NO161281B - Sikkerhetsventil for varmtvannsbereder med trykktank. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en sikkerhetsventil for varmtvannsbereder med trykktank, beregnet til å åpne ved oppstående overtrykk i trykktanken, og av den type som er angitt i innledningen til det etterfølgende selvstendige krav 1. Videre vedrører oppfinnelsen en slagdemperanordning for montering mellom overløpsslange/-rør og utløp i en sikkerhetsventil.

Den innledningsvis nevnte sikkerhetsventil skal åpne for overtrykk på vannvarmer etc. når inngående vanntrykk til trykktanken øker, eller trykket i trykktanken øker på grunn av vannets, utvidelse ved oppvarming fra lav til høyere temperatur.

Det stilles forskjellige krav til sikkerhetsventiler, hvilke kan variere fra land til land, som f.eks.:

1. Åpningstrykk 9 atø.

2. Lukketrykk - 1056 lavere enn åpningstrykk, dvs. 8,1 atø.

3. Utstrømmende vannmengde ved et trykk 10# høyere enn åpningstrykket, dvs. 9,9 atø, skal være 6,5 1 pr. minutt pr. Kw max effekt for oppvarming av bereder. Ved 3 Kw max effekt må derved sikkerhetsventilen muliggjøre utstrømning av 19,5 1 vannmengde pr. minutt ved 9,9 atø inngående

trykk på sikkerhetsventilen.

4. Max trykk på inngående kaldtvannsledning til sikkerhetsventil 6 atø. Ved høyere trykk skal reduksjonsventil

monteres.

5. Overløpsslange skal kunne monteres til sikkerhetsventilens utløp for å føre vannet til sluk, og med minste innvendige diameter 12,5 mm i rør eller slange.

De for tiden benyttede sikkerhetsventiler åpner ved 9 atø og lukker ved - 10% reduksjon av dette trykk. Det er meget vanskelig å oppnå en utstrømmende vannmengde på 19,5 1 pr. minutt ved 9,9 atø og samtidig oppnå lukking av sikkerhetsventilen ved lukketrykk 8,1 atø.

For mange vannverk er det vanskelig å holde vanntrykket nede på normaltrykk 6 atø i de perioder da forbruket av vann er lite. For eksempel kan vanntrykket om natten øke med mer enn 50*.

Når utløpet fra en sikkerhetsventil blir tilkoplet en overløpsslange som fører til sluk, gir dette en helt for-andret karakteristikk på sikkerhetsventilen og medfører følgende: Når inngående vanntrykk i ventilhuset overstiger 9 atø åpner ventilen og fyller overløpsslangen med vann. Den vanligvis trykkløse utløpsside/overløpsside får nå et trykk tilnærmet inngående trykk, ventilen lukker, men åpner raskt igjen da inngående trykk atter øker. Ventilen åpner og lukker med hastigheter på 50-150 slag pr. minutt. Disse trykkstøt er så harde at sikkerhetsventil, sveiser i vanntank og rør kan ødelegges. Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en sikkerhetsventil som oppfyller de ovennevnte krav og hvorved de ovennevnte vanskeligheter er eliminert.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av de trekk som framgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav 1 samt av de etterfølgende uselvstendige krav.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende ved beskrivelse av et i tegningen vist utførelseseksempel av sikkerhetsventilen samt en slagdemperanordning tilkoplet sikkerhetsventilen.

I tegningen viser

figur 1 sikkerhetsventilen i snitt,

figur 2 viser sikkerhetsventilen med tilkoplet overløpsslange og en derimellom innkoplet slagdemperanordning, og

figur 3 viser samme som figur 2 i større målestokk og slagdemperanordningen i snitt.

