NO173351B - Styreanordning for vaeskestroemning - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en styreanordning for væskestrømning. Anordningen finner spesielt anvendelse ved styring av væskestrømmer gjennom rørledninger, slik som rør eller slanger, i tilfeller hvor leveringstrykket har en tendens til å variere.

En anvendelse av oppfinnelsen er for styring av vannstrømmer med forholdsvis høye trykk og volum gjennom brannslanger. Typiske leveringstrykk er fra 7 til 16 bar, med strømningshastigheter fra 450 til 750 liter pr. minutt. Plutselige trykkvariasjoner kan opptre av forskjellige grunner. For eksempel kan pumpen eller hydranten som leverer vannet være koplet til flere slanger, og hvis én blir stengt av kan en transient trykktopp opptre i en annen slange, opptil kanskje 20 til 26 bar. Dette kan være en alvorlig sikkerhetsrisiko for den brannmannen som bemanner slangen.

Det ville være gunstig å tilveiebringe en anordning som reagerer hurtig på en trykktopp i en forsyningslinje for fluidum for å begrense fluidumsstrømningen gjennom linjen og derved glatte ut fluidets strømningshastighet uten å avbryte forsyningen fullstendig.

US patent nr. 3,141,477 viser en styreanordning for fluidumstrømning som eksempelvis benyttes i fluidsystemer for tilførsel av vann til vaskemaskiner for forbrukere, i vanlige dusjhoder og i dispensere for mineralvann, kaffe og lignende, omfattende et ringformet, elastisk organ og en skiveformet understøttelse for dette med fluidstrøm-passasjer som er innrettet med hverandre. Det elastiske organet har en plan, oppstrøms overflate som står perpendikulært på den sentrale åpningen i avspent tilstand og er uten noen anordning for begrensning av deformasjon i innoverretning.

Fra US patent nr. 2,781,061 er kjent en fluidum-styreanordning for vaskemaskiner eller lignende, som omfatter et fleksibelt rørorgan som holdes over et fast organ med riller og kan deformeres ned i rillene for å redusere rillenes effektive tverrsnitt.

Videre er det kjent fra US patent nr. 2,829,674 en anordning for styring av fluidumstrømning fra en produserende oljebrønn, og anordningen omfatter et ringformet, elastisk organ som omgir et stivt avtapningsrør og kan deformeres innover mot dette røret for å redusere det totale tverrsnitt for strømning gjennom anordningen.

Fra tysk publikasjon DE 2,616,566 er kjent en strømnings-regulator som kan inkluderes i et forsyningsrør, og denne omfatter et ringformet, ettergivende organ med en avskrådd oppstrøms overflate og et hus som definerer en plan støtte for dette. En stiv tapp strekker seg gjennom det ettergivende organets sentrum, og som en grense kan innoverrettet deformasjon av det elastiske organet mot tappen avstenge strømning gjennom anordningen.

Ingen av de ovennevnte tidligere kjente anordninger er imidlertid egnet for bruk ved de høye trykk og store strøm-ningshastigheter som kan forekomme i en brannslange som nevnt ovenfor, og med de hurtige trykkvariasjoner som også kan oppstå. Foreliggende oppfinnelse er spesielt konsipert for å møte også slike krav.

Ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en styreanordning for fluidumstrømning et kammer med et innløp og et utløp for fluidet, og en strømningsstyreanordning mellom innløpet og utløpet. Strømningsstyreanordningen omfatter et elastisk organ og en understøttelse for dette, gjennom hvilke det er anordnet innrettede fluidum-strømningspassasjer, samt en anordning som rager gjennom strømningspassasjen i det elastiske organ med klaring i avspent tilstand, for å begrense den innadrettede deformasjon av organet uten å stenge strøm-ningspassas jen gjennom dette. Styreanordningen kjennetegnes spesielt ved at understøttelsen for det elastiske organ er konkavt, og at det elastiske organ passer akkurat inn i kammeret med en liten klaring fra kammerveggene, og har en flate som vender oppstrøms som innbefatter en flat, ytre overflate og en avskrådd indre overflate som heller ned mot strømningspassasjen i det elastiske organ.

Under fluidumtrykk blir det elastiske organ deformert inn i den konkave understøttelse og reduserer den effektive åpning av strømningspassasjene i styreanordningen. Den kombinerte virkning av øket trykk og begrenset åpning er å glatte ut variasjoner i trykk og strømningshastighet nedstrøms for anordningen, og spesielt å redusere markert overføring av transiente trykktopper. Man har funnet at den deformasjons-begrensende anordning utvider området for trykk og strømnings-hastigheter som anordningen kan virke over.

