SE465635B - Vaeljarventil - Google Patents

Description

465 635 Ytterligare ett annat ändamål är att àstadkomma en väljarventil med liten inre död volym.

Ovan nämnda mal uppnàs medelst en väljarventil av det i det första stycket angivna slaget, vilken karakteriseras av att ventilelementen bildar en serie fràn det ena ytterelementet med lägst ordningsnummer till det andra ytterelementet med högst ordningsnummer, att vart och ett av de ventilelement som är rörliga endast är aktivt rörligt ett bestämt steg fram och àter i en bestämd riktning relativt ventil- elementet med närmast högre ordningsnummer. och att varje ventilelement med högre ordningsnummer. i sin aktiva rörelse, passivt medbringar vart och ett av de närmast intilliggande ventilelementen med lägre ordningsnummer. som är rörliga, i de relativa lägen dessa intar i förhållande till varandra och till nämnda ventilelement med högre ordningsnummer.

Vid en utföringsform, som utnyttjar linjära rörelser i en och samma riktning, är ventilelementen utförda i form av en stapel av pà varandra anordnade slider, vilka slíder är förskjutbara relativt varandra i samma riktning, varvid varje slid är utförd med en rad öppningar, vilken rad löper i nämnda förskjutningsriktning.

Vid en annan utföringsform är ventilelementen utförda i form av ett antal koncentriska rör, vilka är förskjutbara relativt varandra i axiell led, varvid varje rör är utfört med en rad öppningar, vilken rad löper i nämnda riktning.

Genom att därvid utföra de koncentriska rören i form av i varandra förskjutbara kolv/cylinder-enheter kan önskade förskiutningsrörelser hos rören uppnàs pà ett mycket fördelaktigt sätt.

Enligt en annan utföringsform är ventilelementen utförda i 465 655 form av relativt varandra omkring en gemensam axel roter- bara skivor, varvid varje skiva är utförd med en serie öppningar anordnade utmed periferien hos en med axeln koncentrisk cirkel. Axeln kan därvid utnyttjas sàsom en ytterligare kanal som sträcker sig genom ventilelementen för att medge att samtliga anslutningar till ventilen kan utföras vid ett och samma ventilelement.

Vid ytterligare en annan utföringsform är ventilelementen utförda 1 form av en stapel av pá varandra anordnade slider, vilka är förskjutbara relativt varandra i tva mot varandra vinkelräta riktningar. Varje förskjutbar slid är därvid aktivt förskjutbar i endast den ena av dessa riktningar relativt sliden med närmast högre ordnings- nummer. Sliderna är utförda med öppningar som är anordnade i rader parallella med nämnda riktningar. Denna uppbyggnad medger uppnáendet av ett stort antal inställningslägen under bibehållande av förhållandevis smà dimensioner och medger datoranpassad logisk styrning av ventílelementen.

Vid ovan nämnda utföringsformer föredrages det att ventilelementens drivorgan är så utförda och anordnade att samtliga ventilelement kan omställas mellan sina ändlägen samtidigt. övriga särdrag för uppfinningen framgår av patentkraven.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 illustrerar schematiskt en applikation i vilken uppfinningen kommer till användning.

Fig. 2 är en perspektivvy över ett utförande av en väljarventil enligt uppfinningen. 465 635 Fig. 3 illustrerar schematiskt hàlmönstren och funktionen hos ventilen enligt fig. 2.

Pig. 4 är en tvärsektion genom en annan utföringsform av ventilen enligt uppfinningen.

Fig. 5 är en perspektivvy över ytterligare en utföringsform av uppfinningen med roterande ventilelement.

Fig. 6 visar ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen med i tva riktningar förskjutbara ventilelement.

Pig. 7 illustrerar en vidareutveckling av en väljarventil enligt fig. 6.