Sikkerhetsventilen A består av et ventilhus 1 med innløp 2 for trykkvann og utløp 7 for eventuelt overløpsvann, og en mellom disse anordnet membranventil bestående av et ringformet sete 4 i et gjennomløp 21 som forbinder innløpet 2 med utløpet 7, en membran 5 av gummi eller lignende innspent med sitt perifere parti mellom en ringformet avtrapping i en ventilinnføringsåpning 22 i ventilhuset 1 og en endeplate 6a av ett i ventilinnføringsåpningen innskrubart fjærhus 6. I fjærhuset 6 finnes en fjærforspent spindel 8 med spindelhode 8a i fjærende anlegg mot oversiden av membranens 5 sentrale parti 5a som derved med sin underside trykkes til fjærende anlegg mot setet 4. Et ringformet kammer 20 løper omkring setet 4 og er avgrenset forøvrig av huset 1 og membranens 5 underside og er forsynt med en åpning 20a mot utløpet 7 for utstrømning av overløpsvann 3a med heving av membranen 5 fra setet 4 ved overtrykk i trykktanken og derved i innløpet 2 og gjennomløpet 21. Samtidig bygges det opp et vanntrykk i ringkammeret 20, hvilket påvirker membranens 5 underside utenfor setet 4 for ytterligere heving av membranen 5 oppover setet 4 og derved øking av ventilens ringformede ventilspalte for øket utstrømning av overløpsvann 3a. Den fjærforspente spindel 8 som løper gjennom en føringsåpning 10a i fjærhusets 6 bunn 10, er omgitt av en trykkfjær 9 innspent mellom bunnen

10 og spindelhodet 8a som rager radielt ut forbi setet 4. Spindelens 8 hode 8a og membranens 5 sentrale parti 5a har samvirkende festeorganer i form av en fortrinnsvis gjenget sentral boring 8b i spindelens 8 hode 8a og en på membranens 5 overside, sentral tapp 5b for innskruing i boringen 8b. Et fjærende, sammentrykkbart buffertlegeme 16, f.eks. en ringformet gummibuffert, og med større fjærkraft enn trykkfjæren 9, er anordnet mellom en ansats 17 i fjærhuset 6 og spindelhodet 8a med ønsket aksiell klaring 19 mellom buffertlegemet 16 og spindelhodet 8a resp. ansatsen 17, tilsvarende maksimal trykkløfting av membranen 5. Buffertlegemet 16 ligger med sin yttervegg og ene ende an mot fjærhusets 6 innervegg resp. ansats 17, og har ved sin andre ende en klaring 18 til membranen 5 tilnærmet lik klaringen 19 mellom buffertlegemet 16 og spindelhodet 8a. Buffertlegemets 16 sentrale åpning 16a konvergerer i retning mot spindelhodet 8a og ligger sentrert med sitt smaleste parti, an mot trykkfJærens 9 nedre ende som igjen ligger sentrert an mot spindelen 8. Spindelens 8 øvre ende 8c løper fritt gjennom en åpning 14a i et ratt 14 som ligger dreibart an mot fjærhuset 6 med en sirkulær ansats 12 som samvirker med en ansats 6c på fjærhuset 6. Ansatsene 12 og 6c omfatter samvirkende skråplan, eventuelt skråplan og knaster, for ved vridning og dermed aksiell bevegelse av rattet 14, å heve spindelen 8 via en stoppskive 15 ved spindelens ende 18c og derved membranen 5 fra setet 4 for kontroll av vanngjennom-strømning og for eventuell tømming av trykktanken for vann.

Det framgår av det ovenstående at spindelen 8 er anordnet til å bli ytterligere aksielt beveget mot buffertlegemets 16 motstand ved hjelp av de nevnte utenfor fjærhuset 6 anordnede midler 12,14 for tømming av trykktanken.

Trykkfjæren 9 på spindelen 8, har en på forhånd bestemt lengde og fjærtrykk med flatest mulig fjæringskarakteristikk, og er innspent med en på forhånd bestemt avstand mellom fjærhusets 6 bunn 10 og spindelhodet 8a. Fjærhusets 6 innskruing i ventilinnføringsåpningen 22 er begrenset av samvirkende stoppere 6b,11 på fjærhuset 6 resp. ventilinn-før ingsåpningens 22 ytre ende 11, for oppnåelse av ønsket innspenningskraft av membranens 5 perifere parti samt ønsket anleggskraft mellom membranens 5 underside og setet 4.

