NO310255B1

NO310255B1 - Advantages included in a one-pipe system for a heating or cooling system

Info

Publication number: NO310255B1
Application number: NO19975898A
Authority: NO
Inventors: Anders Engelbrektsson; Claes Ryden
Original assignee: Tour & Andersson Hydronics Ab
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2001-06-11
Also published as: DK0839304T3; NO975898D0; DE69614859T2; AU6323496A; SE9502388D0; PL324024A1; DE69614859D1; SE507600C2; EP0839304A1; NO975898L; SE9502388L; ATE204979T1; WO1997002457A1; EP0839304B1

Abstract

A distributor (7) in a single-pipe system (1, 2) in a heating or cooling apparatus has a feed pipe (3), a return and bypass pipe (4), radiators or cooling elements (5), valves (6) for the latter, and a housing (8) with an axially through-going conduit (9), one end of which forms a return inlet (10), and to which are laterally connected a return outlet (11), a feed inlet (12) and a feed outlet (13). Through the other end of said conduit (9) is inserted a control spindle (17, 21) having a cone (18) for throttling or shutting off said return inlet (10) against a seat (19) in said housing (8). According to the invention, said spindle (17, 21) is provided with a throttling cone (22) acting on a surrounding seat (23) being a circular-cylindrical restriction of said housing (8), which restriction constitutes a bypass of said system jointly with said feed inlet, said return outlet and portions of said conduit interconnecting same.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fordeler for bruk i et ettrørsystem til et varme- eller kjøleanlegg, i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1. The present invention relates to a distributor for use in a one-pipe system for a heating or cooling system, in accordance with the introductory part of patent claim 1.

Hittil kjente fordelere av dette slag er utformet for å gi en bestemt prosentuell strøm gjennom for eksempel en radiator. Normalt er strømningsandelen gjennom radiatoren omtrent 50 % av den totale strømmen gjennom ei kretsløpssløyfe og i visse tilfelle kan omtrent 35 % forekomme. Previously known distributors of this kind are designed to provide a certain percentage of current through, for example, a radiator. Normally, the proportion of flow through the radiator is about 50% of the total flow through a circuit loop and in certain cases about 35% can occur.

I ei sløyfe med for eksempel seks radiatorer, der dessuten forskjellen i størrelse mellom radiatorene kan være stor, oppnås i praksis altfor store strømmer gjennom de mindre radiatorene (se fig. 1). For stor strøm betyr at varmeavgivelsen øker og dette medfører at små radiatorer i ei sløyfe avgir mer energi enn det de er dimensjonert for. Dette innebærer også at for eksempel en større radiator på slutten av ei sløyfe kommer til å arbeide under ikke beregnete forutsetninger, nemlig med for lav middeltemperatur og for liten energi-avgivelse. Klimamessig blir et rom med en mindre radiator for varmt, mens et rom med en større radiator blir for kaldt. In a loop with, for example, six radiators, where the difference in size between the radiators can also be large, far too large currents are achieved in practice through the smaller radiators (see fig. 1). Too much current means that the heat output increases and this means that small radiators in a loop emit more energy than what they are designed for. This also means that, for example, a larger radiator at the end of a loop will work under conditions not calculated, namely with too low an average temperature and too little energy output. Climate-wise, a room with a smaller radiator will be too hot, while a room with a larger radiator will be too cold.