Fig. 1 visar en applikation i vilken en väljarventil 1 enligt uppfinningen är inkopplad mellan en analysutrustning 2 och fyra olika kammare 3, vilkas atmosfär man önskar analysera. Härmed kan man medelst väljarventilen 1 antingen manuellt eller pà ett i förväg programmerat sätt välja i vilken ordning och under vilka tider respektive kammare 3 skall anslutas till analysutrustningen 2. Alternativt skulle fig. 1 kunna illustrera blandning av olika i behållare 3 förvarade vätskor i önskade proportioner i en blandningsbehàllare 2. Ventilen kan även utnyttjas för motsatt funktion, nämligen utportionering av exempelvis vätska fràn en behållare 2 i önskat av ett antal behållare 3.

Ovan nämnda tillämpningar är endast exemplifierande och en väljarventil enligt uppfinningen kan finna användning i många andra sammanhang.

Väljarventilen 1 enligt fig. 2 är utförd i form av en 465 655 stapel av tre tätt pa varandra anordnade rörliga slider 4. 5, 6 och ett fast undre ventilelement 7.

De rörliga sliderna visas i sina i figuren högra ändlägen, varvid var och en av dessa är inrättad att kunna förskjutas ett steg med bestämd längd at vänster i figuren i förhål- lande till närmast underliggande slid. Vid förskjutning av en underliggande slid följer även den eller de ovanför denna belägna sliderna med i den underliggande slidens rörelse.

I det visade exemplet förskjutes en ovanförliggande slid i förhållande till närmast undertilliggande slid med hjälp av en elmotor 8 med en i en slits 9 i den underliggande sliden fritt rörlig excentertapp.

Vid utförandet enligt fig. 2 innefattar den övre sliden 4 tre genomgående öppningar 10, vilka är avsedda att anslutas gemensamt till en utlopps- eller inloppsledning. Genom ett lämpligt arrangemang av motsvarande öppningar i de underliggande sliderna 5 och 6 kan denna ledning i beroende av de rörliga slidernas lägen relativt varandra samman- kopplas med önskad av àtta till det undre, fasta ventilelementet 7 kopplade fluidumportar ll, sasom närmare kommer att beskrivas nedan med hänvisning till fig. 3.

För att uppnà erforderlig tätning mellan mittför varandra belägna öppningar i tva intilliggande slider är varje öppning lämpligen omgiven av en ej visad O-ring. För att därvid reducera friktionen mellan sliderna vid den inbördes förskjutníngen av dessa är lämpligen intilliggande slider sammankopplade medelst parvisa ledarmar 12, som medför att sliderna separeras nagot under själva förflyttningsrörelsen men áter sammanpressas i det andra ändläget med hjälp av den axiella kraft som verkar pa S465 655 sliden.

I fig. 3a-h visas funktionsprincipen för väliarventilen enligt fig. 2. Samma princip gäller även för utförings- formerna enligt fig. 4 och 5 även om nålmönstren ändras.

I fig. 3a visas de rörliga sliderna 4, 5 och 6 samt det fasta undre ventilelementet 7 vars öppningar motsvarar de åtta ovan nämnda fluidumportarna. Slidens 4 tre öppningar är såsom visas gemensamt anslutna till en ingångsledning 13. Såväl sliderna 5 som 6 är i detta utförande utförda med fyra öppningar. Till vänster om de rörliga sliderna 4, 5, 6 har dessas värden i ett binärt system angivits inom parentes. vilka värden således är 1, 2 respektive 4.

Fluidumportarna i ventilelementet 7 har därvid inom parentes numrerats med mot slidernas binära värden svarande nummer .

I fig. 3a är samtliga slider opåverkade varvid, såsom scnematiskt illustrerats, ingångsledningen 13 är förbunden med fluidumporten 0 via de ovanför denna port belägna, med varandra kommunicerande öppningarna i de rörliga sliderna.

Samtliga övriga fluidumportar är bortkopplade från ingångs- ledningen.

Som framgår av fig. 3b har sliden 4 med värdet 1 aktivt påverkats och förskjutits till sitt andra ändläge, vilket såsom illustreras medför att ingångsledningen 13 förbundits med utgångsport nummer 1 medan förbindningen till utgångs- porten 0 brutits.

