NO149560B - Automatisk reguleringsventil. - Google Patents

Description

•Den foreliggende oppfinnelse vedrører en automatisk regu-ler ingsventil for ventilasjonsanlegg, som er innrettet til å slippe igjennom en hovedsakelig konstant luftmengde pr. tidsenhet ved varierende trykk mellom luf tinnta^kssiden og luftut-løpssiden, hvilken reguleringsventil omfatter et regulerings-spjeld som er dreibart lagret i et ventilhus på en horisontal aksel, samt innbefatter organer til å motvirke spjeldets bevegelse mot en lukkestilling, samtidig som den del av reguleringsspjeldet som ligger over akselen er innrettet til å svinges mot luftstrømningsretningen og mot et vertikalplan.

Et problem med reguleringsventiler av denne art er at det resulterende, stengende moment som fremskaffes av luftstrømmen, øker meget kraftig når spjeldet nærmer seg lukkestillingen,

og dette medfører at spjeldet slår brått igjen. For å hindre slik brå lukkebevegelser, har man foreslått å motvirke spjeldets dreiebevegelse ved hjelp av et fjærorgan, hvis motkraft øker progressivt i takt med økningen av det lukkende moment. Usikkerheten blir imidlertid stor og fjærkarakteristikken endres etter kortere eller lengre tids bruk av spjeldet, og litt etter litt opptrer de brå lukninger som gir opphav til forstyrrende lyd i ventilasjonssystemet og spolerer reguleringen.

Man har videre forsøkt å unngå den nevnte ulempe ved på spjeldskiven å anbringe en tunge som ligger i luftstrømmen,

og som øker lukkemomentet når spjeldet er åpent, og suksessivt reduserer dette moment når spjeldet beveger seg mot lukkestillingen. En slik anordning, som er beskrevet f.eks. i svensk patentskrift 302 677, fungerer utmerket, men, er kostbar å frem-stille, og tungen må innstilles meget nøyaktig med hensyn til den plane spjeldskive.

Det er således en hovedhensikt med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en reguleringsventil av den innledningsvis angitte art som er rimelig, og som har like gode egenskaper som den kjente ventil med styrende tunge på spjeldskiven.

Sagt med andre ord går hensikten ifølge oppfinnelsen ut

på å angi en forskrift for visse geometriske relasjoner mellom reguleringsspjeldet og ventilhuset, slik at man i forhold til den kjente teknikk oppnår et gunstigere strømningsforhold i

området for reguleringsspjeldets lukkeområde.

Hensikten oppnås ved en reguleringsventil av den innledningsvis angitte art som ifølge oppfinnelsen erkarakterisertved at reguleringsspjeldet, avhengig av dreieakselens plassering i ventilhuset, har en slik kantkontur at det i lukket stilling gir en spalteåpning mellom spjeldflaten og ventilhusets vegger som avviker vesentlig fra jevnbred og/eller har en gjennombrutt flate, slik at der innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde ved konstant luftmengdegjennomslipp fås en større relativ økning av gjennomstrømmende luftmengde på undersiden av spjeldet når spjeldet føres mot lukkestilling, enn på oversiden av spjeldet.

De angitte geometriske relasjoner går i hovedsak ut på

å skaffe en reduksjon av de nedre overflatepartier av spjeldet. Denne reduksjon av avstengningsarealet av den nedre spjelddel

i nærheten av lukkestillingen kan, slik det fremgår av hoved-kravet, frembringes på to forskjellige måter, idet man på den

ene side skaffer et kantparti av spjeldet slik at dette i lukket stilling gir en spalteåpning mellom spjeldflaten og ventilhusets vegger som avviker vesentlig fra jevnbred, og på den annen side ved å utføre spjeldet med en gjennombrudt flate.

Ved en slik reduksjon av avstengningsarealet vil man innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde ved konstant luftmengdegjennomslipp få en større relativ økning av gjennomstrøm-mende luftmengde på undersiden av spjeldet når spjeldet føres mot lukkestilling, enn på oversiden av spjeldet.

Denne forskrif,t avviker fra det som fremgår av den kjente teknikk ifølge GB patentskrifter 897.881 og 1.075.929, som gir anvisning på spjeldblader med så å si jevn spalteåpning mellom spjeldbladet og ventilhusets vegger i lukket stilling, av spjeldet.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 er et aksialsnitt gjennom en reguleringsventil

av kjent type, som anskueliggjør de krefter som virker på spjeldskiven.