Ovenstående ulemper kan motvirkes gjennom at man endrer trykkfallet over innkoplete radiatorventiler. Om ventilen til en mindre radiator strupes, kan strømmen gjennom radiatoren reduseres, men det oppnås da et mye større trykkfall (delta 2) over denne delen av sløyfa, ettersom strømmen gjennom bypassledningen økes. Et økt trykkfall (delta 2) gir den ulempen at den totale strømmen gjennom sløyfa reduseres, slik at forutsetningene for alle deler av sløyfa endres. De kalkulerte verdiene som gjelder effekter/energi forandres, og dermed romklimaet. Om sløyfa er koplet til et større system, forandres også andre deler av systemet, så snart en eller flere ventiler justeres, for eksempel strupes, noe sted i systemet. The above disadvantages can be counteracted by changing the pressure drop across connected radiator valves. If the valve of a smaller radiator is throttled, the flow through the radiator can be reduced, but a much greater pressure drop (delta 2) is then achieved across this part of the loop, as the flow through the bypass line is increased. An increased pressure drop (delta 2) has the disadvantage that the total flow through the loop is reduced, so that the conditions for all parts of the loop change. The calculated values relating to effects/energy change, and thus the room climate. If the loop is connected to a larger system, other parts of the system also change, as soon as one or more valves are adjusted, for example throttled, somewhere in the system.

Fra for eksempel US-A-3 618 855 er tidligere kjent en radiatorventil der spindelen er From, for example, US-A-3 618 855, a radiator valve is previously known in which the spindle is

utstyrt med en strupekjegle. Denne er ikke styrt på annen måte enn gjennom spindelopp-hengingen i den ene enden, slik at innbyggingsvariasjoner, strømningsvariasjoner, vibrasjoner mm. kan forekomme. Fra SE-B-418 107 er kjent en liknende konstruksjon som den ovenfor nevnte, der en styring av den frie spindelenden bare er mulig med samtidig avstenging av strømningspassasjen, som naturligvis utelukker visse reguleringsmuligheter helt. equipped with a throat cone. This is not controlled in any other way than through the spindle suspension at one end, so that installation variations, flow variations, vibrations etc. may occur. From SE-B-418 107, a similar construction to the one mentioned above is known, in which control of the free spindle end is only possible with simultaneous shut-off of the flow passage, which of course completely excludes certain regulation possibilities.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å motvirke betydelig og så langt som mulig helt eliminere de ovennevnte ulemper. Et annet formål er å gjøre dette med enkle, pålitelige The purpose of the present invention is to counteract significantly and as far as possible completely eliminate the above-mentioned disadvantages. Another purpose is to do this with simple, reliable

midler. Ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse består i å føre teknikkens stand på dette området videre i ulike henseende. funds. Further purposes of the present invention consist in advancing the state of the art in this area in various respects.

Disse formål oppfylles i samsvar med oppfinnelse ved at en fordeler av det innledningsvis angitte slag i hovedsak er anordnet som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1. These purposes are fulfilled in accordance with the invention in that a distributor of the type indicated at the outset is essentially arranged as indicated in the characterizing part of patent claim 1.

Med den nye konstruksjonen elimineres de ulemper som er beheftet ved tidligere kjente løsninger. Man oppnår en konstant sløyfestrøm uansett prosentfordeling til radiatoren innenfor respektive fordelingsområder. Størrelsen på hvert område beror på fordelerens fysiske utforming og radiatoreventilens kv eller k-verdi. With the new construction, the disadvantages associated with previously known solutions are eliminated. A constant loop current is achieved regardless of the percentage distribution to the radiator within the respective distribution areas. The size of each area depends on the distributor's physical design and the kv or k value of the radiator valve.

Takket være oppfinnelsen kan således strømmen opp til en radiator varieres uten at dette påvirker den totale sløyfestrømmen og dermed heller ikke de øvrige radiatorenes forutsetninger eller øvrige deler i et større strømningssystem. Forutsetningen for dette er at det parallelt med fordelerens struping finnes for eksempel en radiatorventil, hvis kv eller k-verdi ligger fortrinnsvis under 0,80. Thanks to the invention, the current up to a radiator can thus be varied without this affecting the total loop current and thus not the other radiators' prerequisites or other parts in a larger flow system. The prerequisite for this is that there is, for example, a radiator valve parallel to the distributor throat, whose kv or k value is preferably below 0.80.

