NO329049B1 - Ventilelement. - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse vedrører et ventilelement som de-finert i innledningen av krav 1, som omfatter en ramme, i det minste et innløp og i det minste et utløp, en passasje som forbinder innløpet og utløpet, og i det minste en sprengplate eller lignende, som i ubrutt tilstand lukker passasjen som fører fra innløpet til utløpet, og et stempelelement som er forsynt med et gjennomhullingselement eller lignende for sprengplaten.

En anordning som tilsvarer gjenstanden for oppfinnelsen er kjent fra publikasjon DE 2635076 A. En av ulempene med denne løsning er at gjennomhullingselementet tilbakeføres av trykkvirkningen tilbake til sin utgangsposisjon, slik at et stykke av sprengplaten som kan ha blitt atskilt fra denne på grunn av gjennomhullingsvirkningen kan delvis blokkere passasjen og således danne en hindring for strømmen av trykkmedium. Dertil må gjennomhullingselementet gå full-stendig gjennom sprengplaten for å danne et hull av den forønskede størrelse i platen. Dersom gjennomhullingsbeve-gelsen av en eller annen grunn utføres ufullstendig, vil den ikke danne et hull av den forønskede størrelse.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en helt ny type løsning som gjør det mulig å unngå ulempene ved de tidligere kjente anordninger. Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et pålitelig apparat som spesielt kan nyttegjøres i brannslukningsanvende1ser.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at stempelelementet er forsynt med en passasje for et trykkmedium, hvilken passasje strekker seg aksialt gjennom stempelelementet fra en første side til en andre side, hvilken passasje som fører gjennom stempelet danner en del av passasjen for trykkmediet etter at sprengplaten er blitt gjennomhullet.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er videre karakterisert ved det som er angitt i kravene 2-7.

Løsningen ifølge oppfinnelsen har mange betydelige forde-ler. Passasjen gjennom stempelet sikrer at stempelet vil bli effektivt trykket mot sprengplaten etter at platen er blitt gjennomhullet, selv i tilfeller hvor et høyere trykk foreligger på den motsatte side av sprengplaten enn på den side hvor stempel-gjennomhuller-kombinasjonen befinner seg. Løsningen ifølge oppfinnelsen er lekkasjetett og pålitelig. Ved å gjøre kanalen utformet gjennom stempelelementet til en del av passasjen for trykkmedium, oppnås det en passasje som har konstant diameter under alle omstendigheter.

Kort beskrivelse av tegningene

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives i detalj ved hjelp av et eksempel under henvisning til de vedføyde teg-ninger, hvor

fig. 1 viser en utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et ventilelement ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et annet ventilelement ifølge oppfinnelsen, og fig. 4 viser et tredje ventilelement ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Fig. l er et skjematisk bilde av et trykksystem hvor det er mulig å utnytte ventilelementer ifølge foreliggende oppfinnelse. Systemet omfatter i det minste to parallellkoblede trykk-kilder 4, 4', som i løsningen vist på figuren består av fire trykkbeholdere 4, 4' hver. I tillegg omfatter systemet i det minste en første trykk-kilde 1 og midler for åpning av en forbindelsespassasje fra den første trykk-kilde 1 til et trykknettverk 2, som kommuniserer med en første trykk-kilde 4. Innretningen for åpning av en forbindelsespassasje omfatter et første ventilelement 10, som er anbrakt mellom den første trykk-kilde 1 og trykknettverket 2. Når det første ventilelement 10 åpnes, for eksempel ut-løses av et kontrollsystem 7 eller manuelt, stiger trykket i nettverket 2. Dette bevirker åpning av andre ventilelementer 3, som er anordnet i det minste i passasjen 5 mellom den første trykk-kilde 4 og nettverket 2. Etter at trykket

i nettverket 2 har steget til et tilstrekkelig nivå, vil et tredje ventilelement 6 bli åpnet ved et forutbestemt trykk.

Når trykket i nettverket 2 stiger, åpnes en passasje fra en andre trykk-kilde 1' til et fjerde ventilelement 20. Dette

holder forbindelsen til den andre gren 2' av trykknettverket lukket inntil trykket i det første trykknettverk 2 har falt til en forutbestemt verdi. Deretter stiger trykket i det andre nettverk 2', med det resultat at ventilelementene 3 forbundet med i det minste en andre trykk-kilde 4' åpner en passasje 5' inn i det andre trykknettverk 2'. Det tredje ventilelement 6 åpnes ikke før trykket i det andre trykknettverk 2' har nådd en forutbestemt verdi.

