SE452183B

SE452183B - CLOSING / OPENING AND CONTROL DEVICE FOR HEAT EXCHANGER SYSTEM

Info

Publication number: SE452183B
Application number: SE8303528A
Authority: SE
Inventors: Arne Svensson
Original assignee: Arne Svensson
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1987-11-16
Also published as: DK286583A; SE8303528L; FI71190C; NO822099L; FI832273A0; DK286583D0; SE8303528D0; FI71190B; NO150455B; FI832273L; DK151515C; NO150455C; DK151515B

Abstract

An opening, closing and controlling mechanism for a heat or cold exchanger system with forward and return flows between the supply side (primary side) and consumption side (secondary side) has a cylindrical canal (piston slide valve cylinder 7) with a piston slide valve 25 which is rotatable and displaceable in the slide valve cylinder. The slide valve cylinder connects the forward flow 1 with the return flow 2. One of the forward and return flows 5 is via a branch flow 19 further connected with the slide valve cylinder at the point lying between the forward flow and the return flow on the respective side (primary side, secondary side) of the mechanism. The piston slide valve has ports 28, 29, 30 and/or flows which in the closed state of the slide valve connects the branch flow 19 of said flow 5 with the other flow 3 on the same side (primary or secondary side) of the mechanism, and in its open state connects the forward and return flows, respectively with each other. In the closed state, the control mechanism secures the system against unexpected flow leaks between the primary and the secondary sides.

Description

15 20 25 40 452 183 2 och i stängt läge säkrar anläggningen mot oförutsedda strömnings- läckage mellan primärkretsen och sekundärkrctsen. En annan av- sikt med uppfinningen är att åstadkomma en regleranordning av det nämnda slaget som kan byggas som en kompakt enhet som är lätt att montera och upptar förhållandevis liten plats. Regler- anordningen enligt uppfinningen utmärks av de i patentkraven angivna särdragen. 15 20 25 40 452 183 2 and in the closed position secures the system against unforeseen flow leaks between the primary circuit and the secondary circuit. Another object of the invention is to provide a control device of the type mentioned which can be built as a compact unit which is easy to assemble and takes up relatively little space. The control device according to the invention is characterized by the features specified in the claims.

Uppfinningen förklaras närmare här nedan med hjälp av exempel under hänvisning till ritníngarna och i förbindelse med en värmeanläggning, men det är klart att uppfinningen är lika användbar vid en kylanläggning (t.ex. med isvatten som kylmedium).The invention is explained in more detail below by means of examples with reference to the drawings and in connection with a heating system, but it is clear that the invention is equally useful in a cooling system (eg with ice water as cooling medium).

Pig. 1 mellan en värmeanläggnings primärkrets och sekundärkrets, fig. 2 visar schematiskt och dels i snitt en regleringsanord- ning enligt uppfinningen, fig. 3 visar planen för kolvslidens visar den inledningsvis omtalade shuntkopplingen portar, med en alternativ utformning, fig. 4 visar en alterna- tiv utformning av grenkanalpartiet och kolvslidens ändparti och det anslutande partiet av den andra samverkande kanalen, fig. 5 visar en annan alternativ utformning av samma parti, och fig. 6 motsvarar fig. 1 men visar anordningen enligt upp- finningen.Pig. Fig. 1 shows between a primary and secondary circuit of a heating system, Fig. 2 shows diagrammatically and partly in section a control device according to the invention, Fig. 3 shows the plan of the piston slide shows the initially mentioned shunt coupling gates, with an alternative design, Fig. 4 shows an alternative Fig. 5 shows another alternative design of the same portion, and Fig. 6 corresponds to Fig. 1 but shows the device according to the invention.