En vesentlig del av oppfinnelse består i at fordelerens strupende/fordelende funksjon framskaffes av et reguleringsorgan omfattende en polygonal, fortrinnsvis trekantet strupekon. Strupekonens utforming gir en sentreringsfunksjon av en i reguleringsorganet ytterligere inngående spindel samtidig med strupingen. Strupingens variasjon kan oppnås ved skråfreste, passelig plane overflater anordnes ulikt i forhold til fordelerhusets sylindriske bypassgjennomløp. An essential part of the invention consists in the distributor's throat-distributing/distributing function being provided by a regulating device comprising a polygonal, preferably triangular throat cone. The design of the throttling cone provides a centering function of a further included spindle in the regulating body at the same time as the throttling. The throttling's variation can be achieved by obliquely milled, suitably flat surfaces arranged differently in relation to the distributor housing's cylindrical bypass passage.

I samband med forandringen av bypassens struping skjer dessuten samtidig en forandring av radiatorreturens struping, ettersom spindelens fremre eller returrelaterte strupekon da også forflyttes aksialt. Disse kjennetegn legger grunnen for den store funksjonelle verdien med oppfinnelsen, nemlig at de to strupestillingenes samtidige forandring er slik at den totale strømmen over de to strupeorganene kan beholdes konstant innenfor de praktiske grenser for applikasjonen. For at de to strømmene, dvs. fra bypassgjennomløpet, hhv. radiatorreturen, ikke skal påvirke hverandre negativt, foreslås at fordeleren utstyres med en indre, for eksempel sirkelbueformet skillevegg og spindelens fremre strupekon med et diametermessig større flensparti for styring av mediestrømmene. In connection with the change in the throttle of the bypass, there is also a change in the throttle of the radiator return at the same time, as the spindle's front or return-related throttle cone is then also moved axially. These characteristics lay the foundation for the great functional value of the invention, namely that the simultaneous change of the two throat positions is such that the total flow over the two throat organs can be kept constant within the practical limits of the application. So that the two flows, i.e. from the bypass flow, respectively the radiator return, should not affect each other negatively, it is suggested that the distributor be equipped with an internal, for example, circular arc-shaped partition and the front throat cone of the spindle with a larger diameter flange section for controlling the media flows.

Ytterligere kjennetegn og fordeler ved oppfinnelsen framgår av følgende detalj-beskrivelse av foretrukne utførelser med henvisning til vedlagte tegninger, der Further characteristics and advantages of the invention appear from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the attached drawings, where

fig. 1 viser en skisse av et konvensjonelt ettrørsvarmesystem, fig. 1 shows a sketch of a conventional one-pipe heating system,

fig. 2 viser en skisse av et ettrørsvarmesystem i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 shows a sketch of a one-pipe heating system in accordance with the invention,

fig. 3 viser et diagram som framstiller tidligere oppnådde og ny karakteristikk i samsvar med oppfinnelsen av systemets kv eller k-verdi som funksjon av fordeling, fig. 3 shows a diagram showing previously achieved and new characteristics in accordance with the invention of the system's kv or k value as a function of distribution,

fig. 4 viser en hovedsakelig diametral lengdeseksjon gjennom en fordeler i samsvar med oppfinnelsen, fig. 4 shows a generally diametrical longitudinal section through a distributor in accordance with the invention,

fig. 5a-d viser en første utførelse av et reguleringsorgan i samsvar med oppfinnelsen i perspektiv, side- og to enderiss, og fig. 5a-d show a first embodiment of a regulating device in accordance with the invention in perspective, side and two end views, and

fig. 6a-d viser tilsvarende riss av en andre utførelse av et reguleringsorgan i samsvar med oppfinnelsen. fig. 6a-d show a corresponding drawing of a second embodiment of a regulating device in accordance with the invention.

I tegningene er med referansenummer 1 benevnt et nytt ettrørsystem i samsvar med oppfinnelsen i sin helhet, og med 2 er benevnt et ditto konvensjonelt system. 3 betegner en fram- og retur- hhv. bypassledning. Radiatoren er benevnt med 5, radiatorventiler med 6 og fordelere med 7. In the drawings, reference number 1 designates a new one-pipe system in accordance with the invention in its entirety, and reference number 2 designates a ditto conventional system. 3 denotes a forward and return resp. bypass line. The radiator is named with 5, radiator valves with 6 and distributors with 7.