Et mer detaljert bilde av det første ventilelement 10 er vist på fig. 2. Anordningen omfatter en ramme 11 som har et innløp som er forbindbart med en trykk-kilde og et utløp som er forbindbart med en utløpsledning. Mellom innløpet og utløpet er det anordnet en sprengplate 13, som i ubrutt tilstand lukker passasjen fra innløpet til utløpet. Denne anordning omfatter også en innretning for å gjennomhulle sprengplaten 13. Denne innretning består av en sylinder-stempel-kombinasjon hvor stempelet 15 omfatter et påformet gjennomhullingselement 14, fortrinnsvis på samme side som stemelstangen 16. Stempelet 15 er blitt innrettet til å kunne bevege seg i et sylinderrom 12 mellom en første stilling hvor gjennomhullingselementet 14 utformet på stempelstangen 16 befinner seg på utløpssiden i forhold til sprengplaten 13, og en andre stilling hvor gjennomhullingselementet strekker seg i det minste delvis over til innløpssiden i forhold til sprengplaten 13. Stempelet er forsynt med i det minste en boring 17 som strekker seg gjennom stempelet

15, fortrinnsvis fra gjennomhullingselementet 14 til den motsatte side av stempelet 15, slik at etter at sprengplaten 13 er blitt gjennomhullet, dannes det en passasje fra innløpssiden til utløpssiden. På eller nær tuppen av gjennomhullingselementet er det utformet i det minste en åpning 18 som strekker seg inn i boringen 17 og således utgjør en del av passasjen for trykkmediet etter at sprengplaten 13 er blitt gjennomhullet. Sylinderrommet er fortrinnsvis forsynt med en hylsedel 110, som har en åpning som strekker seg i stempelets aksialretning, idet stempelstangen er ho-vedsakelig tettende montert for bevegelse i åpningen. Sprengplaten 13 er tettende montert mot hylsen 110 og tet-tet ved hjelp av en innløpskobling 101. Videre omfatter anordningen en aktueringsinnretning for aktuering av stempel-gjennomhuller-kombinasjonen. Utførelsen vist på fig. 2 er forsynt både med et manuelt aktueringselement og et automatisk aktueringselement. Den manuelle løsning omfatter et håndratt 106, som etter fjerning av en sikringsspling 107, kan dreies for å bevege det aksialt mot stempelet 15 av-hengig av stigningen på gjengene 108. Den aksiale bevegelse overføres av en avstandsholder 111 til den overflate av stempelet 15 som vender i motsatt retning i forhold til gjennomhullingselementet og bevirker derved at gjennomhulleren beveger seg mot sprengplaten 13. Når håndrattet er blitt rotert tilstrekkelig, vil tuppen av gjennomhulleren gjennomhulle sprengplaten og derved gjøre det mulig for trykkmediet å strømme gjennom åpningene 18 og boringen 17 til utløpssiden. Trykkmediet blir nå ført til utløpssiden 102 av stempelet 15, hvor stempelflaten er større enn tverrsnittsarealet av stempelstangen, med det resultat at stempelet 15 beveges av trykkvirkningen mot sprengplaten inntil det stoppes av hylsen 110. Således vil kun et lite hull i sprengplaten 13 være tilstrekkelig til å bevirke at gjennomhulleren 14 trenger gjennom sprengplaten i et område som tilsvarer tverrsnittet av gjennomhulleren.

Et andre aktueringselement er konstruert for fjernstyring, hvorved ventilelementet skal utløses ved hjelp av et styre-signal. Styresignalet tilføres via en overføringsinnretning 8, så som ledninger, typisk fra et styresystem. Styresignalet bevirker at aktueringselementets stempel beveger seg mot stempelet 15. I et foretrukket tilfelle omfatter ventilelementet et forbindelsesstykke 109 som er plassert mellom aktueringselementet 105 og stempelet 15 og er forsynt med boringer 112 eller lignende fordypningshull for å til-late lettere passasje av trykkmedium fra kanalen 17 gjennom sylinderrommet 12 og kanalen 113 til utløpet. Aktueringselementet 105 er fortrinnsvis en elektrisk betjent anordning hvor en styrestrøm detonerer en eksplosiv ladning i aktueringselementet, for derved å bevirke at stempelet av aktueringselementet skyves ut med stor kraft. Aktueringselementet kan være forbundet med et styresystem slik at anordningen for eksempel kan benyttes i forbindelse med brannslukningsutstyr, slik at impulsen som utløser aktue-rings-elementet 105 mottas fra branndetektorer og/eller røkdetektorer (ikke vist).

