den andre passasjen et reservoarkammer, og hjelpeventilen er plassert i et utlop fra reservoarkammeret og har som oppgave å styre strommen av fluidum fra reservoarkammeret til en ledning som står i forbindelse med nedstromssiden av ventilen.

Oppfinnelsen skal beskrives ytterligere under henvisning til medfolgende tegninger, av hvilke: Fig. 1 viser et vertikalt snitt gjennom en mekanisk forinnstilt type reguleringsventil i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 viser et vertikalt snitt av en fjernstyrt reguleringsventil ifolge oppfinnelsen; Fig. 3 viser anordningen av fordelingssystemet av ventilen vist på fig. 2, sett i retning av pilen A; Fig. 4 viser et snitt langs linjen b-B på fig. 3; og fig. 5 er et hydraulisk koblingsskjeiia av ventilen på fig. 2 og 4.

Ventilen vist på fig. 1 omfatter et hus 1 som har et innlop 2

og et utlop 3 for hovedfluidumsstrommen. Et hovedventillegeme som omfatter en tetningsring 4 av gummi på et stempel 5 samvirker med et hovedventiIsete 6 for å åpne og lukke ventilen. Ventilen er av den pilotstyrte type og har et styrekammer 7 bak stemplet og midler for å regulere fluidumstrykket inne i kammeret 7 for å bevege stemplet 5 frem og tilbake. Det er et omlop for fluidum rundt hovedventilsetet. Dette omfatter en forste innlopspassasje som inkluderer en kanal 26 som forer fra oppstromssiden av hovedventilsetet til styrekammeret 7 og en andre utlopspassasje som inkluderer en kanal 22 som forer fra styrekammeret 7 til nedstromssiden av hovedventilsetet. Styring av trykket inne i kammeret 7 gjores ved regulering av mengden av det omlopende fluidum på en måte som skal beskrives i det folgende. Dertil er det imidlertid en mekaniskreguleringfor å åpne og lukke ventilen. For å lukke ventilen (den viste stilling) kobles således styrekammeret 7 til oppstromssiden av ventilsetet 6. Dette oppnås mekanisk via en ytterligere innlopspassasje som omfatter en kanal 8 i stemplet og som åpnes av et sleideventilparti 9 på en betjeningsstang 10. Når betjeningsstangen 10 befinner seg i den stilling som er vist er sleideventilen 9 åpen, og oppstrømstrykk utøves i styrekammeret 7.

Betjeningsstangen 10 er glidbar inne i stemplet og presses vanligvis nedover av en skruef jaer 11 som i den ene ende presser mot en krave 12 som ligger fast i huset og i den andre ende mot kanten 13 av en kopp 14 som er festet til stangen 10. En andre fjær 15 presser stemplet 5 normalt nedover, idet fjæren er i kontakt med stemplet i sin nedre ende og i kontakt med huset i sin ovre ende.

For å åpne ventilen trekkes stangen 10 oppover av et ledd

16 som er montert på en aksel 17 som passerer gjennom veggen av huset med tetning imellom. Denne mekaniske regulering påvirkes utenifra. Når stangen trekkes tilbake lukkes sleideventilen 9 og samtidig åpnes en ventil 18 ved foten av stangen. Betjeningsstangen 10 er hul, og når den trekkes tilbake, kobles kammeret

7 via en passasje 19, ventilen 18 og det indre av stangen 10

til et reservoarkammer 20. Reservoarkammeret 20 er via en hjelpeventil 21. koblet til en kanal 22 som er åpen i bunnen mot nedstromstrykket for hovedventilsetet 6.

Som forklart ovenfor er virkningen av tilbaketrekningen av stangen 10 å lukke den ytterligere passasje 8 og åpne en andre passasje som kobler styrekammeret til nedstromssiden av ventilen. Således er trykket i styrekammeret 7 lik nedstrømstrykket; slik at trykkdif-ferensialet mellom hovedflatene 23 og 24 av stemplet er så godt som lik null. Imidlertid er stemplet utstyrt med en skulder 25, og oppstromstrykket mot denne skuldergir en nettokraft som tvinger stemplet oppover for åpning av ventilen.

