NO752915L - - Google Patents

Description

"Vanntrykkreduserende innretning"

Den foreliggende oppfinnelse angår en innretning som kan inn-kobles mellom en vannkilde og et nett som får tilført trykkvann, f.eks. mellom en vannledning eller et vannledningsnettbg et forbruksanlegg eller en annen lokal forbruksanordning, f.eks. et vannfor-delingsanlegg i en bygning, et vannforbrukende utstyr eller lignende, for på denne måte å sikre at et gitt trykk som er lavere og ofte meget lavere enn det som vanligvis hersker i vannledningen, ikke overskrides i det vann som tilføres anlegget. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en innretning av den art som vanligvis betegnes som en trykkreduksjonsventil.

Slike trykkreduksjonsventiler eller trykkreduserende innretninger er vel kjent og ålment anvendelig, slik at det er over-flødig med en detaljert diskusjon av slike innretninger, bortsett fra de trekk som gjelder selve oppfinnelsen, og de fordeler som kan oppnås ved utførelse av denne i forhold til tidligere kjente tek-nikker. En rekke av de kjente trykkreduksjonsventiler er av rettlinjet ellér aksial type. Skjønt oppfinnelsen ikke er begrenset til trykkreduksjonsventiler av denne type, kan innretningen ifølge oppfinnelsen med fordel være av den aksiale type, og oppfinnelsen vil derfor i det etterfølgende som et eksempel bli beskrevet under henvisning til en foretrukket utførelsesform av en ventil av denne type. Utførelses-. formen inneholder imidlertid en rekke trekk som er. ikke er kritiske for oppfinnelsen, og de etterfølgende beskrevne og i kravene angitte trekk.kan i det minste delvis med fordel anvendes også på trykkreduksjonsventiler hvor strømningsbanen ikke er rettlinjet, men opp-viser en eller flere avbøyninger.

I de fleste tilfeller omfatter slike trykkreduksjonsinnretninger i prinsipp et ventilsett, hvor et bevegelig legeme som vanligvis består av.en ventiltallerken eller et ventilhode som er innrettet til å samvirke med et ubevegelig ringformet sete som omgir innløps-åpningen for høytrykksvann (uttrykket "høytrykk" må åpenbart ses i forhold til det "lave" trykk ved utløpsenden og er uavhengig av de absolutte verdier av disse trykk), er konstruktivt knyttet til et stempel som har en meget større, diameter enn diameteren av den nevnte åpning, og som arbeider i et kammer hvor det utsettes for det lave utløpstrykk i en slik retning at ventillegemet presses mot sin lukke-stilling, dvs. mot det ringformede sete. En.vanligvis innstillbar fjærinnretning, f.eks..en skruefjær, er innrettet til å presse de bevegelige deler, herunder ventillegemet og stempelet, i åpnings-retningen, dvs. i retning for bevegelse av ventillegemet bort fra det ubevegelige ringformede sete. En vannstrømning fra innløpssidén til', utløpssiden finner derfor sted hver gang det utløpstrykk som stempelet utsettes for, er utilstrekkelig til å overvinne fjærmot-standen med tillegg av den skyvekraft som skaffes av innløpstrykket på ventillegemet, nærmere bestemt det parti av dette som begrenses av det ringformede sete.

En av ulempene ved allerede kjente trykkreduksjonsinnretninger er at de ikke kan sikre den mest ønskelige jevnhet av utløpstrykket. Forholdet,er at utløpstrykket mer eller mindre er influert av inn-løpstrykket, bg de vanligvis anvendte trykkreduksjonsinnretninger kan derfor stort sett anses som innretninger som sikrer at forholdet mellom innløpstrykket og utløpstrykket holdes på et nivå som bé-stemmes av den kraft som utøves av det elastiske organ, og som er praktisk talt konstant for hver innstilling. I mange tilfeller med-fører slike driftsforhold ikke noen vesentlige ulemper, fremfor alt når vannet mates fra en kilde eller en vannledning som gir hovedsakelig konstant trykkhøyde, og som er istand til å levere en større mengde, vann enn den største avtapping som kan finne sted, hvorved der hindres vesentlige trykktap når vannuttaket er meget stort....