Fig. 2 er et snitt i likhet med fig. 1, men viser en spjeldskive ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 er et riss av anordningen på fig. 2 sett mot utløpsenden. Fig. 4 viser spjeldskiven ved anordningen ifølge fig. 2 og 3, sett i lukkestillingen. Fig. 5 viser en modifisert spjeldskive for anordningen ifølge fig. 2 og 3. Fig. 6 og 7 viser ytterligere spjeldskiver ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 anskueliggjør i forenklet form prinsippet for en kjent reguleringsventil som er innrettet til å bli gjennom-strømmet av luft i den retning som pilen viser, og som uan-sett trykkfallet over reguleringsventilen slipper gjennom en konstant eller hovedsakelig konstant luftmengde.

I et ventilhus 1 er der anordnet et spjeld 2 som kan dreie seg om en horisontal aksel 3. Akselen 3 er dreibart lagret i ikke viste lagre med liten friksjon, f.eks. kule-lagre. På akselen 3 eller spjeldet 2 er der fastmontert en arm 4 som ved sin frie ende bærer en motvekt 5. Hovedhen-sikten med motvekten 5 og armen 4 er å fremskaffe et dreiemoment M2som motvirker spjeldets lukkebevegelse, frem-skaffet av momentet M^, dvs. det dreiemoment som skyldes luftstrømmen gjennom ventilen. Dette moment M1er et resul-tat av at,-slik det er vel kjent, strømningshastigheten V3ved spjeldets fremside og ved det øvre kantparti, i spjeldets viste stilling i forhold til luftstrømmen, overstiger strøm-ningshastigheten V. på fremsiden av spjeldet og ved det nedre kantparti, og av at strømningshastigheten V, på spjeldets bakside og nedre parti overskrider strømningshastigheten V2på spjeldets øvre bakside, noe som med anvendelse av beteg-nelsene for de statiske lufttrykk, kan uttrykkes som P4og P1< P2.

Ved en bestemt stilling av spjeldet øker luftmengden i kanalen med økende trykkfall over spjeldet 2. Når dette trykkfalløker, forårsaker dette i sin tur et økende dreiemoment som medfører at spjeldet stiller seg i en mere lukket stilling. Under spjeldets bevegelse mot lukkestillingen som på fig. 1 er vist ved hjelp av en strekpunktert linje, kommer selvfølgelig også ved den konstruksjon som er vist på fig. 1, momentet M2til å øke. På grunn av rand-virkninger kommer det lukkende moment M^til å øke mer eller mindre brått når spjeldet 2 kommer i nærheten av lukkestillingen, fordi momentet M2følger en sinusfunksjon.

Dette medfører at spjeldet stenges raskt og stoppes av et anslag 13 eller kommer til berøring med den indre vegg av huset 1.

Ifølge oppfinnelsen kan virkningen av denne randeffekt

som opptrer i nærheten av lukkestillingen, elimineres ved at,man ifølge oppfinnelsen fremskaffer en reduksjon av dreie-momentet M^, og derved kan der oppnås en utbalansering ved hjelp av motmomentet M2, slik at spjeldbevegelsen blir jevn og rolig innenfor hele området.Oppfinnelsen baserer seg på det at man innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde fremskaffer en relativ økning av den luftmengde som passerer undersiden av spjeldet 2, i forhold til den luftmengde som passerer spjeldets overside, dvs. strømningshastigheten

øker på undersiden (det statiske trykk avtar) og på oversiden av spjeldet 2 vil strømningshastigheten avta (det statiske trykk øker). Dette innebærer på sin side at lukkemomentet M^avtar når spjeldet 2 nærmer seg lukkestillingen og det motvirkende moment M2kan derved tilpasses slik at en vektarm eller en fjær-belastet arm gir en luftmengde som er uavhengig av trykkfallet.