Når sikkerhetsventilen er montert på trykktank og er i bruk, vil trykkvann 3 i innløpet 2 og gjennomløpet 21, virke på membranens -5 sentrale parti 5a innenfor setet 4. Når vanntrykket av en eller annen grunn stiger til det innledningsvis omtalte åpningstrykk 9 atø, heves membranen 5 fra setet 4 mot fjærtrykket fra trykkfjæren 9 som har et fjærtrykk tilpasset nevnte åpningstrykk for vannet. Vannet strømmer videre ut i ringkammeret 20 og videre gjennom ringkammerets utløpsåpning 20a mot sikkerhetsventilens utløp 7 under samtidig oppbygning av et trykk i ringkammeret 20 som virker på den del av membranens 5 underside som ligger utenfor setet 4, hvorved membranen 5 heves ytterligere for utslipping av større vannmengde ifall vanntrykket stiger forbi åpningstrykket 9 atø og opp til 10% overtrykk, nemlig 9,9 atø. Under denne ytterligere sammentrykning av trykkfjæren 9 vil denne gi etter eller kollapse. For å sikre at membranen 5 ikke heves for meget, slik at en ukontrollert vannmengde løper ut gjennom utløpet 7, er gummibufferten 16 anordnet med en hensiksmessig avstand 19 over spindelhodet 8a og vil på grunn av at den har en større fjærkraft enn trykkfjæren 9, hindre videre opptrykning av membranen 5.

Ved synkende vanntrykk vil trykkfjæren 9 via spindelhodet 8a søke å trykke membranen 5 til anlegg mot setet 4 og tilslutt komme til anlegg mot dette ved det innledningsvis nevnte lukketrykk 8,1 atø.

Fjærhuset 6 har en konstant avstand fra bunnen 10 til setet 4 når fjærhuset er skrudd inn i ventilinnføringsåpningen 22 med sin stoppansats 6b til anlegg mot ventilinnføringsåpningens 22 ytre ende 11. Ved at trykkfjæren 9 er framstilt med ønsket fjærtrykk samt at det er små toleranser på de øvrige deler, vil det ønskede anleggstrykk for membranen 5 mot setet 4 oppnås ved montering av komponentene. Det er således ikke behov for noen justeringsskrue for oppnåelse av riktig fjærtrykk.

Ringkammeret 20 som også kan benevnes overløpsrom, kan varieres med hensyn til volum ved økning av dets dybde, under framstillingen eventuelt også under samtidig variering av utløpsåpningen 20a.

Ved hjelp av de i sikkerhetsventilen A i det foregående beskrevne komponenter og disses virkemåte, er følgende oppnådd: Membran 5 gir tetting for både trykkside og overløpsside. Membranen 5 vil alltid åpne ved økende trykk selv om det forekommer forurensninger og kalkbelegg fordi den ikke omfatter noe skjørt eller metall mot metallsetet, hvorimellom kalkbelegget kan feste seg.

Trykkfjæren 9 er konstruert for et bestemt fjærtrykk og en minst mulig økning av dette fjærtrykk ved ytterligere sammenpressing, dvs. flatest mulig fjæringskarakteristikk.

Fjærtrykket er tilpasset for tetting av sikkerhetsventilen opp til f.eks. 9 atø og en bestemt diameter i gjennomløpet 21 med setet 4. Når for eksempel setets 4 indre diameter er 10 mm, gir dette en trykkoverflate på membranens 5 sentrale parti 5a lik 2 nr<2> er 5 x 5 x 3,14 = 78,5 mm<2>. Fjærstyrken beregnes etter denne overflate og 9 atø vanntrykk som er åpningstrykket.

