NO176078B - Trykkreguleringsenhet for tilförsel av et trykkfluidum fra alternative tilförselslinjer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en trykkreguleringsenhet for tilførsel av et fluidum under trykk, særlig pustegass, til en bruker, hvilken enhet omfatter en trykkregulator og en omkoplingsanordning for styring av fluidumtilførselen fra en prioritert tilførselslinje og en alternativ tilførselslinje til et felles utløp fra enheten, idet omkoplingsanordningen inneholder en ventilanordning som er innrettet til å tilkople den ene eller den andre av de to tilførselslinjer til utløpet i avhengighet av trykket i tilførselslinjene, idet enheten omfatter et første kammer som står i åpen forbindelse med den prioriterte tilfør-selslinje og inneholder en fjærpåvirket, første følermembran som avføler trykket i denne linje og er operativt koplet til og driver ventilanordningen.

En sådan anordning er beregnet for bruk i situasjoner hvor det er nødvendig å opprettholde et stabilt utløpstrykk fra enheten selv om tilførselen via den prioriterte forsyningslinje faller bort i kortere perioder. Et aktuelt eksempel er i forbindelse med pustegassforsyning til en jagerflyver. I noen situasjoner, såsom ved oppstarting og i kampsituasjoner, brukes trykkenergien fra flyets kompressor til å drive flyet og dettes utrustning, slik at man ikke har det nødvendige trykk for lufttilførsel til flyveren. Jagerflyverne har derfor en alternativ pustegasskilde, bestående av flytende oksygen under trykk, som er koplet til en alternativ tilførselslinje. Denne alternative kilde utgjør et nødreservoar som - hovedsakelig på grunn av plassbegrensninger - har forholdsvis liten kapasitet. Det er derfor vesentlig at dette nødreservoar benyttes så lite som mulig.

Fra US-patentskrift nr. 2 775 980 er det kjent en trykkreguleringsenhet i hvilken en omkoplingsanordning styrer gasstilførsel fra to tilførselslinjer til et felles utløp. Tilførselslinjene er koplet via respektive trykkregulatorer til separate høytrykkskiIder som hver består av et batteri av høytrykks-gassflasker. Enheten er utformet for automatisk og uten avbrytelse å sikre tilførsel fra de to tilførselslinjer til det felles utløp i en forutbestemt rekkefølge, idet reservelinjen innkoples gradvis og fullstendig overtar gasstilførselen til utløpet bare når trykket i den tilførselslinje som tappes, har falt under en forutbestemt, kritisk verdi. Omkoplingsanordningen omfatter et ventilhus med to sammenkoplede, fjærpåvirkede membraner som samvirker med respektive ventilseter på motsatte sider av ventilhuset, og som avgrenser respektive kamre som står i forbindelse med en respektiv høytrykkskilde. Det er videre sørget for en fjærkontrollerende anordning for å påvirke fjærene slik at den ene fjær utøver større trykkraft enn den andre, slik at det på membransammenstillingen utøves en større trykkraft vekselvis i den ene og den andre retning. Derved kan den ene tilførselslinje prioriteres fremfor den andre, slik at den prioriterte linje holdes innkoplet inntil trykket synker under den kritiske verdi. Ved dette tidspunkt frakoples denne linje, mens den andre linje da er helt innkoplet og overtar gasstilfør-selen. Deretter omstilles den f jærkraftkontrollerende anordning, slik at den nå innkoplede, andre linje prioriteres mens dennes høytrykkskilde tappes inntil dennes trykk er sunket til den kritiske verdi.

Denne anordning muliggjør utskifting av et tappet gassflaskebatteri med et nytt batteri uten at gasstilførselen forstyrres, og uten at det kreves noen omstilling av enhetens trykkregulatorer. Anordningen er imidlertid beregnet for vekselvis tapping av høytrykksgasskilder inntil trykket i den benyttede kilde har sunket til en viss verdi, og er således ikke egnet for den innledningsvis omtalte anvendelse.

Det er således et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en trykkreguleringsenhet med en omkoplingsanordning som til enhver tid avføler trykket i den prioriterte tilførselslinje og som prioriterer tilførsel via denne linje, slik at den alternative tilførselslinje benyttes så lite som mulig. Samtidig er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en sådan enhet som sørger for at trykket i enhetens utløp holdes stabilt på det ønskede nivå.