Den angitte økning av luftmengden på spjeldets underside (med en lukkeretning ifølge fig. 1) kan fremskaffes ved en reduksjon av de nedre overflatepartier av spjeldet 2. Fig. 2, 3 og 4 viser et elliptisk plant spjeld 2, hvor kantpartiene 8', *9'

(fig. 4) er brukket opp vesentlig vinkelrett på spjeldets plan og i strømningsretningen for dannelse av partier 8 og 9. Denne reduksjon av det areal av spjeldet som ligger under dreieakselen 3, medfører et redusert areal som virker mot spjeldets bevegelse mot lukkestillingen, i forhold til arealet hos den øvre del og dermed også et redusert dreiemoment i nærheten av lukkestillingen, slik det er beskrevet ovenfor. Med andre ord vil regu-ler ingssp jeldets kantkontur i lukket stilling gi en spalteåpning mellom spjeldflaten og ventilhusets vegger som avviker vesentlig fra jevnbred.

Reduksjonen av avstengningsarealet av den nedre spjelddel i nærheten av lukkestillingen, kan eventuelt også fremskaffes ved at den nedre spiss på ellipsen ifølge fig. 4 skjæres bort, eller ved at partiene 8' og 9' helt fjernes istedenfor å brekkes opp. Det er til og med mulig å anbringe gjennomstrømsåpninger 10, 11 og 12 ifølge fig. 5 for å

skaffe en økning av lufthastigheten i lukkeområdet.

En ikke-lineær endring av gjennomstrømningsspaltene,

dvs. spaltene mellom den indre vegg av huset 1 og spjeld-skivepartiene over resp. under den horisontale dreieaksel 3, kan også fremskaffes ved en forskyvning av dreieakselen til under skivens sentrum, respektive ved flytting av opplagrings-punktene 6, 7 under bibehold av en sentralt anordnet aksel 3. En slik utførelsesform som dessuten omfatter en sirkulær spjeldskive 2', er vist på fig. 6, og dreieakselen 3' ligger under skivens sentrum, mens der på fig. 7 er vist en utførel-sesform med lagringspunkter forskjøvet i forhold til akselen 3.

Selv om spjeldet ovenfor er beskrevet som en plan skive eller plate, torde det være innlysende at den også kan om-fatte en dobbelt- eller enkeltbøyet skive. Skivens og ventilhusets form har mindre betydning og det er således mulig å anvende et ventilhus med rektangulært tverrsnitt og et deri anordnet rektangulært eller kvadratisk spjeld.

Claims (6)

1. Automatisk reguleringsventil for ventilasjonsanlegg, som er innrettet til å slippe igjennom en hovedsakelig konstant luftmengde pr. tidsenhet ved varierende trykk mellom luftinntakssiden og luftutløpssiden, hvilken reguleringsventil omfatter et regu-leringsspjeld (2) som er dreibart lagret i et ventilhus (1) på en horisontal aksel, samt innbefatter organer (4, 5) til å motvirke spjeldets bevegelse mot en lukkestilling, samtidig som den del av reguleringsspjeldet (2) som ligger over akselen (3) er innrettet til å svinges mot luftstrømningsretningen og mot et vertikalplan,karakterisert vedat reguleringsspjeldet (2), avhengig av dreieakselens (3) plassering i ventilhuset (1), har en slik kantkontur (Fig. 4, fig. 7) at det i lukket stilling gir en spalteåpning mellom spjeldflaten (2, 2') og ventilhusets (1) vegger som avviker vesentlig fra jevnbred og/eller har en gjennombrudt flate (fig. 5), slik at der innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde ved konstant luftmengdegjennomslipp fås en større relativ økning av gjennom-strømmende luftmengde på undersiden av spjeldet (2) når spjeldet føres mot lukkestilling, enn på oversiden av spjeldet.

2. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat spjeldet (fig. 7) utgjøres av en skive (2') som er symmetrisk i forhold til et plan gjennom akselen (3).

3. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat den del av skiven som befinner seg under den horisontale aksel (3), har oppbøyde kantpartier (8, 9) i forhold til skivens hovedplan.

4. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat den del av skiven som befinner seg under den horisontale aksel (3), har en form (8', 9') som avviker fra rund eller ellipseform.

5. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat den del av skiven som ligger under den horisontale aksel (3), er forsynt med gjennomgående hull (10-12).

6. Reguleringsventil som angitt i krav 1 og kravene 2-5,karakterisert vedat akselen (3) er lagret i lagringsorganer (6, 7) som befinner seg over et plan som deler ventilhusets tverrsnittsflate i to like store deler.