SE453218B - Reglerventil med ett kontinuerligt verkande elektromekaniskt stelldon - Google Patents

Description

15 20 25 30 453 218 ställsignalen blir för stor med denna faktor. Resultatet blir en negativ inverkan på reglerfunktionen.

De kända möjligheterna för lösning av detta problem består i att uppströms det egentliga reglerorganet anordna en tryck- skillnadsreglerventil, så att den förstnämnda kan arbeta vid en konstant tryckskillnad. Ventilkombinationer är även kända med inbyggd tryckskillnadsregleringsdel, vilka genom en tryck- mätning före och efter.ventilen och medelst ett membran- el- ler kolvsystem utövar motsvarande korrektionsverkan.

Uppfinníngen har till ändamål att åstadkomma en reglerventil av det inledningsvis nämnda slaget, som utan extrahjülpmedel håller genbmströmningsmängden konstant vid en given stöllsíg- na i huvudsak oberoende av tryckskillnaden.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom de särdrag som angivits í den künnetecknande delen av patentkravet 1.

Genom den uppfinningsmüssiga lösningen uppnås uppströms området för det verksamma stryptvärsnittet en hastighetsökning hos det genomströmande mediet. Resultatet av denna hastighets- ökning är en minskning av trycket, vilket verkar i öppnings- riktningen på stängningskroppen. Vid denna minskning av det på stöngningskroppen inverkande trycket handlar det om de av det genomströmmande mediet förorsakade dynamiska krafterna.

De på grund av tryckskillnaden uppkommande statiska krafterna kompenseras genom bälgen.

De på stöngningskroppen vid öppningen av ventilen uppträdande dynamiska krafterna verkar motsatt kraften hos den i ställ- 10 15 25 453 218 donet anordnade elektromagneten. Dessa dynamiska krafter blir större ju större tryckskillnaden är över ventilen.

En utföringsform enligt patentkravet 2 har till ändamål att i möjligaste mån icke reducera genomströmningen vid lägre värden hos tryckskillnaden i förhållande till en vanlig ventil.

En utföringsform enligt patentkraven'9 och 4 har till ändamål att åstadkomma lämpliga strömningsförhållanden. Även genom en utföringsform enligt patentkravet 5 kan ström- ningsförhållandena ytterligare förbättras.

Genom en motsvarande dimensionering enligt patentkravet 1 kan en genomströmningskurva erhållas, som vid en tryckskillnad av ca 1 - 10 bar icke visar någon väsentlig ändring av genomström- ningsmöngden.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritningar, dör fig.l visar en magnetreglerventil delvis i löngdsektion, fig.2 visar en detalj av fig.1 i förstorad skala, fíg.3 ör ett genomströmningsdiagram för en ventil en- ligt teknikens ståndpunkt, fig.4 ör ett genomströmningsdia- gram för en ventil enligt uppfinningen, fig.5 är ett diagram över reglerkaroktöristiken hos ventilen enligt teknikens stånd- punkt, och fig.6 är ett diagram över reglerkaraktöristiken hos en ventil enligt föreliggande uppfinning.

Enligt fig.1 är ett elektromagnetiskt stölldon 14 påbyggt ett hus 10 hos en genomströmningsventil medelst stolpar 12. Ställ- donet ör en kontinuerlig drivonordning, som medelst en stång 10 15 25 453 218 20 påverkar ventilens stängníngskropp 16 mot kraften hos en re- turfjäder 18. Stängningskroppen 16 samverkar med ett i ventil- huset 10 inskruvat ventilsäte 22.