Ovennevnte formål oppnås med en trykkreguleringsenhet av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at ventilanordningen er innrettet til å holde den prioriterte linje tilkoplet til et utløpskammer og den alternative linje avstengt så lenge trykket i den prioriterte linje er tilstrekkelig til å opprettholde ønsket utløpstrykk fra enheten, og til å tilkople den alternative linje til utløpskam-meret og avstenge den prioriterte linje når trykket i denne synker under en viss verdi, og at det er anordnet et andre kammer som står i åpen forbindelse med enhetens utløp, og som inneholder en fjærpåvirket, andre følermembran som er operativt koplet til et regulatorelement for kontroll av fluidumstrømmen fra ut-løpskammeret til enhetens utløp, slik at trykket i utløpet holdes stabilt på det ønskede utløpstrykk bestemt av fjærkraften på den andre følermembran.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et snittriss av en trykkreguleringsenhet ifølge oppfinnelsen i en første operasjonstilstand, og fig. 2 viser et tilsvarende snittriss av den samme enhet i en andre operasjonstilstand.

Den på tegningen viste innretning utgjør en integrert trykkregulator og omkoplingsanordning, hvor omkoplingsanordningen i hovedsaken omfatter et ventilhus 1 (med en tilhørende ventil-konstruksjon) og et første membranhus 2 i tilknytning til dette, og regulatoren omfatter et regulatorelement 3 i tilknytning til et andre membranhus 4. De to membranhus 2, 4 er som vist anordnet på motsatte sider av ventilhuset 1, idet dette gir en kompakt og enkel oppbygning av enheten i tilknytning til de øvrige bestand-deler.

Ventilhuset 1 har et første innløp 5 til hvilket en første, prioritert tilførselslinje 6 er tilkoplet, og et andre innløp 7 til hvilket en andre, alternativ tilførselslinje 8 er tilkoplet. De to innløp 5, 7 er via respektive ventiler 9, 10 (som skal omtales nærmere senere) forbundet med et felles ventil-eller utløpskammer 11 som via regulatoren er forbundet med et felles utløp 12 fra enheten.

Det første membranhus 2 danner et første kammer 13 i hvilket en første følermembran 14 er montert på den viste måte, idet membranen er fastspent ved sin omkrets og i sitt sentrale område er påvirket av en kraftutøvende anordning i form av en fjær 15 som med en innstillbar kraft presser membranen 14 i retning mot kammeret 13. Kammeret 13 står via en kanal 16 (bare antydet stiplet) i åpen forbindelse med innløpet 5 fra den prioriterte tilførselslinje 6, slik at membranen 14 til enhver tid avføler og påvirkes av trykket i denne linje.

Som vist er membranen 14 i sitt sentrale område forbundet med en manøverstang 17 som er forskyvbart anordnet i ventilhuset 1 og på hvilken det er montert et første og et andre ventillegeme 18 hhv. 19 som inngår i en respektiv av de to forannevnte ventiler 9 og 10 som styrer forbindelsen mellom de respektive tilførselslinjer 6 og 8 og det felles utløpskammer 11. Ventillegemet 18 er forskyvbart på manøverstangen 17 og er kraftpåvirket i retning mot det tilhørende ventilsete ved hjelp av en fjær 20, slik at ventilen 9 er en énveisventil. Ventillegemet 19 er fast montert på stangen 17 i passende stilling for stenging av ventilen 9 når ventilen 10 åpnes ved forskyvning av stangen når trykket i den prioriterte tilførselslinje 6 synker under en viss verdi.

I den i enheten inngående trykkregulator er regulator-elementet 3 i den viste utførelse i form av et fjærbelastet stempel som er glidbart i en sylinderføring 21 som er vist å være anbrakt i en del av ventilhuset 1. Stempelet 3 er operativt forbundet med en andre følermembran 22 som er montert på den viste måte i et andre kammer 23 som er dannet av det andre membranhus 4 og som via en passasje 24 står i åpen forbindelse med enhetens utløp 12.

På tilsvarende måte som den første følermembran 14 er den andre følermembran 22 fastspent ved sin omkrets, og den er i sitt sentrale område påvirket av en fjær 25 som med en innstillbar kraft påvirker membranen i retning mot kammeret 23. Stempelet 3 er koplet til membranens 22 sentrale område via en koplingsstang 26 som strekker seg gjennom passasjen 24, og en vektarm 27.

Mellom ventilanordningens utløpskammer 11 og enhetens utløp 12 er det anordnet en strømningspassasje 28 som er avgrenset av den ende av stempelet 3 som vender mot membranen 22, og et ringformet sete 29. Størrelsen av denne passasje reguleres av stempelet 3 i samvirke med følermembranen 22. Da kammeret 23 står i åpen forbindelse med utløpet 12, vil varierende trykk i utløpet, og dermed i kammeret 23, føre til at stempelet regulerer strømningspassasjen 28 tilsvarende, slik at et stabilt utløps-trykk opprettholdes, idet fjærkraften på membranen 22 er tilpasset for dette formål.

Den viste utførelse av trykkregulatoren representerer bare et eksempel, idet andre utførelser kan være aktuelle, slik det vil være klart for en fagmann på området.