Ytterligere ulemper ved alle tidligere kjente trykkreduksjonsinnretninger er f.eks. deres manglende følsomhet,som blant annet skyldes den ikke neglisjerbare friksjon mellom det med egnede pakninger forsynte kantparti av det store stempel og den sylindriske vegg av kammeret som stempelet er glidende innpasset i. Dessuten foreligger der i allerede kjente trykkreduksjonsinnretninger for store forskjeller mellom åpnings- og lukketrykket av ventilsetet, og innretningene er vanligvis ikke istand til. å sikre vannlevering ved meget lave trykk, f.eks. i størrelsesordenen 1 ato eller noe

I

lavere. Når der arbeides ved relativt lave utløpstrykk, blir tetningen mellom ventillegemet, som vanligvis er forsynt med en flat pakning av natur- eller kunstgummi, og det ringformede sete utilstrekkelig eller mangelfull som følge av at legemet presses i utilstrekkelig grad mot setet, og av andre grunner.

I lys av det foregående er formålet med oppfinnelsen å skaffe en vanntrykksreduserende innretning, fortrinnsvis av aksialtypen, som ikke lider av de ovennevnte ulemper, andre dårlige egenskaper eller tekniske begrensninger som påtreffes ved driften av allerede kjente, vanligvis anvendte trykkreduksjohsventiler. Innretningen ifølge oppfinnelsen er nærmere bestemtkarakterisert vedat dén i en sammensatt konstruksjon som med fordel er enkel i fremstilling, sammensetning, drift, regulering og vedlikehold, omfatter en bevegelig del, herunder partier som bidrar til å danne ventilsettét, og hvis innbyrdes stilling samt geometri er slik at konstruksjonen er ufølsom overfor det høye trykk eller innløpstrykket når strøm-ningen er avbrutt av trykkreduksjonsinnretningen, hvorved gjen-åpningen av strømningspassasjen utelukkende besørges av en reduksjon av utløpstrykket under en gitt terskelverdi, som i sin tur fastlegges - i det minste innenfor praktiske grenser av likevektstilstanden mellom den skyvekraft som utøves av utløpstrykket på en bevegelig overflate, og den motkraft som utøves av et kalibrert elastisk organ.

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen utgjøres det bevegelige element av en deformerbar skillevegg eller en membran hvis ytterkant er sikkert fastgjort i stasjonære partier av trykk-reduks jonsinnretningen, mens midtpartiet er forbundet med det bevegelige, element.

Nærmere bestemt er trykkreduksjonsinnretningen i henhold til oppfinnelsenkarakterisert vedat den som bevegelig del omfatter et rørformet legeme som kan beveges på en slik,måte at den ene ende av

legemet beveger seg i forhold til et stillestående legeme som fortrinnsvis er forsynt med en egnet flat elastomer pakning, hvorved vannstrømmen avbrytes når kanten av den nevnte ende kommer til anlegg mot det nevnte stillestående legeme. Innløpstrykket av vannet, som hindres fra å strømme inn i det rørformede legeme, utøver således bare radialt rettede belastninger på legemet, hvorved ingen innflytelse utøves på kalibreringsbetingelsene og på likevekten mellom den kraft og motkraft som utøves aksialt på det bevegelige legeme og fra motfjæren<

De ovennevnte og ytterligere trekk ved oppfinnelsen samt de hovedfordeler som denne medfører, vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelsesform som imidlertid ikke er den eneste mulige utførelsesform av oppfinnelsen, og som er vist på tegningen. Fig. 1 er et aksialsnitt langs symmetriplanet for en utfør-elsesform av en trykkreduksjonsinnretning som også inneholder et par supplerende anordninger og innretninger.

Fig. 2 er et tverrsnitt etter linjen II-II på fig. 1.

Fig. 3 er et utsnitt av fig. 1 og viser i større målestokk alle de deler som danner ventilsettet, og som er følsomme bare overfor utløpstrykket, idet innretningen er vist i åpen stilling. Fig. 4 er et utsnitt i likhet med fig. 3, men viser trykk-reduks jonsinnretningen i lukket stilling.