Det vil forstås at lukking av ventilen fra åpen stilling utfores av mekanisk bevegelse av stangen 10 nedover for åpning av sleideventilen 9 og lukking av ventilen 18. Dette gir et differensial-trykk over stemplet som forer ventildelen mot ventilsetet. Mekanisk regulering av akselen 17 oppnås vanligvis ved hjelp av en leddmekanisme som er koblet til et forinnstilt tellerverk forbundet med en fluidumsstromningsmåler som måler stromningen gjennom ventilen. Således tillates stromningen å fortsette inntil et visst volum er nådd hvorpå ; te Herverket når sin innstillingsverdi og påvirker leddmekanismen slik at akselen 17 dreies og ventilen lukkes. Denne lukning utfores best i trinn for å hindre hydrauliske sjokk i systemet. Således kan den mekaniske leddmekanisme fra tellerverket omfatte en kam som beveges for å igangsette lukking av ventilen fra et forutbestemt volum som er forskjellig fra den innstilte verdi slik at stromningshastigheten reduseres.

Endelig avstengning foretas når den innstilte verdi nås.

Når ventilen er blitt åpnet av mekanisk bevegelse av stangen

10 er det ikke helt riktig å si at trykket inne i styrekammeret

7 er nedstromstrykk. Som beskrevet ovenfor er kammeret 7 åpent ikke bare til nedstromskanalen 22, men også til oppstromskanalen 26. Derfor er det en omstromslekkasjestromning gjennom kanalen 26, kammeret 7 og kanalen 22. Trykket i kammeret 7 er derfor et midlere trykk mellom oppstromstrykk og nedstromstrykk. Stromningshastigheten gjennom kanalen 26 reguleres av en forutinn-

stilt skrue 27 som justerer en nåleventil i kanalen 26. Ytterligere regulering av omlopsstromningshastigheten og derfor av trykket i kammeret 7 gjores ved hjelpeventilen 21. Det vil ses at dersom v-entilen 21 er lukket vil trykket i kammeret 7 ha en tendens til å stige opp mot oppstromstrykk og hovedventilen vil ha tendens til å lukke. Dersom ventilen 21 derimot er fullstendig åpen vil trykket i kammeret 7 synke mot nedstromstrykket og hovedventilen vil ha en tendens til å åpne.

Hjelpeventilen 21 er en trykkreguleringsventil som reagerer på hjelpetrykket i utlopskanalen 22 og derved det absolutte trykk nedstroms av ventilen. I bruk vil ventilen være installert i en rør-ledning, og der vil være ytterligere ledninger og utstyr nedstroms av ventilen. På grunn av stromningsinnsnevringen nedstroms av ventilen vil trykket på nedstromssiden av ventilsetet 6 være proporsjonal med stromningshastigheten gjennom ventilen. Dersom stromningshastigheten oker vil trykket i kanal 22 oke tilsvar-ende. Dette trykk vil virke på en membran 34 av hjelpeventilen 21, idet den andre siden av diafragmaet står i forbindelse med atmosfæren. Diafragmaet presses nedover av en fjær 35 hvis spen-ning kan justeres ved hjelp av en skruejusteringsknapp 33. En ventildel 31 er sammenkoblet med membranen og samvirker med et ventilsete 32 slik at delen lukker ventilen når den heves opp og stenger forbindelsen mellom kammeret 20 og kanalen 22. Membra-

nen 34 vil beveges oppover av trykket inne i kanalen 22 når dette trykk overstiger den forutinnstilte fjærkraften. Dette tilsvarer en spesiell onsket ovre grense for stromningshastigheten

gjennom ventilen. Når hjelpeventilen 21 stenges på grunn av at stromningshastigheten når den forutbestemte grenseverdi vil trykket inne i kammeret 7 oke og hovedventilen vil begynne å lukke. Dette vil redusere stromningshastigheten, og trykket i kanalen 22 vil synke slik at hjelpeventilen 21 igjen tillates å åpne. Dette reduserer trykket i kammeret 7 og bidrar til å heve hovedventilen 1. Det vil ses at dette arrangement tillater stromning å fortsette, men ikke å overskride en forutsatt hastighet. Denne forutsatte stromningshastigheten tilsvarer målerens maksimale kapasitet.