Pig. 1 visar oavsiktlig cirkulation i on schematiskt visad shuntkoppling av känd utformning. Primärsidan är betecknad med P, sekundärsidan med S, tilledningar med T, frånledningar med R och trevägsventilen med V. Ventilen drivs från en termostat- styrd motor M. Trots den stängda ventilen uppstår läckage- strömningar och läckagecirkulation vid kopplingspartiet som är märkt L med den följden att det aldrig kommer att bli någon jämviktsinställning i prímürkrctsen med kontinuerlig värme- förlust som följd.Pig. 1 shows unintentional circulation in a schematically shown shunt coupling of known design. The primary side is denoted by P, the secondary side by S, leads by T, discharges by R and three-way valve by V. The valve is driven by a thermostat-controlled motor M. Despite the closed valve, leakage currents and leakage circulation occur at the coupling section marked L with the the consequence that there will never be an equilibrium setting in the primrose circuit with continuous heat loss as a result.

Fig. 2 visar schematiskt en utformning av ventilanord- ningen eller regleranordningen enligt uppfinningen, vars ventil- organ inte enbart utför funktionen hos reglerventilen (trevägs- ventilen V) i shuntkopplingen enligt fig. 1, utan som också åstadkommer fullständig strömningsmässíg avstängning mellan sekundärkretsen och primärkretsen när ventilorganet är bragt i stängningsläge.Fig. 2 schematically shows a design of the valve device or control device according to the invention, whose valve means not only performs the function of the control valve (three-way valve V) in the shunt coupling according to Fig. 1, but which also provides complete flow shut-off between the secondary circuit and the primary circuit. when the valve member is brought into the closed position.

Ett rörstycke 1 och ett rörstycke 4 är anordnade parallellt på litet avstånd från varandra. På ett ställe mellan rörstyckenas 10 15 20 Z5 30 35 40 3 452 183 1 och 4 änder sträcker sig ett kolvslidrör 7 och delar röret 1 i tvâ rörstycken 2 och 3 och röret 4 i tvâ rörstycken 5 och 6, som parvis befinner sig på var sin sida av röret 7. Rören 1, 4 och 7 ligger i samma plan och röret 7 har större dia- meter än rören 1 och 2. Rörets 7 ena ändparti 8 skjuter ut ett kort stycke utanför röret 4 och är tillslutet med en botten, medan rörets 7 andra ändparti 10 är väsentligt längre och har en öppen ände som är tillsluten med en förskruvning 11 med hål 12, som är försett med ringtätningar 13 för genomföring av en kolvstång 14 som både kan förskjutas axíellt och vridas i hålet 12.A pipe section 1 and a pipe section 4 are arranged in parallel at a small distance from each other. At a place between the ends 1 and 4 of the pipe sections 10 15 20 Z5 30 35 40 3 452 183 1, a piston slide pipe 7 extends and divides the pipe 1 into two pipe sections 2 and 3 and the pipe 4 into two pipe sections 5 and 6, which are located in pairs its side of the tube 7. The tubes 1, 4 and 7 lie in the same plane and the tube 7 has a larger diameter than the tubes 1 and 2. One end portion 8 of the tube 7 projects a short distance outside the tube 4 and is closed with a bottom, while the second end portion 10 of the tube 7 is substantially longer and has an open end which is closed by a screw connection 11 with holes 12, which is provided with ring seals 13 for passing a piston rod 14 which can both be displaced axially and rotated in the hole 12.