Når vanntrykket stiger opp over åpningstrykket på 9 atø, til f.eks. 9,8 atø, dvs. 10% overtrykk, vil som nevnt membranen 5 på grunn av oppbygningen av trykk i ringkammeret 20, bli hevet ytterligere fra setet 4, hvorved ventilens ringformede ventilspalte økes for øket utstrømning av overløpsvann 3a. Dette trykk i ringkammeret 20 virker på den del av membranens sentrale parti 5a som understøttes av spindelens 8 hode 8a som er gitt en så stor diameter at det rager radielt utenfor setet 4. Dette bevirker enkelt sagt at det inngående vanntrykk får et større "stempel" å løfte og derved over-vinner det motsatt rettede fjærtrykk fra trykkfjæren 9 slik at ønsket åpning mellom sete 4 og membran 5 oppnås og derved tilstrekkelig stor utstrømning av vann ved 10% overtrykk. Bakgrunnen for sikkerhetsventilens virkemåte er at trykkfjæren 9 kollapser ved økende vanntrykk utover 9 atø og en ukontrollert vannmengde kommer inn i overløpet eller utløpet 7 via ringkammeret 20 og dettes utløpsåpning 20a. For å hindre dette kan spindelens 8 bevegelse begrenses til en maksimal løf tebevegelse på f. eks. 0,5 mm ved hjelp av en mekanisk stopper. Dette muliggjør tilstrekkelig utstrømning av vann ved tillatelig overtrykk inntil f.eks. 9,8 atø. Ved tømming av berederens trykktank er det ønskelig med en større klaring mellom membran 5 og sete 4, f.eks. 1,5 mm. Av denne grunn er således den mekaniske stopper utført fjærende med et større fjærtrykk enn trykkfjæren 9, slik som oppnådd ved hjelp av gummibufferten 16.

Gummibufferten 16 har således følgende funksjoner:

1. Støtter membranen 5 i området mellom fjærhuset 6 og spindelhodet 8a, slik at membranen ikke sprekker ved

oppstående banking uansett de oppstående trykk. Gummibufferten 16 har f.eks. en klaring 18 på 0,5 mm mot det ytre parti av membranen 5 samt en tilsvarende klaring 19 mellom gummibuf f ertens 16 nedre ende og spindelhodet 8a. Derved muliggjør buffertlegemet 16 at membranen og spindelens hode 8a kan heves 0,5 mm av overtrykket, men hindrer trykkfjæren 9 i å kollapse ved å understøtte membranen 5. Imidlertid kan spindelen 8 og dermed membranen 5 løftes totalt 1,5 mm fra setet 4 ved tømming av bereder ved hjelp av det ovenfor omtalte ratt 14 og sammentrykning av gummibufferten 16.

Gummibufferten 16 gir eksakt styring av spindelen 8 og derved også membranen 5 for korrekt åpning og lukking av sikkerhetsventilen.

I stedet for gummibuffert kan det selvsagt nyttes en trykkfjær, men denne vil ikke ha de samme gunstige funksjoner som gummibufferten 16 med hensyn til sentrering av trykkfjæren 9 samt understøttelse av membranens 5 overside under trykk-økning eventuelt ved banking.

De forskjellige komponenter 8a,19,20 og 21 samvirker og kan varieres innbyrdes, hvorved oppnås som følger: Spindelhodets 8a diameter kan f.eks. økes for oppnåelse av større løft og derved øket gjennomstrømning av vannmengde eller vice versa. Sammen med gummibufferten 16 gir spindelhodet 8a en total støtte for membranen 5.

Ved å variere klaringen 19 mellom gummibufferten 16 og spindelhodet 8a kan en bestemme ønsket maksimal vannutstrøm-ning ved maksimalt overtrykk. På grunn av at gummibufferten 16 kan sammentrykkes ytterligere ved hjelp av det nevnte ratt 14, oppnås tilstrekkelige løft av membranen 5 for tapping av varmtvannsberederens tank. Det foreligger således et kontrollert totrinns fjærtrykk.