Ved å regulere stromningen av fluidum i kanalen 2 2 kan virkningen av ventilen ytterligere modifiseres ved ytterligere hjelpeventiler. Ved passende modifikasjoner av huset og kanalen 22 kan hjelpeventiler plasseres slik at fluidumet i kanalen 22 passerer gjennom den. Slike ytterligere hjelpeventiler kan fjernstyres ad elek-trisk, hydraulisk eller pneumatisk vei etter onske. Det er f.eks. klart at dersom kanalen 22 lukkes av en annen hjelpeventil vil heving av hovedventilens stand 10 ikke sette styrekammeret 7 i forbindelse med nedstromssiden av hovedventilen og vil derfor ikke få hovedventilen til å åpne. Imidlertid vil påfolgende ut-løsning av hjelpeventilen ved fjernstyring 1 få hovedventilen til å åpne.

På fig. 2 - 5 er det vist en fjernstyrt reguleringsventil ifolge oppfinnelsen. Denne ventil er maken til den som er vist på fig. 1 ved at den benytter samme hus 1. Ventilen er av den pilotstyrte type og har et stempel 5 med en tetningsring 4 som samvirker med et hovedsete 6. Funksjonen av ventilen styres av trykket inne i styrekammeret 7, og stemplet presses normalt nedover av en f jaer 15 i likhet med arrangementet på fig. 1. Når ventilen er åpen er det også en kontinuerlig åpen omlopspassasje som strekker seg fra oppstroms av kanalen 26 til nedstroms av kanalen 22 og som inkluderer hjelpetrykkreguleringsventilen 21 som er identisk med den på fig. 1. Når ventilen er åpen vil således hjelpeventilen 21 være i stand til å regulere stromningshastigheten gjennom ventilen på noyaktig samme måte som beskrevet under henvisning til fig. 1.

Forskjellen i forhold til ventilen på fig. 1 er at den fjernstyrte ventilen ikke betjenes mekanisk, men slås av og på ved hjelp av solenoide pilotventiler 40 og 41. Kanalen 26 står i forbindelse med et innlopskammer 42 som har et utlop gjennom kammeret 7 i form av en justerbar nåleventil 43. Kammeret 42 står også i forbindelse med en innlopsport for ventilen 40 via en kanal 44. Når ventilen 40 er lukket er forannevnte innlopsport forbundet med en annen port som igjen står i forbindelse med en kanal 45 som forer via en justerbar nåleventil 46 til kammeret 7. Der er også anordnet en trykkavlastningsventil 47. Når ventilen 40 er lukket vil således oppstromstrykk tilfores kammeret 7 via både kanalen som inkluderer ventilen 43 og den som inkluderer ventilen 46. Dette sikrer at hovedventilen er lukket.

Når ventilen 40 åpnes stenges kanalen 45 fra innlopskanalen 44

og står isteden i forbindelse med en utlopskanal 48 fra ventilen. Denne kanalen befinner seg umiddelbart under kanalen 44 og står

i forbindelse med innlopet av trykkreguleringsventilen 21 via en justerbar nåleventil 49. Når ventilen 40 er åpen tilfores således kammeret 47 innlopstrykk via ventilen 43, men fluidum lekker ut i utlopet (under forutsetning av at ventilen 21 er åpen) via kanalene 45 og 48. Under disse forhold er hovedventilen åpen,

og det vil innses at det foregår et kontinuerlig omlop rundt hovedventilen som styres av hjelpeventilen 21 som for utforeisen vist på fig. 1.