Fig. 5 er et snitt etter linjen V-V på fig. 4.

Fig. 6 og 7 er aksialt utspilte riss, delvis i snitt, av delene av det bevegelige element, resp. de konstruktive og stillestående deler (bortsett fra en hjelpetilbakeslagsventil) av innretningen.

I den viste utførelsesform omfatter innretningen et legeme som er dannet ved koaksial sammensetning av to deler 10 og 11 med utvidede partier 14 resp. 16, som ved sammenstillingen danner et kammer. En déformerbar membran 22 hvis kanter under mellomlegg av

en egnet.pakning 24 er sikkert fastspent mellom de hovedsakelig flensformede ytterpartier av delene 10 og 12, deler det nevnte kammer i to underkamre 18 og 20. De foran nevnte konstruksjonsdeler kan bestå av støpestykkér, eventuelt maskinerte, eller formede stykker eller endog være sveisede partier av dyptrukne metallplater.

På utløpssiden strømmer vannet inn i underkammeret 18, hvorved der på membranen 22 utøves en skyvekraft som er proporsjonal med vanntrykket og overflaten av membranen. Som følge av denne skyve-eller aksialkraft blir membranen deformert praktisk talt bare i én retning (nedover på tegningen), idet en stiv skive 26, f.eks. en . metallskive, fortrinnsvis er festet til undersiden av membranen på en slik måte at den samvirker med omkretsen av membranen ved deformasjon i motsatt retning og derved øker motstanden mot deformasjon i denne retning. Dette tillater:at den av et bevegelig ventilelement holdes innenfor relativt snevre grenser. Det bevegelige ventilelement består av et rørformet legeme 28 som ventil- innløpet står i forbindelse med underkammeret 18 og dermed utløpet gjennom. Den ene ende av det rørformede legeme er festet til midten av membranen 22, f.eks. ved hjelp av en mutter 30 som har gjengeinn-grep med det rørformede legeme, og ringformede elementer 32 og 34, idet det ringformede legeme er utformet med et spor 36 (se fig. 6) som ringen 34 - som spesielt er en elastisk krympende utskåret ring - står i sikkert inngrep med.

Den nedre ende eller kant 38 av det rørformede legeme 28 ut-gjør det ene element, nærmere bestemt det bevegelige element, av to elementer som sammen danner et ventilsett. Det ubevegelige element består av en liten anleggsskive 40 som spesielt er fremstilt av natur- eller kunstgummi eller et annet egnet elastomert materiale med tilstrekkelig deformasjonsevne til å gi den på fig. 4 viste maksimale deformasjon når den påvirkes av et tilstrekkelig trykk til å sikre tett anlegg mot kanten 38. Skiven 40 er omgitt og spesielt fastholdt i et flatt, stivt legeme 42 med et polygohalt, f.eks. kvad-ratisk omriss, eller med spor eller hakk ved omkretsen, slik at der mellom legemet 42 og den sylindriske innervegg av konstruksjonslegemet 12 dannes en rad av rundt omkretsen jevnt fordelte passasjer som tillater vann å strømme inn i rommet' rundt den nedre ende av det rørformede legeme 28 (se fig. 4) og videre frem til utløpet fra innretningen når kanten 38 av det rørformede legeme ligger på avstand fra skiven 40 (se fig. 3).

Legemet 42 er fortrinnsvis fastholdt i det nedre parti 44

(se fig. 7) av konstruksjonslegemet 12 ved hjelp av en gjengering 46. Et filter 48, f.eks. av trådduk, fortrinnsvis av rustfritt stål, er satt inn i vanninnløpspassasjen. De forskjellige deler fastholdes i partiet 44 av en nedre rørstuss 52 som fastholdes f.eks. av en overkastmutter 50 og utgjør organet for forbindelse av trykkreduksjonsinnretningen med innløpsledningen for høytrykksvann.