D Strömningsriktningen för det medium, som skall strypas, är vi- sad med de båda pilarna, av vilka den ena är visad vid ventilens inloppssida 24 och den andra vid ventilens utloppssida 26, I det visade läget av stängningskroppen 16 framgår att denna stänger mot strömningsríktningen genom kraften hos returfjädern 18. Den stängníngskroppen 16 intilliggande änden av stången 20 är omgiven av en bälg 28, som begränsar ett hålrum 30. Hål- rummet 30 är via ett radiellt i den ihåliga stången 20 anord- nat utjämningshål 32 förbundet med_ventilens utloppssida 26, I fig.2 visas ventilens strypställe med stängningskroppen 16 och ventilsätet 22 i förstorad skala. Det framgår av denna figur att stängningskroppen 16 har en strypkropp 34 och en stänghingstallrik 36. De båda sistnämnda delarna är medelst en mutter 38 fästa på änden av stången 20. Strypkroppen 34 upp- visar ett i strömningsriktningen koniskt divergerande avsnitt 40. Ventilsätet 22 uppvisar i området för sin öppning likaså ett i strömningsriktningen koniskt divergerande avsnitt 42.

De koniskt divergerande avsnitten 40 och 42 hos strypkroppen 34 och ventilsätet 22 är så dimensionerade, att vid öppen ven- til bildas mellan ventilsätet 22 och strypkroppen 34 ett ring- rum 44 med i strömníngsriktningen i huvudsak konstant tvär- snitt. Den i strömníngsriktningen minskande spalten av ring- rummet 44 tjänar även för utjämning av den i strömningsrikt- ningen ökande diametern.

Ventilsätets 22 inloppssida 46 är.utformad som inströmnings- 10 15 20 25 453 218 munstycke, Det verksamma stryptvärsnittet hos ventilsätet 22h befinner sig i ett område 48, vars diameter är större än den minsta innerdiametern hos ventilsätet 22 i det cylindriska avsnittet 50 som ligger uppsträms det koniskt divergerande av- snittet 42.

Nedan beskrives närmare funktionen av den visade ventilen.

Tillfidet kontinuerligt verkande elektromagnetiska ställdonet. 14 matas en elektrisk signal från ett icke visat reglerdon, exempelvis ett uppvärmnings- eller ventilationsreglerdon. I motsvarighet till storleken av denna signal intar stängnings- kroppen 16 ett läge, som i huvudsak bestäms av ett jämvikts- tillstånd mellan den av magneten påförda kraften och kraften hos returfjädern 18. Vid det visade utföringsexemplet öppnas "stängningskroppen 16 genom en rörelse nedåt, varvid stängnings- tallriken 36 lämnar sätet 22. Den därigenom uppkomna genom- strömningsmängden V hos det genom ventilen strömmande mediet är väsentligen beroende av stängningskroppens 16 rörelsesträcka.

Av fig.3 Framgår hur genomströmningsmängden V vid en ventil av känd konstruktion varierar i beroende av den över ventilen uppstående tryckskillnadenÄÄ pv vid en given ställsignal och därmed en given rörelsesträcka hos stängningskroppen 16; Tryck- skillnaden Åk pv motsvarar tryckskíllnaden hos det genom ven- tilen strömmande mediet mellan inloppssidan 24 och utlopps- sidan 26. Genomströmningsmängdens V nämnda beroende av tryck- skillnadenÅÄ pv är ej önskvärt, eftersom därigenom reglersta- bíliteten hos den reglerade anläggningen försvåras om ventilen icke är optimalt dimensionerad för den avsedda anläggningen eller om i anläggningen uppträder större variationer hos tryckskillnadenÄÄ pv. 10 15 25 30 453 218 Fig:4 visar ett genomströmningsdiagram för en ventil av det i fig.1 och 2 beskrivna slaget. Åv detta genomströmningsdiagram framgår att genomströmningsmängden förblir i huvudsak konstant oberoende av den över ventilen rådande tryckskillnaden ÄÄ PV.

Orsaken till den konstanta genomströmningsmängden V vid en given ställsignal ligger i formgivningen av sätet 22 och stäng- ningskroppen 16, genom vilka i strömningsriktningen sett redan före området 48 av det verksamma stryptvärsnittet åstadkommes- en hastiglhetsökning hos det genomströmmande mediet. Därigenom erhålles en minskning av trycket, som ovanifrån verkar på stäng- ningskroppen 16.