For lettest mulig å styre anordningens ytelse, strømmer fluidet sentralt gjennom strømningsstyreanordningen. Kammeret er hensiktsmessig av sirkulært tverrsnitt og det elastiske organ har hensiktsmessig en ringform som akkurat passer inn i kammeret med en liten klaring fra kammerveggene.

Det elastiske organ kan med fordel være forskjellig utformet på sin oppstrøms- og nedstrøms-flate (henholdsvis innløp og utløp). Nedstrømsflaten kan være hovedsakelig plan, mens oppstrømsflaten kan omfatte en plan, ytre overflate og en indre overflate som skrår nedover mot den sentrale åpning. Strømningspassasjen gjennom det elastiske organ kan være hovedsakelig sylindrisk og avrundet ved begge ender mot ringens oppstrøms- og nedstrøms-flater.

Egnede materialer for det elastiske organ kan omfatte naturlig og syntetisk gummi og lignende. Materialer med en Shore-hardhet på fra 50° til 60° grader kan være spesielt effektive.

En utførelsesform av oppfinnelsen er illustrert ved hjelp av et eksempel på de vedføyde tegninger, som viser et koplingsstykke for en brannslange som innbefatter en styreanordning for væskestrøm konstruert i samsvar med oppfinnelsen, hvor: Figur 1 er et langsgående snitt gjennom koplingsstykket; og

figur 2 er et oppriss av koplingsstykkets innløpsende.

Koplingsstykket omfatter et hus 2 med en skruegjenget hunnlig innløpsende 4 og en skruegjenget hannlig utløpsende 6. Innløpsenden er anordnet for å motta en hannkopling maken til den hannlige ende 6 på koplingsstykket som er vist, slik at innløps- og utløps-boringene til koplingsstykket effektivt har dimensjonen til boringen 8 i utløpsenden som vist.

Mellom innløps- og utløps-endene ligger et hovedsakelig sylindrisk kammer 10, som har en avtrapning 12 med redusert diameter ved sin utløpsende. Et konkavt understøttelsesorgan 14 som har en sentral, sirkulær strømningspassasje 16 gjennom seg ligger an mot avtrapningen 12 inne i kammeret. Organet 14 understøtter en elastisk ring 18 av elastomerisk materiale som med klaring passer inn i kammerets 10 boring på understøttelsens innløpsside. Den elastomeriske ring 18 har en sentral fluidum-strømningspassasje 20 innrettet med passasjen 16 gjennom understøttelsen 14.

Understøttelsesorganet 14 bærer 2 trapesformede finner 22 som skjærer hverandre og som rager gjennom den sentrale åpning 20 i den elastomeriske ring 18. Finnene begrenser den innadrettede deformasjon av den elastomeriske ring under høye fluidumtrykk og strømningshastigheter.

Tverrsnittet av den ringformede, elastomeriske ring 18 er hovedsakelig rektangulært, modifisert ved tilveiebringelse av en avskrådd kant 24 ved den indre innløps-sidekant. Den ytre flate 26 av ringen er dermed sylindrisk, og i den slappe tilstand eller ikke påkjente tilstand har denne ytre flaten på ikke mer enn omkring 0,5 mm fra kammerveggen for å tillate fluidum å trenge gjennom til den ytre flate av ringen, men ikke slik at den lett strømmer forbi den ytre flate eller forskyver ringen lateralt i betydelig grad.

Nedstrømsflaten eller utløpsflaten 28 til den elastomeriske ring er hovedsakelig plan og møter den sylindriske, ytre flate 28 med en liten radius med 90°. Denne nedstrømsflaten blir understøttet av understøttelsesorganet 14 bare ved sin ytre kant, idét understøttelsesorganet er buet bort fra den elastomeriske ringen på grunn av en oppstrømsflate 3 0 på understøttelsesorganet som har form av en avkortet kjegle. Dette resulterer i en ringformet åpning mellom understøttelsesorganet og ringen som avtar fra et maksimum nærmest kammerets 10 akse til null ved kammerets vegg. Denne åpningen tillater ringen å bøye seg under trykk mot understøttelsesorganet, og når den gjør det, blir den sentrale strømningspassasje 20 i den elastiske, elastomeriske

ringen redusert.

I sin ikke påkjente tilstand er den sentrale strømnings-passasje 20 hovedsakelig sylindrisk, og forholdet mellom passasjens 20 diameter og den ytre diameteren til den elastomeriske ringen 18 kan hensiktsmessig være fra 1:1,2 til 1:1,3.