I praktiken är rörkonstruktionen ihopsvetsad av rörstycken och rörstycket 2 mynnar ut i röret 7 med sin öppning 15. Röret 3 har en motsvarande öppning 16, medan rören 5 och 6 har en öppning 17 resp. 18. Ett snedrör 19 med ungefär samma diameter som röret S sträcker sig mellan rörstycket S och ett ställe på kolvslidröret 7 ungefär mittemellan rören 3 och 4. Grenröret 19 förbinder röret 5 med röret 7 genom öppningar 20 och 21. Röret 19 har pâsvetsat en vårta 22 för eventuell urborrning för place- ring av en kikkran, strypventil, avstängningsventíl eller lik- nande. Ett förbindelserör 23 sträcker sig mellan rörstyckena 2 och 4 och förbinder dessa med varandra. Rörstycket 23 är på mitten försett med l slidröret 7 kolvslid ZS som är en kikkran 24 eller en avstängníngsventil. är vrídbart pch förskjutbart anordnat en styvt förbunden med kolvstången 14. Sliden har ett tillslutet ändparti 26 som med sliden i stängningsläge (ytterst till vänster i fig. 2] sträcker sig ungefär från rör- förlängningens 8 botten till ett ställe på litet avstånd från kanten av öppningen 21. Kolvstângen 14 är fastsatt vid denna kompakta del av kolvsliden. Det resterande partiet 27 av kolv- sliden är utfört som rör med öppen ände på kolvstångssidan och i det nämnda läget sträcker det sig ett litet stycke förbi kanten av öppningen 15 eller 16 i röret 2 resp. 3, såsom visas i fig. 2.In practice, the pipe construction is welded together by pipe sections and the pipe section 2 opens into the pipe 7 with its opening 15. The pipe 3 has a corresponding opening 16, while the pipes 5 and 6 have an opening 17 and 17, respectively. 18. A sloping pipe 19 of approximately the same diameter as the pipe S extends between the pipe section S and a place on the piston slide pipe 7 approximately midway between the pipes 3 and 4. The manifold 19 connects the pipe 5 to the pipe 7 through openings 20 and 21. The pipe 19 has welded a wart 22 for possible drilling for placement of a binoculars, throttle valve, shut-off valve or the like. A connecting pipe 23 extends between the pipe sections 2 and 4 and connects them to each other. The pipe section 23 is provided in the middle with the slide tube 7 piston slide ZS which is a binocular tap 24 or a shut-off valve. is rotatably and slidably arranged a rigidly connected to the piston rod 14. The slide has a closed end portion 26 which with the slide in closing position (far left in Fig. 2] extends approximately from the bottom of the tube extension 8 to a place at a small distance from the edge of the opening 21. The remaining portion 27 of the piston slide is formed as an open-ended tube on the piston rod side and in the said position it extends a small distance beyond the edge of the opening 15 or 16 in the opening piston rod 14. The piston rod 14 is attached to this compact part of the piston slide. tube 2 and 3, respectively, as shown in Fig. 2.

Sliden 25 eller rättare sagt slidens rörformade del 27 är utformad med en till tre uppsättningar portar 28, 29, 30. Fig. 4 visar slidytan i utbrett tillstånd med tre uppsättningar portar. För utformningen enligt fíg. Z är slidytan märkt med A, B, C, D. Uppsättningen 28 med portar omfattar tre avlånga, rektangulära portar som samverkar en och en med rörstyckets 3 10 15 20 25 35 40 452 183 4 öppning Tbf Uppsättningen 29 med portar omfattar tre kíl- formade eller trekantformade portar som är anordnade diametralt motsatt de förstnämnda portarna och samverkar med rörstyckets 2 öppning 15. Portarna är kraftigt tillspetsade i öppnings- riktningen för kolvsliden för att uppnå en finreglerad genom- strömníng. Portuppsättningen 30 omfattar tre trekantformade portar som är placerade pà ungefär samma generatriser som portarna i portuppsättningen 28. Deras spetsar vänder sig i slidens stängningsriktning. Som visas i fig. Z är portarna 28 av en sådan längd att de är i förbindelse med rörstyckets 3 öppning 16 oavsett kolvslidens läge. Portarna 30 har full öppning när de befinner sig rakt ovanför grenrörets öppning 21. I det sistnämnda läget befinner sig portarna 29 utanför området för öppningen 15 i rörstycket 2. Portarna 29 har full öppning när kolvsliden befinner sig i öppningsläget. Kolv- slidens tillslutna ändparti 26 tjänar till gradvis öppning och stängning av öppningarna 17, 18 i rörstycket 5 resp. 6.The slide 25 or rather the tubular part 27 of the slide is formed with one to three sets of ports 28, 29, 30. Fig. 4 shows the slide surface in an extended state with three sets of ports. For the design according to fig. Z is the slide surface marked A, B, C, D. The set 28 with gates comprises three elongated, rectangular gates which cooperate one by one with the opening of the pipe piece 3 10 15 20 25 35 40 452 183 4 Tbf The set 29 with gates comprises three kilograms. shaped or triangular-shaped ports which are arranged diametrically opposite the first-mentioned ports and cooperate with the opening 15 of the pipe section 2. The ports are strongly tapered in the opening direction of the piston slide in order to achieve a finely regulated flow. The gate set 30 comprises three triangular gates located on approximately the same generatrices as the gates in the gate set 28. Their tips face in the closing direction of the slide. As shown in Fig. Z, the ports 28 are of such a length that they communicate with the opening 16 of the pipe piece 3 regardless of the position of the piston slide. The ports 30 are fully open when located directly above the opening 21 of the manifold. In the latter position, the ports 29 are outside the area of the opening 15 in the pipe section 2. The ports 29 are fully open when the piston slide is in the opening position. The closed end portion 26 of the piston slide serves for gradual opening and closing of the openings 17, 18 in the pipe section 5 and 5, respectively. 6.