Vidare kompenseras de på stängningskroppen 16 till följd av den över ventilen uppstående tryckskillnadenlál pv inverkande krafterna statiskt genom anordnandet av utjämningshålet 32 och bälgen 28. I samband med nämnda tryckminskning uppstår över stängningskroppen 16 en ytterligare kraft vid öppningen av ventilen, vilken kraft motverkar den av elektromagneten hos ställdonet 14 utövade kraften. Denna ytterligare kraft ökar ju större tryckskillnaden Afï pv är.

Utformningen av ventilsätets 22 inströmningssida 46 som in- strömníngsmunstycken medför att genomströmníngen vid lägre värden på tryckskillnaden ÅÄ pv gentemot en ventil av känt slag i möjligaste män icke reduceras.

Genom det koniskt divergerande avsnittet 42 hos ventilsätet 22 erhålles speciellt lämpliga strömningsförhållanden, En ytterligare förbättring av strömningsförhållandena erhålles genom den beskrivna utformningen av stängningskroppen 16, 10 15 20 25 453 218 vars koniskt divergerande avsnitt 40 tillsammans meddet koniskt divergerande avsnittet 42 hos ventilsötet 22 begränsar ring- rummet 44 med i strömníngsríktníngew i huvudsak konstant tvär- snitt.

Vid en avstämning av de båda diametrarna hos områdena 48 och 50 av ventilsütet 22 samt den yttre formen av stöngningskroppen 16 till det tillhörande elektromagnetiska stölldonet IÄ er- hålles en funktion hos ventilen såsom framgår av diagrammen i fig.4 och 6.

I fig.6 framgår hur stöngningskroppens 16 rörelseströcka 52 varierar i beroende av den till ventilen matade stöllsignalen vid olika värden på [Ä pv. Ett jämförbart diagram för en ven- til av känt slag visas i fig.5. Den enda i diagrammet i figt5 visade kurvan 56 hänför sig till samtliga värden på [Ä pv.

Genom de ur diagrammen i fig.4 och 6 utläsbara egenskaperna får ventilen enligt uppfinningen en tryckskillnadsanpassad arbetsfltoktöristik. Detta gör att genomströmningsmüngden i det egentliga arbetsområdet icke påverkas av tryckskillnaden 123 pv, som råder före och efter ventilen.

Fastän som utföríngsexempel volts en genomströmningsventíl , är det även tänkbart att sama princip kan användas vid en trevägsventil.

Claims (3)

4532218 P A T E N T K R A V

1. l. Reglerventíl med ett kontinuerligt verkande elektro- magnetiskt ställdon (lfl), ett i ett ventilhus (10) anordnat ventilsäte (22) och en av ställdonet (lä) mot kraften hos en returfjäder (18) för öppning i strömningsriktningen påverkbar stängningskropp (16), varvid inom ventilens inloppssida (2H) är anordnad en med stängningskroppen (16) förbunden kompen- sationsbälg (28), som begränsar ett hålrum (30), vilket är förbundet med ventilens utloppssida (26), k ä n n e - t e c k n a d därav, att ventilsätet (22) och stängnings- kroppen (16) har sådana profiler, att de i strömningsrikt- ningen räknat begränsar ett ringformigt inloppsutrymme (HU) och ett ringformigt strypningsutrymme (H8), av vilka in- loppsutrymmets (UH) närmast strypningsutrymmets (H8) liggande parti har en diameter, som är mindre än strypningsutrymmets (H8) diameter'od1därefter har en ökande diameter på grund av att i strömningsriktningen räknat, olika koniskt tilltagande diametrar uppvisas av ventilsätet (22) och stängningskroppen (16) med bibehållande av en åtminstone närmelsevis konstant genomströmningsarea fram till strypningsutrymmet (H8).

2. Reglerventíl enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att inloppsutrymmet (Nu) i strömningsriktningen räknat föregås av ett som inströmníngsmunstycke utformat avsnitt (H6) med avtagande genomströmningsarea.

3. Reglerventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att stängningskroppen (16) förutom en profilerad strypkropp (3H) är försedd med en stängnings- tallrik (36), som begränsar strypníngsutrymmets (H8) verksamma genomströmníngsarea. (V) NI