Ringkammeret 20 mellom membranens 5 underside og ventilhuset 1, avgjør sammen med dets utløpsåpning 20a, den trykk-forskjell som er ønskelig mellom trykkside og utløpsside og dermed den oppbygning av trykk i ringkammeret 20 som er nødvendig for den maksimale heving av membranen 5 fra setet 4.

Ved å øke diameteren på gjennomløpet 21, kan den totale gjennomstrømningsmengde økes, men da må også trykkfJærens 9 fjærtrykk økes på grunn av den dermed følgende større sentrale trykkflate på membranen.

Ved riktig variasjon av de ovennevnte komponenter, kan en oppfylle de krav som stilles i det enkelte land med hensyn til sikkerhetsventilens funksjon.

I det foregående er det beskrevet sikkerhetsventilens oppbygning og funksjon med overløp eller utløp 7 ikke tilkoplet slange eller rør til sluk eller kum. Når en slik slange eller rør 33 koples direkte til sikkerhetsventilens A utløp 7, oppstår bankeproblemer på grunn av trykkoppbygning i utløp 7 og slange 33 som bevirker høyere løfting av membranen 5 fra setet 4. Derved strømmer tilstrekkelig vannmengde gjennom sikkerhetsventilen og trykket på det innløpende vann 3 faller under åpningstrykket, hvorved sikkerhetsventilen lukkes. Trykket øker deretter over åpningstrykket og ventilen åpner og det opptrer banking.

Dette skjer på alle typer ventiler. For å avhjelpe denne ulempe, er det anordnet en slagdemperanordning B, som vist i figur 2 og 3, mellom overløpsslangen/-røret 33 og sikkerhetsventilens A utløp 7. Slagdemperanordningen B omfatter et kammer 32 for vann og luft med innløpsåpning 32a for tilkopling til sikkerhetsventilens A utløp 7 og utløpsåpning 32b for tilkopling til overløpsslange/-rør 33. Kammeret 32 omfatter en øvre kammerdel L for luft beliggende på et høyere nivå enn inn- og utløpsåpningene 32a og 32b og en nedre kammerdel V for vann. Som vist i tegningen, er kammeret 32 fortrinnsvis kuleformet med radielt motstående innløps- og utløpsåpninger 32a,32b. Utløpsåpningen 32b er fortrinnsvis mindre enn innløpsåpningen 32a og nevnte åpninger ligger i horisontal flukt med hverandre i montert tilstand av slagdemperanordningen B.

Kammeret 32 har stort nok volum til å oppta den pulserende vannmengde som strømmer ut fra sikkerhetsventilen A ved oppstående banking, hvilken pulsering og derved banking undertrykkes ved hjelp av den luftmengde som står innesperret i den øvre kammerdel L. Dette vil si at slagdemperanordningen virker etter "vindkjeleprinsippet".

Claims (5)