Fig. 1,2 og 3 taler for seg i kombinasjon med beskrivelsesinnledningen. Figs 1,2 and 3 speak for themselves in combination with the introduction to the description.

Som det framgår av fig. 4, omfatter den i sin helhet med 7 benevnte fordeleren et hus 8 med en aksialt gjennomgående åpning 9, hvis ene ende danner et returinnløp 10, og til hvilket i sideretning er tilknyttet et returutløp 11, et mateinnløp 12 og et mateinnløp 13. Det siste er som et eksempel utstyrt med en tetningskon 14 og en trykkmutter 15 for tilknytning av en mateseksjon til en radiator hhv. en radiatorventil. As can be seen from fig. 4, the distributor referred to as 7 in its entirety comprises a housing 8 with an axially continuous opening 9, one end of which forms a return inlet 10, and to which a return outlet 11, a feed inlet 12 and a feed inlet 13 are connected laterally. The latter is, as an example, equipped with a sealing cone 14 and a pressure nut 15 for connecting a feed section to a radiator or a radiator valve.

I åpningen 9 er, passelig fra den enden 16 som er vendt bort fra returinnløpet 10, innsatt et spindelliknende reguleringsorgan 17, hvis innføringsende utgjøres av en kjegle 18 for struping og når det er nødvendig avstenging av returinnløpet 10 mot et sete 19 i huset 8, lokalisert mellom returinnløpet 10 og returutløpet 11. Mateinnløpet 12 og mateutløpet 13 kommuniserer fritt med hverandre via en passasje 20, som omfatter sidevegger såvel som delvis av åpningen 9. In the opening 9, fittingly from the end 16 facing away from the return inlet 10, a spindle-like regulating member 17 is inserted, the insertion end of which consists of a cone 18 for throttling and when it is necessary to shut off the return inlet 10 against a seat 19 in the housing 8, located between the return inlet 10 and the return outlet 11. The feed inlet 12 and the feed outlet 13 communicate freely with each other via a passage 20, which includes side walls as well as part of the opening 9.

På reguleringsorganets spindel 21 er mellom den åpningsdelen som er tilknyttet til retur-løpet 11 og den åpningsdelen som er tilknyttet til passasjen 20, anordnet en strupekon 22, som virker mot et omgivende, av huset utformet sete 23, som passelig utgjøres av en sirkelsylindrisk fortrenging, som sammen med mateinnløpet 12, returinnløpet og disses forbindende deler av åpningen 9 utgjør systemets bypass. On the regulating body's spindle 21, between the opening part which is connected to the return barrel 11 and the opening part which is connected to the passage 20, a throat cone 22 is arranged, which acts against a surrounding seat 23, formed by the housing, which suitably consists of a circular cylindrical displacement , which together with the feed inlet 12, the return inlet and their connecting parts of the opening 9 constitute the system's bypass.