Det vil ses at det arrangement som hittil er beskrevet vil tillate hovedventilen å åpne og lukke under styring av den solenoide betjente pilotventilen 40, og mens hovedventilen er åpen kan trykk-regulering utoves av hjelpeventilen 21 for å justere stromningshastigheten. Imidlertid er ventilen på fig. 2 og 5 utstyrt med en ytterligere finesse i den hensikt å tillate totrinns åpning og lukning av ventilen. For å bevirke dette er det anordnet en andre solenoide betjent ventil 41 som har en forste port koblet til en kanal 50 som står i forbindelse med innlopskammeret 42 og en andre port som står i forbindelse med en kanal 51 umiddelbart under kanalen 50. Kanalen 51 står i forbindelse med et kammer 52 via en justerbar nåleventil 53. Når ventilen 41 er åpen utoves således innlopstrykk i kammeret 52. Hovedstemplet 5 er utstyrt med en indre hylse 54 som er utstyrt med porter 55.

Denne hylsen eller sleiden 54 glir på en sylindrisk utboret ventildel 56 som er montert på en fast stang 57 for å utgjore en sleideventil. Når hovedventilen er lukket er sleideventilen som vist også lukket. Ved åpning av hovedventilen åpnes imidlertid ventilen 40 for å avlaste trykket i kammeret 7 via kanalene 45 og 48. Dette gjor heving av stemplet 5 mulig, og portene 55 blir derved delvis eksponert. På dette tidspunkt er ventilen 41 åpen, og kammeret 52 blir utsatt for innlopstrykk. Når portene 55 avdekkes vil således ytterligere trykk utoves i det indre av styrekammeret 7 og vil ha tendens til å presse stemplet 5 nedover. Stemplet 5 når en likevektsstilling i hvilken forsnev-ringen som utgjores av sleideventilen 55, 56 er tilstrekkelig til å balansere trykkavlastningen for kammeret 7. Når full åpning kreves er ventilen 41 lukket slik at åpning av sleideventilen avlaster trykket i kammeret 52, og hovedventilen tillates derved å åpne fullstendig.

Ved lukking av ventilen tilfores ventilen 41 et forste signal

når det er nodvendig å redusere brennstoffstromningshastigheten for endelig stengning. Dette tilforer kammeret 52 trykk som tryk-ker stemplet 5 nedover til den likevektsposisjon hvor sleideventilen 55, 56 bare er såvidt åpen. Dette lukker ikke hovedventilen fullstendig, men reduserer stromningshastigheten. Når fullstendig stengning er nodvendig sendes et andre signal til ventilen 40 som slår over og tilforer innlopstrykk til kanalen 45 og hever således trykket i kammeret 7 slik at ventilen lukker fullstendig. Samtidig stenger ventilen forbindelsen mellom kammeret 7 og utlopet via hjelpeventilen 21.

Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til detaljene av den utforelse som er beskrevet ovenfor under henvisning til tegningene. F.eks. kan ventilene 40 og 41 i utforelsen på fig. 2-5 være hydrauliske eller pneumatiske ventiler istedenfor elektriske ventiler. Slike ventiler ville det være nodvendig å betjene ved hjelp av små pilotstyrte ventiler som drives av en forutinnstilt mekanisme istedenfor mikrosvitsjer på inn-stillingsmekanismen for betjening av solenoide ventilene. Dersom hydraulisk trykk benyttes ville dette være fra det strommende fluidum selv, og ingen storre forandringer av deler er nodvendig for pneumatisk styring.

Claims (8)

1. Reguleringsventil av den pilotstyrte type omfattende et ventillegeme som inkluderer et ventilsete; en bevegelig hoved-ventildel som samvirker med "hovedventilsetet for åpning og lukking av ventilem et stempel som bærer hovedventildelen; et styrekammer bak stemplet for utovelse av fluidumstrykk mot stemplet» en forste fluidumspassasje for tilkobling av styrekammeret til oppstromssiden av hovedventilsetet i en andre fluidumspassasje for kobling av styrekammeret til nedstromssiden av hovedventilsetet; og en pilotventil for styring av fluidumstrykk i styrekammeret for åpning og lukking av hovedventilen, karakterisert ved at både forste (26) og andre (22) passasje er satt i stand til å være åpen når hovedventilen (4) er åpen slik at noe fluidum omloper rundt hovedventilen (4) via den forste og andre passasjen, og at det i tillegg til pilotventilen er anordnet minst en hjelpereguleringsventil (21) i den andre fluidumspassasjen (22) som regulerer stromningen av fluidum i denne.