I utførelsen vist på figuren omfatter ventilelementet 10 også et andre utløp 103, spesielt for ventileringsformål. Til dette andre utløp er det mulig å forbinde for eksempel et ventilelement (ikke vist), som når ventilelementet er i beredskapsstilling, ventilerer eventuelt lekkasjetrykk, men som lukkes ved høye trykk.

Det foreligger også en andre ventilasjonskanal 104 som fø-rer ut fra sylinderrommet 12 for å sikre at stempelet vil være i stand til å bevege seg mot sprengplaten uten å bli hindret av trykkmedium mellom stempelet og sprengplaten, fordi trykkmediet kan ventileres ut av rommet via den andre ventilasjonskanal 104.

Således er det første ventilelement 10 fortrinnsvis en ut-løserventil som benyttes til å utløse et trykkmediumsystem.

Etter utløsningen av det første ventilelement 10, overføres trykk via utløpet inn i den første ledning 2. Trykket i ledningen stiger derfor, og de andre ventilelementer 3 åpner en passasje fra trykk-kilden 4 inn i den første ledning 2. De andre ventilelementer 3 omfatter en ramme 31, en første forbindelse 32 med en ledning 5, en andre forbindelse 33 med trykk-kilden, et sylinderkammer 34 og en sprengplate 35, som er slik anordnet at den i ubrutt tilstand lukker passasjen mellom den første og andre forbindelse. Anordningen omfatter også midler for gjennomhulling av sprengplaten 35. Disse midler består av en sylinder-stempel-kombinasjon hvor stempelet 36 omfatter et påformet gjennomhullingselement 37, fortrinnsvis på samme side som stempelstangen 38. Stempelet 36 er innrettet til å kunne beveges i sylinderrommet 34 mellom en første stilling hvor gjennomhullingselementet 37 påformet stempelstangen 38 befinner seg på samme side som den første forbindelse 32 i forhold til sprengplaten 35, og en andre stilling hvor gjennomhullingselementet 37 strekker seg i det minste delvis til samme side som den andre forbindelse 33 i forhold til sprengplaten 35. Stempelet er forsynt med i det minste en boring 39 som strekker seg gjennom stempelet, fortrinnsvis fra gjennomhullingselementet 37 til den motsatte side av stempelet, slik at etter at sprengplaten 35 er blitt gjennomhullet, dannes det en passasje fra siden for den andre forbindelse til siden for den første forbindelse. På eller nær tuppen av gjennomhullingselementet er det utformet i det minste en åpning 40 som strekker seg inn i boringen 39 og således utgjør en del av passasjen for trykkmedium etter at sprengplaten 35 er blitt gjennomhullet, eller som i det minste muliggjør tilførsel av trykkmedium til boringen 39. Når trykket i ledningen øker, beveger stempelelementet seg mot sprengplaten, og tuppen av gjennomhullingselementet gjennomhuller sprengplaten. Trykkmediet fra trykk-kilden 4 kan bevege seg via den andre forbindelse og gjennom passasjen som utgjøres av hullet laget i sprengplaten og boringen i stempelelementet ut via den første forbindelse og ledningen 5 inn i ledningen 2. Trykkmediet til-føres nå den side av stempelet 36 som vender mot den første forbindelse, hvor stempelflaten 41 er større enn tverrsnittsarealet av stempelstangen, med det resultat at stempelet 36 beveges av trykkvirkningen mot sprengplaten 35 inntil den stoppes av hylsen 42. Således vil kun et lite hull i sprengplaten 35 være tilstrekkelig til å bevirke at gjennomhullingselementet 37 gjennomhuller sprengplaten i et område som tilsvarer gjennomhullerens tverrsnitt. Sprengplaten og gjennomhullingselementet og kreftene som utøves mot dem er slik tilpasset i forhold til hverandre at sprengplaten vil i det minste bli delvis gjennomhullet av gjennomhullingselementet ved et gitt trykk. Her er det andre ventilelement 3 fortrinnsvis en lukkeventil for den andre trykk-kilde, som åpnes av en trykkimpuls mottatt fra den første trykk-kilde.