Det flåte legeme 42 og den tettende elastiske anleggsskive 40 holdes i en fast stilling i kammeret 44 ved stramming av gjengeringen 46 og ved anlegg mot en ring 54 med L-tverrsnitt som i sin tur via en ringformet pakning 56 ligger an mot en avsats i bunnen av kammeret 44. Som vist på fig. 3, 4 og 7 består pakningen 56 fortrinnsvis av en torusformet fjærende ring (O-ring) som omgir en pakning 56a

av en plast som har meget gode glide- og slitasjeegenskaper, f.eks.

.polytetrafluoreten, hvorved der fås en tett pakning med bare meget liten friksjonsmotstand mot aksial glidebevegelse av det ringformede

legeme 28, noe som har åpenbare fordeler for følsomheten og reak-sjonshastighetén av innretningen, spesielt når den er kalibrert eller innstilt for reduksjon av utløpstrykket ned til meget lave verdier som i praksis er meget lavere enn hva som kan oppnås med de kjente innretninger som for tiden anvendes.

De likevekttilstander som fås ved åpning og lukking av trykk-reduks jonsinnretningen, er utelukkende fastlagt av den skyvekraft eller aksialkraft som utøves av vannet på utløpssiden av innretningen (utløpstrykket) på membranen 22 i kammeret 18, og den reaksjon som utøves av en fjær 58 som fortrinnsvis er satt inn rundt det rør-; formede legeme 28, idet den sammensatte konstruksjon bestående av det ringformede legeme og membranen ved den ene ende påvirkes av fjæren, hvis motsatte ende ligger an mot en anleggsring 60 som,

slik dét er vist på fig. 2, er utformet med fremspring 60a som strekker seg radialt inn i og står i glidende inngrep med langsgå-ende slisser 62 som er tildannet i konstruksjonslegemet 12. Frem-springene 60a kan komme til anlegg mot en avsats eller en skulder 64 inne i en innstillingshylse 66 med et indre gjengeparti som er skrudd inn på utvendige gjenger 70 på konstruksjonslegemet 12.

Ved dreining av innstillingshylsen 66 kan således den aksiale stilling av ringen 60 endres med medfølgende regulering av den kraft som utøves av fjæren 58. Dette vil si at der fås en kalibrering av

det mottrykk som fastlegger det trykknivå som innretningen auto-matisk reagerer ved. De forskjellige deler er slik dimensjonert og anordnet at det er mulig å innstille kalibreringen mellom en minste grense hvor i høyden en neglisjerbar skyvekraft utøves av fjæren 58, og en maksimal verdi svarende til det ønskede utløpstrykk.

Som: det uten videre vil fremgå av hva som er sagt ovenfor under henvisning til tegningen, vil en åpning av vannpassasjén når ventilsettet er lukket (som vist på fig. 4), bare finne sted når trykket på utløpssiden faller under en på forhånd fastlagt verdi, hvorved der på membranen 22 i kammeret 18 utøves et trykk som ikke overskrider det mottrykk som følger av kalibreringen av fjæren 58. Når ventilsettet er lukket som vist på fig. 4, kan således det vann under høyt trykk som strømmer inn i det nedre kammer 44, og spesielt inn i det rom som er omgitt av ringen 54 med L-formet tverrsnitt, bare utøve en radial kraft på det parti av.det bevegelige rørformede

legeme 28 som befinner seg i dette rom. Uansett endringer i innløps-, trykket fås der således ingen innflytelse på reaksjons- eller

terskelverdien for den trykkreduserende innretning, som altså virker som en trykkutligner for utløpssiden, på en måte som er helt uavhengig av de høye, ofte bølgende trykkverdier på innløpssiden. I. henhold til et supplerende trekk ved oppfinnelsen blir den kraft som utøves av trykket på utløpssiden, supplert med en ytterligere elastisk kraft som utøves av en annen f jaer 72, med det dobbelte formål å holde den nedre kant 38 av det ringformede legeme i anlegg mot anleggsskiven 40 når den elastiske kraft fra fjæren 58 reduseres til null (hvorved apparatet kan benyttes som en kran eller som en avstengningsventil), og å utøve en ytterligere aksialkraft på det rørformede legeme 28 for å sikre et tett anlegg ved de ønskede de-formasjonsforhold for skiven 40 (se fig. 4) når innretningen er kalibrert for meget lave trykk på helt ned i 0,5 ato på utløpssiden, noe som utgjør en viktig fordel ved innretningen ifølge oppfinnelsen.