2. Reguleringsventil ifolge krav 1, karakterisert ved at hjelpereguleringsventilen tilveiebringer en kontinuerlig regulerbar forsnevring (32) i den andre passasjen (22), hvorved trykket i styrekammeret (7) kan holde hovedventilen (4) i en midlere stilling.

3. Reguleringsventil ifolge krav 2, karakterisert ved at hjelpeventilen (21) styres av det absolutte trykk på nedstrbmssiden av hovedventilen (4), idet det absolutte nedstromstrykk således blir begrenset til et forutbestemt nivå ved styring av hovedventilen (4) ved virkningen av hjelpeventilen (21).

4. Reguleringsventil ifolge krav 3, karakterisert ved at hjelpeventilen omfatter et hjelpeventilsete (32) gjennom hvilket fluidum strommer fra oppstomssiden til nedstromssiden av hjelpeventilen; en hjelpeventildel (31) som samvirker med hjelpeventilsetet (32) for å begrense strbmning av fluidum derigjennom; et diafragma (34) som hjelpeventildelen (31) er koblet til, idet diafragmaet (34) utsettes på ventildelsiden for trykket av fluidumet nedstroms av hjelpeventilsetet (32) og utsettes på den andre side for atmosfæretrykk slik at fluidumstrykk mot diafragmaet (34) forsbker å lukke hjelpeventilen; og en fjær (35) som virker på diafragmaet (34) i en slik retning at den forsbker å åpne hjelpeventilen.

5. Reguleringsventil ifolge krav 4, karakterisert ved at det er anordnet en reguleringsknapp (33) som er koblet til fjæren (35), hvorved fjærkraften og således trykkinnstillingen av hjelpeventilen (21) kan justeres fra utsiden av ventilhuset (1).

6. Reguleringsventil ifolge et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at det er anordnet en mekanisk betjent pilotventilI18), idet der er en ytterligere innlopspassasje (3) fra oppstromssiden av hovedventilsetet til styrekammeret og porter som kobler styrekammeret (7) alternativt til innlbpspassasjen (8) og den andre passasje (22), og idet pilotventilen (13) omfatter disse porter(9) og er mekanisk betjenbar fra utsiden av huset (1) for regulering av portene.

7. Reguleringsventil ifolge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at det er anordnet en fjernstyrt pilotventil (40), hvilken pilotventil har en inn-lbpsport (44) koblet til oppstromssiden av hovedventilsetet (6), en forste utlbpsport (45) koblet til styrekammeret (7) og en andre utlbpsport (48) koblet til innlbpet av hjelpeventilen (21), idet arrangementet er slik at når pilotventilen (40) er åpen vil dens innlbps- og utlbpsporter alle være i forbindelse slik at noe trykk utoves i styrekammeret (7) og slik at trykket reguleres av hjelpeventilen (21) for styring av hovedventilen (4), og når pilotventilen (40) er lukket vil den andre utlopsport (48) være stengt slik at trykket som utoves i styrekammeret (7) fås i fullt monn fra innlopssiden av hovedventilsetet (6) og lukker hovedventilen ( 4).

8. Reguleringsventil ifolge krav 7, karakterisert ved at den omfatter en ytterligere fjernstyrt pilotventil (41), et ytterligere kammer (52) i ventillegemet, og en mekanisk betjent ventil (57) som kobler det ytterligere kammer (52) til styrekammeret (7) avhengig av stillingen av hovedventildelen (4), idet det ytterligere kammer (52) er forbundet med styrekammeret gjennom den mekanisk betjente ventil når hovedventilen (4) åpnes, og stenges når hovedventilen (4) lukker, og idet den ytterligere fjernstyrte ventil (41) har en innlopsport koblet til oppstromssiden av hovedventilen og en utlopsport koblet til det ytterligere kammer (52) .