For å heve trykket i ledning 2 til et tilstrekkelig nivå, kan det være tilveiebrakt et tredje ventilelement 6. Dette ventilelement er også forsynt med en sprengplate som skal gjennomhulles, fortrinnsvis ved hjelp av en stempel-gjennomhuller-kombinasjon, etter at trykket på innløpssiden har steget til et tilstrekkelig nivå. Anordningen omfatter en ramme 61 og et sylinderrom 62 med et innløp 68 fra ledning 2 og et utløp 69. Anordnet mellom innløpet og utløpet befinner det seg i det minste en sprengplate 63, som i ubrutt tilstand lukker passasjen mellom innløpet og utlø-pet. I sylinderrommet er det montert et stempelelement 65 på innløpssiden av sprengplaten, hvilket stempelelement er forsynt med et gjennomhullingselement 64, fortrinnsvis påformet stempelstangen 66. I utførelsen vist på fig. 4 er sprengplaten 63 tettende montert mellom en koblingsdel 70 konstruert for å forbinde ventilelementet med ledningen 2, og en hylse 71 anordnet i rammen. Når trykket på innløpssi-den når en forutbestemt verdi, vil gjennomhullingselementet gjennomhulle sprengplaten med i det minste en åpning 78, for derved å åpne en passasje fra innløpssiden til utløps-siden, fortrinnsvis gjennom en boring 67 utformet i stempelet.

I alle de ovenfor beskrevne utførelser er stempelstangen 16, 38, 66 av stempelelementet tettende montert mot veggen av sylinderrommet, slik at trykkmediet vanligvis kun kan strømme via passasjen anordnet gjennom stempelet.

Sprengplaten er fortrinnsvis konstruert for å kunne motstå høye trykk og differensialtrykk. De aktive trykk er typisk over 30 bar, fortrinnsvis over 70 bar. Trykkene kan til like være så høye som 300 bar. Sprengplaten omfatter fortrinnsvis et tynnere parti i området hvor virkningen av gjennomhullingselementet utøves i utløsningssituasjonen.

Ventilelementer ifølge oppfinnelsen kan spesielt anvendes i forbindelse med brannslukningssystemer, spesielt i forbindelse med et brannslukningsapparat som bruker høytrykks vanntåke. Trykkmediet kan bestå av gass, væske, eller en blanding av gass og væske.

Det vil være åpenbart for fagmannen at oppfinnelsen ikke er begrenset til de beskrevne utførelseseksempler, men kan va-rieres innenfor rammen av de påfølgende patentkrav.

Claims (6)

1. Ventilelement (3, 6, 10) omfattende en ramme, i det minte et innløp og i det minste et utløp, en passasje som forbinder innløpet og utløpet, i det minste en sprengplate (13, 35, 63) eller lignende, som i ubrutt tilstand lukker passasjen fra innløpet til utløpet, og et stempelelement (15, 36, 65) som er forsynt med et gjennomhullingselement eller lignende for gjennomhulling av sprengplaten, karakterisert ved at stempelelementets stempelstang (16, 38, 66) er tettende montert mellom veggen av sylinderrommet, at stempelelementet (15, 36, 65) er forsynt med en passasje (17, 39, 67) for et trykkmedium, hvilken passasje strekker seg aksialt gjennom stempelelementet fra en første til en andre side, hvilken passasje som fører gjennom stempelet danner en del av trykkmediets passasje etter at sprengplaten (13, 35, 63) er blitt gjennomhullet, og at tverrsnittsarealet av stempelstangen er mindre enn stempelets overflate.

2. Ventilelement ifølge krav 1, karakterisert ved at gjennomhullingselementet (14, 37, 64) er forsynt med i det minste en åpning (18, 40, 68) som strekker seg fra ytterflaten av stempelelementet til passasjen (17, 39, 67) som fører gjennom stempelelementet.

3. Ventilelement ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at anordningen omfatter midler (105, 106) for aktuering av stempelelementet.

4. Ventilelement ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at ventilelementet videre omfatter en manuell (106) og/eller en automatisk (105) innretning for aktuering av stempelelementet.

5. Ventilelement ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at ventilelementet (10) er en utløserventil for utløsning av et trykkmediumsystem.

6. Ventilelement ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at ventilelementet (3) er lukkeventilen av en andre trykk-kilde, og at den åpnes av en trykkimpuls som mottas fra en første trykk-kilde.