Pig. 2 visar som nämnts ventilanordningen i stängt läge.Pig. 2 shows, as mentioned, the valve device in closed position.

Det kan antas att röret 1 tillhör tílledningen och röret 4 från- ledningen, så att rörstyckena 2 och 4 tillhör primärkretsen och rörstyckena 3 och 5 tillhör sekundärkretsen. Vidare antas att kikkranen 25 står öppen. När kolvsliden befinner sig i det nämnda läget är tilloppet blockerat vid 15 och returloppet vid 17 och 18. Det finns förbindelse mellan loppen 5 och 3 genom grenloppet 19, en av portarna 30, slidens inre och en av portarna 28. Sekundärkretsen är således hydrauliskt isolerad från primärkretsen. I primärkretsen finns förbindelse mellan tilloppet 2 och frånloppet 6. Eventuellt kan kikkranen 24 stängas vid speciella system. Anordnandet av kikkranen är emellertid icke väsentligt för denna uppfinning och detsamma gäller rörstycket 23. Deras närvaro i anordningen ökar emeller- tid väsentligt möjligheterna för användningen av anordningen i olika regleringssystem.It can be assumed that the pipe 1 belongs to the supply line and the pipe 4 to the discharge line, so that the pipe sections 2 and 4 belong to the primary circuit and the pipe sections 3 and 5 belong to the secondary circuit. Furthermore, it is assumed that the binoculars 25 are open. When the piston slide is in the said position, the inlet is blocked at 15 and the return run at 17 and 18. There is a connection between the runs 5 and 3 through the branch run 19, one of the ports 30, the inside of the slide and one of the ports 28. The secondary circuit is thus hydraulically insulated. from the primary circuit. In the primary circuit there is a connection between the inlet 2 and the outlet 6. Possibly the binoculars 24 can be closed in special systems. However, the arrangement of the binoculars is not essential to this invention and the same applies to the pipe section 23. However, their presence in the device significantly increases the possibilities for the use of the device in different control systems.