Ved behov kan innretningen kompletteres med hjelpeorganer.

En tilbakeslagsventil 74 som er belastet av en svak fjær 76 som ikke utøver noen innflytelse på kalibreringen og driften av innretningen, kan således være satt inn i den utløpskanal som dannes av konstruksjonslegemet 10. Der kan også være anordnet en dreneringskran 78 og/eller en trykkmåler 80 som gjennom en passasje 82, resp. 84, står i forbindelse med det kammer hvor et lavt trykk opprettes og vedlikeholdes. Tilføyelsen av slike ekstraorganer påvirker ikke grunntanken i oppfinnelsen.

Claims (11)

1. Vanntrykkreduserende innretning, spesielt for innkobling

mellom en vannkilde, f.eks. en vannledning, hvor der hersker et relativt høyt trykk som også varierer ubeherskbart, og et fordelings-nett eller forbruksanlegg hvor det er fordelaktig å vedlikeholde et lavere og mest mulig konstant trykk, karakterisert ved at der glidende innpasset i en faststående, sammensatt konstruksjon med en innløpsstuss og en utløpsstuss foreligger et bevegelig element som er innrettet til å samvirke med et ubevegelig element som det kan komme til tettende anlegg mot for å danne et ventilsett som rager ned fra passasjen med utløpstrykk over en fastlagt terskelverdi, idet det ubevegelige element er dannet av et hovedsakelig flatt legeme som et ringformet legeme som tilhører det bevegelige element, kan komme til tettende anlegg mot i et kammer som høytrykksvannet kan strømme inn i, samtidig som det parti av det bevegelige element som er beregnet på å komme til tettende anlegg mot det flate legeme, har overflater som danner en hovedsakelig rett vinkel med bevegelsesretningen for elementet, hvorved krefter som påvirker bevegelsen av. elementet, ikke utøves av trykket på innløps-siden.

2. Innretning som angitt i krav 1,karakter! sert ved at det bevegelige element utgjøres av et rørformet legeme hvis ene ende utgjør det ringformede legeme, samtidig som det flate ubevegelige element består av et skiveformet element fremstilt av elastomert materiale som enden av det rørformede legeme presses aksialt mot ved anvendelse av en tilstrekkelig aksialkraft til å sikre en vesentlig deformasjon av dette element.

3. Innretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det organ som reagerer på utløpstrykket, og som tjener til å bevege det bevegelige element, består av en membran som virker i et kammer som står i forbindelse med utløpet, og er aksialt deformerbart av trykket på utløpssiden mot virkningen av et mottrykk utøvet 'av et regulerbart elastisk organ.

4.. Innretning som angitt i krav 2 og 3, karakterisert ved at midtpunktet av membranen er stivt forbundet med rørlegemet.

5. Innretning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det elastiske organ består av en skruef jaer hvis ene ende virker på det bevegelige element, mens den annen ende virker på en aksialt bevegelig del via en mekanisme som tillater innstilling og kalibrering av fjærens elastiske utgangsbelastning.

6. Innretning som angitt i krav 5, karakterisert ved at den del som fjæren virker på,.består av en ring med radiale fremspring som rager ut av et konstruksjonslegeme for innretningen og virker på en innretning som tillater justering av ringens aksiale stilling.

7. Innretning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det bevegelige element påvirkes av en annen fjær i samme aksialretning som vannet på utløpssiden av innretningen virker på elementet i.

8. Innretning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at alle elementene er satt sammen hovedsakelig koaksialt, og at vannpassasjen er symmetrisk anordnet om elementenes felles akse.

9. Innretning som angitt i et av de foregående kirav, karakterisert ved at der på utløpssiden er anordnet en tilbakeslagsventil.

10. Innretning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at en dreneringskran er satt inn i en av lav-trykksvannpassasjene.

11. Innretning som angitt i et av de foregående krav,.k arak-teris. ert ved at en trykkmåler er satt inn i en av lavtrykks-vannpassasjene.