Strupekonen 22 er utformet polygonalt på basis av en sirkelsylindrisk form, som fortrinnsvis bare med glidepasning, unntaksvis med noe større spill, passer inn i setet 23, som har nevneverdig utstrekning i aksialretning liksom strupekonen på en slik måte at den senere alltid styres av setet uansett strupe- hhv. avstengingsposisjon. Den polygonale utformingen er fortrinnsvis triangulær på en slik måte at tre stort sett plane og med samme innbyrdes vinkelavstand i omkretsretning anordnete overflater 24 skjærer konen utgående fra den endeflata 25, som er vendt mot kjeglen 18 og i en noe kortere avstand fra spindelen 21, for eksempel 0,1-10 mm, fortrinnsvis 1-4 mm, for å ved den andre endeflata 26 å ligge 0,1-8 mm, fortrinnsvis 0,5-2 mm fra spindelen. Overflatenes tiltenkte forlengninger skjærer altså gjennom spindelaksen. Dessuten kan overflatene være oppdelt i to deler 24' og 24", som omslutter en vinkel på 150-179 grader, for eksempel omtrent 170 grader, idet den ene delen 24" kan forløpe parallelt med spindelen. Den mot kjeglen 18 vendte strupekonenden 25 kan være utstyrt med en rundtomgående kortere eller mindre avfasing 27 og den andre enden 26 med en ditto, passelig større avfasing 29. Flatene 24 og avfasingene 27, 29 etter-later føringsåser 30, som er deler av den opprinnelig komplett eksisterende sylinder, som innebærer at åsene er arrangert med for eksempel en 120 graders vinkelavstand langs omkretsen, som tillater en kontinuerlig sentrering av strupekonen uavhengig av aksial posi-sjon av kontrollkomponenten og dermed en usedvanlig jevnt distribuert strøm i omkretsretningen gjennom denne delen av bypassen forbi strupekonen. The throat cone 22 is designed polygonally on the basis of a circular cylindrical shape, which preferably only fits with a sliding fit, exceptionally with some greater play, into the seat 23, which has a significant extension in the axial direction like the throat cone in such a way that it is later always controlled by the seat regardless throat - respectively shutdown position. The polygonal design is preferably triangular in such a way that three surfaces 24 which are generally flat and arranged at the same angular distance from each other in the circumferential direction intersect the cone starting from the end face 25, which faces the cone 18 and at a somewhat shorter distance from the spindle 21, for for example 0.1-10 mm, preferably 1-4 mm, so that at the second end surface 26 lies 0.1-8 mm, preferably 0.5-2 mm from the spindle. The intended extensions of the surfaces thus cut through the spindle axis. Moreover, the surfaces can be divided into two parts 24' and 24", which enclose an angle of 150-179 degrees, for example approximately 170 degrees, the one part 24" can run parallel to the spindle. The throat cone end 25 facing the cone 18 can be equipped with an all-round shorter or smaller chamfer 27 and the other end 26 with a ditto, suitably larger chamfer 29. The surfaces 24 and the chamfers 27, 29 leave guide ridges 30, which are parts of the originally complete existing cylinder, which means that the ridges are arranged with, for example, a 120 degree angular distance along the circumference, which allows a continuous centering of the throat cone regardless of the axial position of the control component and thus an exceptionally evenly distributed current in the circumferential direction through this part of the bypass past the laryngeal cone.

Mellom strupekonen 22 og kjeglen 18 er i huset utformet en i åpningen 9 radialt med for eksempel noen mm innstikkende skillevegg 31, som ser til at bypasstrømmen og retur-strømmen innenfor dette området ikke påvirker hverandre utilbørlig. Between the throat cone 22 and the cone 18, a partition wall 31 is formed in the opening 9 radially with, for example, a few mm protruding, which ensures that the bypass flow and the return flow within this area do not affect each other unduly.

Reguleringsorganet framviser ved sin bakre/ytre ende en skrupropp 32 med yttergjenge 33, med hvilken den er innskruet i åpningens 9 ytre ende, som innenfor dette området er delvis utstyrt med en innergjenge 40. Proppen er dessuten avtettet gjennom en i et spor 34 innlagt O-ring 35, en utenfor proppen anordnet sperring 36 i et spor 37 og til slutt et skrulokk 38 med en planpakning 28. Proppen 32 er i sin ytre frie ende utstyrt med for eksempel et sekskanthull 39 for et verktøy (ikke vist). At its rear/outer end, the regulating device presents a screw plug 32 with external thread 33, with which it is screwed into the outer end of the opening 9, which within this area is partially equipped with an internal thread 40. The plug is also sealed through an O inserted in a groove 34 -ring 35, a lock 36 arranged outside the plug in a slot 37 and finally a screw cap 38 with a flat seal 28. The plug 32 is equipped at its outer free end with, for example, a hexagonal hole 39 for a tool (not shown).