När kolvsliden förskjuts till öppningsläge, dvs. åt höger enligt fíg. 1, kommer porten 29 att öppnas gradvis och porten 21 stängs gradvis samtidigt som förbindelsen mellan röröppningarna 17 öppnas förhållandevis snabbt. Genomströmningen regleras genom axialförskjutning av kolvsliden och sker medelst kolvstângen 14 som är fastkopplad vid en motordriven inrättning som bara för- skjuter slíden axiellt. Genom att vrida kolvsliden-manuellt kan 10 15 20 ZS 30 35 40 5_ 452 183 man inställa ventilens kapacitet och regleringsförmåga genom val av portarna i de tre portuppsättningarna 28, 30, 29. Den vridbara inställningsanordningen för portstorleken gör kopplings- anordningen mycket användbar.When the piston slide is moved to the opening position, ie. to the right according to fig. 1, the port 29 will be gradually opened and the port 21 will be closed gradually at the same time as the connection between the pipe openings 17 is opened relatively quickly. The flow is regulated by axial displacement of the piston slide and takes place by means of the piston rod 14 which is coupled to a motor-driven device which only displaces the slide axially. By turning the piston slide manually, the capacity and control capacity of the valve can be adjusted by selecting the ports in the three port sets 28, 30, 29. The rotatable port size adjusting device makes the coupling device very useful.

Fig. 4 visar en annan utformning av kolvslídens 125 ändparti 126 på det tíllslutande partiet av kopplingsanord- ningen. Samma hänvisníngssíffror användes på delarna som i fíg. 2 men ökade med 100. Som visat är rörloppet 105 infört på snedden i slidröret 107 parallellt med grenloppet 119.Fig. 4 shows another embodiment of the end portion 126 of the piston slide 125 on the closing portion of the coupling device. The same reference numerals are used on the parts as in fig. 2 but increased by 100. As shown, the tube run 105 is inserted at an angle in the vaginal tube 107 parallel to the branch run 119.

Det andra rörloppet 106 är fört ett stycke förbi slidrörets 107 axel och slidrörets 107 ändparti som här mynnar ut i röret 106 är här utformat som ett kägelformat ventilsäte 108.The second tube race 106 is led a distance past the axis of the slide tube 107 and the end portion of the slide tube 107 which here opens into the tube 106 is here formed as a conical valve seat 108.

Kolvslidens ändparti 126 är utformat med en ändkägla som sam- verkar med sätet. På detta sätt uppnås en tätare avstängning och sedan jämnare öppning för mediumströmmen genom rören 105 och 106.The end portion 126 of the piston slide is formed with an end cone which cooperates with the seat. In this way a denser shut-off and then a more even opening of the medium flow through the tubes 105 and 106 is achieved.

Fig. 5 visar ännu en utformning där slidröret 207 är avse- värt förlängt förbi rören 205, 206 så att det bildas en rör- styrning 208 för kolvslidens förlängning 2, 4, 6. Denna för- längning är utförd med en uppsättning portar 240 som är visade i planen A, D, E, F i fíg. 3. I detta fall visar alltsârektangehi B, C, E, F slídytan i utvikt tillstånd. Olägenheterna vid denna utformning är att längden på anordningen blir större. Fördelen we är en mycket pålitlig styrning av kolvsliden.Fig. 5 shows another embodiment where the slide tube 207 is considerably extended past the tubes 205, 206 so that a tube guide 208 is formed for the extension 2, 4, 6 of the piston slide. This extension is made with a set of ports 240 which are shown in planes A, D, E, F in fig. 3. In this case, all rectangles B, C, E, F show the slide surface in the unfolded state. The disadvantages of this design are that the length of the device becomes larger. The advantage we have is a very reliable control of the piston slide.

Anordningen enligt uppfinningen är inte begränsad till den på ritningen visade och ovan beskrivna utformningen. Som redan visats kan bade slidens och rörstyckenas form variera.The device according to the invention is not limited to the design shown in the drawing and described above. As already shown, the shape of both the slide and the pipe sections can vary.

Som antytt kan grenröret 19 t.ex. förses med en extra ventil om så önskas. Grenröret kan ha vilken som helst form (t.ex. rörkrök) och kan likaväl befinna sig på primärsidan som på sekundärsidan, eftersom dessa sidor kan brukas om varandra oberoende av i vilket slags anläggning anordningen monteras.As indicated, the manifold 19 can e.g. fitted with an extra valve if desired. The branch pipe can have any shape (eg pipe bend) and can be on the primary side as well as on the secondary side, as these sides can be reused regardless of the type of system in which the device is mounted.