Enhetens virkemåte vil stort sett være klar ut fra den foregående beskrivelse. I situasjonen på fig. 1 skjer fluidumtil-førselen via den prioriterte tilførselslinje 6. Fluidumstrømmen passerer forbi énveisventilen 9 og gjennom utløpskammeret 11 og passasjen 28 til utløpet 12, som vist med piler. Stempelets 3 stilling i forhold til setet 29, og dermed fluidumstrømmen til utløpet 12, styres av den f jærbelastede membran 22 hvis bevegelse påvirker stempelet via vektarmen 27 og stangen 26. Da kammeret 23 står i åpen forbindelse med utløpet 12, reguleres fluidum-strømmen forbi stempelet automatisk slik at trykket holdes stabilt på det trykk som kreves for å balansere kraften fra fjæren 25.

Fig. 2 viser situasjonen med tilførsel via den alternative tilførselslinje 8. I denne situasjon er trykket i innløpet 5, og dermed i kammeret 13, for lavt til å balansere kraften fra fjæren 15. Følermembranen 14 og manøverstangen 17 presses da nedover og ventillegemet 19 åpner passasjen mellom den alternative linje 8 og kammeret 11. Trykket i kammeret 11 blir følgelig høyere enn i den prioriterte linjes innløp 5, og énveisventilen 9 holdes lukket. Når trykket i den prioriterte linje igjen øker til den ønskede verdi, presses følermembranen 14 oppover, slik at ventillegemet 19 på nytt lukker passasjen mellom den alternative linje 8 og utløpskammeret 11. Situasjonen er da igjen slik som vist på fig. 1.

Claims (5)

1. Trykkreguleringsenhet for tilførsel av et fluidum under trykk, særlig pustegass, til en bruker, hvilken enhet omfatter en trykkregulator (3, 22-29) og en omkoplingsanordning (1, 9, 10, 13-20) for styring av fluidumtilførselen fra en prioritert tilførselslinje (6) og en alternativ tilførselslinje (8) til et felles utløp (12) fra enheten, idet omkoplingsanordningen inneholder en ventilanordning (9, 10, 17-20) som er innrettet til å tilkople den ene eller den andre av de to tilførselslinjer (6,

8) til utløpet (12) i avhengighet av trykket i tilførselslinjene, idet enheten omfatter et første kammer (13) som står i åpen forbindelse (16) med den prioriterte tilførselslinje (6) og inneholder en fjærpåvirket, første følermembran (14) som avføler trykket i denne linje (6) og er operativt koplet til og driver ventilanordningen (9, 10, 17-20), KARAKTERISERT VED at ventilanordningen (9, 10, 17 - 20) er innrettet til å holde den prioriterte linje (6) tilkoplet til et utløpskammer (11) og den alternative linje (8) avstengt så lenge trykket i den prioriterte linje (6) er tilstrekkelig til å opprettholde ønsket utløpstrykk fra enheten, og til å tilkople den alternative linje (8) til utløpskammeret (11) og avstenge den prioriterte linje (6) når trykket i denne synker under en viss verdi, og at det er anordnet et andre kammer (23) som står i åpen forbindelse (24) med enhetens utløp (12), og som inneholder en fjærpåvirket, andre følermembran (22) som er operativt koplet til et regulatorelement (3) for kontroll av fluidumstrømmen fra utløpskammeret (11) til enhetens utløp (12), slik at trykket i utløpet (12) holdes stabilt på det ønskede utløpstrykk bestemt av fjærkraften på den andre følermembran (22).

2. Trykkreguleringsenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at ventilanordningen omfatter et ventilhus (1) med et første (18) og et andre (19) ventillegeme som er montert på en felles manøverstang (17) som er forbundet med den første følermembran (14), idet de to ventillegemer (18, 19) inngår i respektive ventiler (9 hhv. 10) som styrer forbindelsen mellom de respektive tilførselslinjer (6, 8) og et felles utløpskammer (11) som er forbundet med enhetens utløp (12), slik at den ene ventil (9) åpnes når den andre ventil (10) stenges, og omvendt.

3. Trykkreguleringsenhet ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at ventilen (9) mellom den prioriterte tilførselslinje (6) og utløpskammeret (11) er en énveisventil.

4. Trykkreguleringsenhet ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at de første og andre kamre (13 hhv. 23) for de respektive følermembraner (14 hhv. 22) er anordnet på motsatte sider av ventilhuset (1).

5. Trykkreguleringsenhet ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at trykkregulatoren omfatter et fjærbelastet stempel (3) som er glidbart i en sylinderf øring (20) og er operativt forbundet med den andre følermembran (22), idet en strømningspassasje (28) mellom utløpskammeret (11) og enhetens utløp (12) er avgrenset mellom den ende av stempelet (3) som vender mot følermembranen (22), og et ringformet sete (29), slik at stempelet (3) regulerer fluidumgjennomstrømningen fra utløpskammeret (11) til enhetens utløp (12), for opprettholdelse av et i hovedsaken konstant utløpstrykk.