For på riktig måte å fordele fluidumtrykket over oppstrømsflaten til den elastiske ringen for å forårsake den nødvendige deformasjon, kan den avskrådde overflaten 24 typisk være dannnet med en vinkel på mellom 30° og 60°, hensiktsmessig omkring 45°.

Under høye fluidumtrykk og strømningshastigheter blir den innadrettede deformasjon av den elastomeriske ring 18 begrenset av de fire ytterkantene av finnene 22, som følgelig forsinker det endelige sammenfall av ringen inn i strømningspassajen under svært store trykk. Forholdet mellom diameteren til den sentrale strømningspassasje 20 i det elastomeriske organ og avstanden d over finnene målt der hvor de begynner å rage oppstrøms, er hensiktsmessig fra 1:0,75 til 1:0,85 for å tillate et tilfredsstillende innadrettet deformasjonsområde.

I en brannslange som leverer 450 til 750 liter vann pr. minutt ved et nominelt trykk på 7 til 16 bar, men med transiente trykktopper som når omkring 20 til 25 bar, er det funnet at en strømningsstyreanordning maken til den som er vist på tegningene er i stand til å styre de transiente toppene slik at etter overføring gjennom anordningen, er toppene redusert til verdier i området to tredjedeler av deres verdier ved innløpssiden av anordingen, for eksempel til omkring 12-16 bar, uten å avbryte vannforsyningen.

Claims (10)

1. Styreanordning for fluidumstrømning omfattende et kammer (10) med et innløp (4) og et utløp (6) for fluidet, og en strømningsstyreanordning mellom innløpet (4) og utløpet (6), idet strømningsstyreanordningen omfatter et elastisk organ (18) og en understøttelse (14) for dette, gjennom hvilke det er anordnet innrettede fluidum-strømningspassasjer (20, 16), samt en anordning (22) som rager gjennom strømnings-passas jen (20) i det elastiske organ (18) med klaring i avspent tilstand, for å begrense den innadrettede deformasjon av organet (18) uten å stenge strømningspassasjen (2 0) gjennom dette, karakterisert ved at understøttelsen (14) for det elastiske organ (18) er konkavt, og at det elastiske organ (18) passer akkurat inn i kammeret (10) med en liten klaring fra kammerveggene, og har en flate som vender oppstrøms som innbefatter en flat, ytre overflate og en avskrådd indre overflate (24) som heller ned mot strømningspassasjen (2 0) i det elastiske organ (18).

2. Styreanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kammeret (10) har sirkulært tverrsnitt og at det elastiske organ (18) er ringformet.

3. Styreanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at kammerveggen har en avtrapning (12) med redusert diameter ved sin utløpsende, og den konkave understøttelse (14) ligger an mot avtrapningen (12) inne i kammeret (10).

4. Styreanordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den avskrådde overflaten (24) på det ringformede, elastiske organ (18) er dannet med en vinkel på mellom 30° og 60° ved den indre innløpssidekant, og at den sylindriske, ytre flate (26) i ikke påkjent tilstand har en klaring på ikke mer enn omkring 0,5 mm til kammerveggen.

5. Styreanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at anordningen omfatter et hus (2) med en hunnende (4) og en hannende (6), idet hunnenden (4) er anordnet for å motta en hannkopling maken til hannenden (6) på anordningen, slik at når disse er sammenkoplet har anordningens innløps- og utløps-boringer samme effektive diametere som svarer til den ytre diameter av skråflaten (24) på det elastiske organ (18).

6. Styreanordning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at strømningspassasjen (20) i det elastiske organ (18) er hovedakelig sylindrisk i den avspente eller ikke påkjente tilstand, og at forholdet mellom passasjens (20) diameter og den ytre diameteren til det elastiske organ (18) er fra 1:1,2 til 1:1,3.

7. Styreanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det elastiske organ (18) omfatter et elastomerisk materiale med en Shore-hardhet på fra 50° til 60°.

8. Styreanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at anordningen (22) som rager gjennom strømningspassasjen (20) i det elastiske organ (18) for å begrense den innadrettede deformasjon av organet (18), omfatter finner som bæres av understøttelsesorganet (14) .

9. Styreanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at finnene (22) er to trapesformede finner som skjærer hverandre.

10. Styreanordning ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at forholdet mellom diameteren til strømningspassasjen (20) i det elastiske organ (18) og avstanden d over finnene (22) målt der hvor de begynner å rage oppstrøms, er fra 1:0,75 til 1:0,85.