1. Sikkerhetsventil for varmtvannsbereder med trykktank, beregnet til å åpne ved oppstående overtrykk i trykktanken, omfattende et ventilhus (1) med innløp (2) for trykkvann og utløp (7) for eventuelt overløpsvann, og en mellom disse anordnet ventil (4,5,8,9) bestående av et ringformet sete (4) i et gjennomløp (21) som forbinder innløpet (2) med utløpet (7), en membran (5) innspent med sitt perifere parti mellom en ringformet avtrapping i en ventilinnføringsåpning (22) i .ventilhuset (1) og en endeflate (6a) av et i ventilinn-føringsåpningen innskrubart fjærhus (6) med en fjærforspent spindel (8) med spindelhodet (8a) i fjærende anlegg mot oversiden av membranens (5) sentrale parti (5a) som derved med sin underside trykkes til fjærende anlegg mot setet (4), ett ringformet kammer (20) omkring setet (4) og avgrenset av huset (1) og membranens (5) underside, og forsynt med en åpning (20a) mot utløpet (7) for utstrømming av overløpsvann (3a) ved heving av membranen (5) fra setet (4) ved overtrykk i trykktanken og derved i innløpet (2) og gjennomløpet (21) under samtidig oppbygning av et trykk i ringkammeret (20) for påvirkning av membranens (5) underside utenfor setet (4) for ytterligere heving av membranen (5) opp over setet (4) og økning av ventilens ringformede ventilspalte for øket utstrømning av overløpsvann (3a), og hvor spindelen (8) som løper gjennom en f ør ingsåpning (10a) i fjærhusets (6) bunn (10), er omgitt av en trykkfjær (9) innspent mellom bunnen (10) og spindelhodet (8a) som rager radielt ut forbi setet (4), karakterisert ved at spindelens (8) hode (8a) og membranens (5) sentrale parti (5a) har samvirkende festeorganer (8b,5b) og at et fjærende, sammentrykkbart buffertlegeme (16) med større fjærkraft enn trykkfjæren (9), er anordnet mellom en ansats (17) i fjærhuset (6) og spindelhodet (8a) med ønsket aksiell klaring (19) mellom buffertlegemet (16) og spindelhodet (8a) resp. ansatsen (17), tilsvarende maksimal trykkløfting av membranen (5), og at spindelen (8) er anordnet til å bli ytterligere aksielt beveget mot buffertlegemets fjærkraft ved hjelp av utenfor fjærhuset (6) anordnede midler (12,14) for tømming av trykktanken.

2. Sikkerhetsventil Ifølge krav 1, karakterisert ved at trykkfjæren (9) har en på forhånd bestemt lengde og fjærtrykk med flatest mulig fjæringskarakteristikk, og er innspent med en på forhånd bestemt avstand mellom fjærhusets (6) bunn (10) og spindelhodet (8a), og at fjærhusets (6) innskruing i vent il innfør ingsåpningen (22) er begrenset av samvirkende stoppere (6b,11) på fjærhuset (6) resp. ventil-innføringsåpningens (22) ytre ende (11), for oppnåelse av ønsket innspenningskraft av membranens (5) perifere parti samt ønsket anleggskraft mellom membranens (5) underside og setet (4).

3. Sikkerhetsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at buffertlegemet (16) er en ringformet gummibuffert som med sin yttervegg og ene ende ligger an mot fjærhusets (6) innervegg og ansats (17), og hvis andre ende har en klaring (18) til membranen (5) tilnærmet lik klaringen (19) mellom buffertlegemet (16) og spindelhodet (8a).

4. Sikkerhetsventil ifølge krav 3, karakterisert ved at buffertlegemets (16) sentrale åpning (16a) konvergerer i retning mot spindelhodet (8a) og ligger sentrert med sitt smaleste parti, an mot trykkfjærens (9) nedre ende som igjen ligger sentrert an mot spindelen (8).

5. Sikkerhetsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at spindelens (8) øvre ende (8c) løper fritt gjennom en åpning (14a) i et ratt (14) som ligger dreibart an mot fjærhuset (6) med en sirkulær ansats (12) som samvirker med en ansats (6c) på fjærhuset (6), hvilke ansatser (12 og 6c) omfattende samvirkende skråplan, eventuelt skråplan og knaster, for ved vridning og dermed aksiell bevegelse av rattet (14), å heve spindelen (8) via en stoppskive (15) ved spindelens ende (18c) og derved membranen (5) fra setet (4) for kontroll av gjennomstrømning og for eventuell tømming av trykktanken. ,6. Sikkerhetsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at de samvirkende festeorganer (8b,5b) utgjøres av en fortrinnsvis gjenget sentral boring (8b) i spindelens (8) hode (8a) og en på membranens (5) overside, sentral tapp (5b) for innskruing i boringen (8b).