Rörstyckena 2, 3, 5, 6 behöver inte ligga i samma plan, men då måste portplanen i kolvsliden förändras motsvarande.The pipe sections 2, 3, 5, 6 do not have to be in the same plane, but then the door plane in the piston slide must be changed accordingly.

När sliden har så många portar anordnade längs omkretsen som visas i fíg. 4 kan öppningarnas 15, 16, 17, 18 utsträckning i omkretsriktningen begränsas motsvarande, så att bara en port åt gången samverkar med den tillhörande öppningen.When the slide has so many ports arranged along the circumference as shown in fig. 4, the extent of the openings 15, 16, 17, 18 in the circumferential direction can be limited correspondingly, so that only one gate at a time cooperates with the associated opening.

Regleringsanordníngen behöver inte vara utförd av rör.The control device does not have to be made of pipes.

Den kan t.ex. vara framställd som ett gjutet block med kanaler 452 183 f” och med en cylindrisk kanal för kolvsliden. En kombination av rör och gjutet material, t.ex. lättmetall eller plast, kan också komma ifråga, speciellt för kylanläggningar.It can e.g. be manufactured as a cast block with channels 452 183 f ”and with a cylindrical channel for the piston slide. A combination of pipes and cast material, e.g. light metal or plastic, may also be considered, especially for refrigeration systems.

Portarnaa utformning kan vara annorlunda än den ovan förklarade och anpassas till det aktuella behovet.The design of the gates may be different from that explained above and adapted to the current need.

Claims

l 452 183 Patent claims

Closure / opening and control device for heat exchanger system with supply and discharge lines between the supply side of the system (primary side) and the consumer side (secondary side), characterized in that the device comprises a cylindrical channel (7) which is closed at one or both ends and contains a cylindrical piston slide (25) which is arranged rotatably and axially displaceable in the cylindrical channel (7), that the inlet and outlet (2, 6) of the device on the primary side at axial distance from each other open into the channel (7), and that the inlet and outlet of the device (3, S) on the secondary side also open into the channel (7) at an axial distance from each other and at a peripheral distance from the flues on the primary side, that one (S) of the flues (5 , 3) on the secondary side through a branch passage (19) is further connected to the channel (7) at a place which lies in the axial direction between the inlet and the outlet on the secondary side, and that the channel (7) has ports (28, 29, 30) and / or race p if with the slide in the closed position via the branch barrel (19), said barrel (5) connects to the second barrel (3) on the secondary side and in the open position connects the two sides' inlet and drains with each other.

Device according to claim 1, characterized in that the rotatable and axially displaceable piston slide (25) is at least partly designed as a tube (27) which is provided with one or more sets of circumferentially spaced ports (28, Z9, 30, 240). ) which are connected to each other through the interior of the pipe (27), where they simply have ports with different shapes and / or flow cross-sections (Fig. 3).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the end portion of the piston slide which is closed during axial displacement of the slide opens and closes the connection between two inlet and outlet (5, 6).

Device according to claim 3, characterized in that one (106) of the two barrels on the primary side opens axially into the open end portion of the cylindrical channel (107), with the barrel mouth formed as a valve seat (108) for abutment against the end portion (126) of the piston slide. as a valve body.

Device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that one of the ports (29, 30) is wedge-shaped in the axial direction for gradual opening / closing in the case of axial displacement of the slide. 452 183 g

6. A device according to any one of claims I to S, characterized in that all the axes of the races (for 2, 3, 5, 6, 7, 19) lie in a common plane.

Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the inlet and outlet (Z, 6) on the side of the valve device which does not comprise the branch bore (19) are connected to one another outside the cylindrical channel ( 7) with a by-pass channel (23) provided with a shut-off valve (24).

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the manifold (19) is provided with a throttle valve (22).