Oppfinnelsen er ikke begrenset til beskrivelsen ovenfor og i vedlagte tegninger, men passelige tillegg og modifikasjoner kan forekomme innefor rammen for oppfinnelsestanken og følgende patentkrav. The invention is not limited to the description above and in the attached drawings, but appropriate additions and modifications may occur within the scope of the inventive idea and the following patent claims.

Claims

1. Distributors (7) which are part of a one-pipe system (1, 2) for a heating or cooling system with a supply line (3) and a return or bypass line (4) and radiators, respectively cooling element (5) and valves (6) designed for these, where the distributor (7) presents a housing (8) with an axial preferably continuous opening (9), one end of which forms or is connected to a return inlet (10) and to which opening in the lateral direction is connected a return outlet (11), a feed inlet (12) and a feed outlet (13), since in the opening (9), appropriately from the end facing away from the return inlet (10), a spindle-like regulating device (17), the insertion end of which consists of a cone (18) for throttling and, where appropriate, shutting off the return inlet (10) against a seat (19) arranged between the later and the return outlet (11) in the housing (8), characterized in that the spindle (21) of the governing body (17) between the opening part which is connected to the return outlet (11) and the opening part which is connected to both the feed inlet (12), the feed inlet (13) and a passage (20) which connects these, which acts against a surrounding seat (23) formed preferably by the housing (8), preferably i shape of a circular-cylindrical displacement, which together with the feed inlet (12), the return outlet (11) and their associated parts of the opening (9) constitute the bypass of the system, and that the throat cone (22) is designed polygonally, preferably on the basis of a circular-cylindrical shape, which only with a sliding fit fits into the seat (23), which resp. throat cone has considerable extension in the axial direction in such a way that the throat cone is always controlled by the seat regardless of the throat or shutdown position.

2. Benefits in accordance with claim 1, characterized in that the polygonal design is triangular.

3. Benefits in accordance with claim 2, characterized in that the polygonal design comprises three circumferentially arranged surfaces (24) with the same angular distance from each other, which intersect the cone.

4. Benefits in accordance with requirements 2 or 3, characterized in that the originally present or imaginary circular-cylindrical shape is found again in the form of continuous axial guide ridges (30), which are arranged with the same mutual angular distance in the circumferential direction.

5. Benefits in accordance with requirements 3 or 4, characterized in that the surfaces (24) intersect the cone (22) starting from the end surface (25) which faces the cone (18) and at a somewhat shorter distance from the spindle (21), namely 0.1-10 mm, preferably 1-4 mm, so that at the other end surface (26) of the cone lies 0.1-8 mm, preferably 0.5-2 mm from the spindle, with at least parts of the surfaces (24) with intended extensions cutting through the spindle axis.

6. Benefits in accordance with requirements 3-5, characterized in that the surfaces (24) are divided into at least two partial surfaces (24', 24"), which enclose an angle of 150-179 degrees, preferably approximately 170 degrees, with each other, with one partial surface (24") preferably runs parallel to the spindle (21).

7. Benefits in accordance with requirements 3-6, characterized in that the throat cone end (25) facing the cone is equipped with a shorter or smaller chamfer (27) and the other end (26) with a suitably longer or larger chamfer (29).

8. Benefits in accordance with claim 1, characterized by the fact that in the housing (8) between the throat cone (22) and the cone (18) a radial partition wall (31) protruding for example a few mm is designed in the opening (9) designed to separate the bypass and the return flow within this area.

9. Benefits in accordance with requirements 1-8, characterized in that the regulating member (17) at its rear/outer end presents a screw plug (32) with external thread (33), with which it is screwed into the opening (9)'s external, partially equipped end with internal thread (40), being in a groove (34) in the plug, an O-ring (35) is inserted as a seal and there is suitably a lock (36) arranged outside the plug in a groove (37) in the housing and a screw cap (38) with a flat gasket (28) secures the regulating device , which in the outer end face of the stopper is suitably equipped with, for example, a hexagonal opening (39) for the introduction of a tool for the position adjustment of the regulating body.