I fig. 3c har endast sliden 5 med värdet 2 aktivt påverkats. Såsom nämnts ovan medbringas därvid emellertid även ovanförliggande slid 4 passivt i slidens 5 rörelse, vilket således resulterar i att ingångsledningen 13 blir 465 635 förbunden med utgángsport nummer 2.

I fig. 3d har sàväl sliden 4 med värdet 1 som sliden 5 med värdet 2 pàverkats aktivt, varvid var och en av dessa förskjuts ett steg relativt närmast underliggande slid.

Sliden 4 medbringas alltsa i slidens 5 rörelse. Slidernas värden 1 och 2 summeras och medför att ingàngsledningen 13 blir sammankopplad med utgàngsport nummer 3.

I analogi härmed förbindes i fig. 3e, f och g ingångs- ledningen med fluidumportarna nummer 4, 5 respektive 6 för att i fig. 3h förbindas med fluidumport nummer 7, eftersom i denna figur samtliga slider med värdena 1, 2 och 4 pâverkas aktivt och summeras till 7. Det bör således observeras, att det endast är värdena för de slider som påverkas aktivt, som i varje enskilt fall summeras.

Som inses är en ventil enligt ovan till följd av sin binära funktion mycket lämpad att utnyttjas i en datoranpassad miljö. Med de illustrerade hàlmönstren hos sliderna uppnås vidare att varje slid kan förskjutas samma avstánd vid aktiv påverkan, vilket i manga sammanhang är en stor fördel. Vidare utnyttjas endast rakt genom respektive slid gående öppningar, vilket förenklar tillverkningen.

Hàlmönstren kan emellertid varieras i flera avseenden och detta gäller speciellt om olika slaglängd för de olika sliderna accepteras och/eller man utnyttjar snett genom dessa gàende öppningar. ventilen är ej heller begränsad endast till átta fluidumportar utan kan utökas till önskat antal genom tillägg av fler slider och variation av hàlmönstren. För att bibehålla fördelarna med ett binärt system fär därvid sådana extra slider värdena 8, 16, 32 för att medge utnyttjandet av 16, 32, 64 ... fluidum- portar. I det visade exemplet har för enkelhets skull det undre ventilelementet betraktats såsom fast. Den beskrivna 465 655 B funktionen nan emellertid uppnås oberoende av vilket ventilelementet som är fast. Det är emellertid ej nödvändigt att utnyttja ett fast ventilelement men detta förenklar den praktiska användningen av en ventil enligt uppfinningen.

En mycket stor fördel med en ventil med den i fig. 3 illustrerade funktionen är, att man med denna kan àstadkomma omkoppling frán valfri inställning till varñe annan inställning i ett moment utan att behöva passera mellanliggande inställningar. Detta uppnås genom simultan pàverkan av samtliga de slider som mäste pâverkas för den nya inställningen. Inställnings- eller àtkomsttiden blir således konstant och oberoende av den aktuella fluidum- portens position eller nummer. Detta uppnás till följd av att ingen slid behöver eller kan förskjutas mer än ett steg i förnállande till närmast underliggande slid.

I fig. 4 visas en annan utföringsform av en väljarventil enligt uppfinningen, vilken tillämpar principen enligt fig. 3. Ventilelementen utgöres härvid av koncentriska rör 14, 15, 16 och 17 motsvarande ventilelementen 4, 5, 6 respektive 7 i fig. 3.

I figuren visas de koncentriska rören, vilka är för- skjutbara i varandra, i sina vänstra ändlägen. Rören är vid respektive ändar försedda med gavlar 18, 19, 20, 21, varvid de även kan tjänstgöra som kolv/cylinderenheter för ástadkommande av axiella, relativa förskjutningar mellan rören, om man tillför ett tryckfluidum till utrymmena mellan dessa gavlar. En ingángsöppning 22 star i ständig förbindelse med en central hålighet 50 i det inre röret 14 via kommunicerande öppningar 51 i rörväggarna. Pa samma sätt som visades i fig. 3 kan den med ingängsöppningen 22 förbundna náligheten 50 därigenom via tre öppningar 52 i 9 465 635 rörets 14 vägg anslutas till önskad av de åtta utgángsöppningarna i röret 17 via fyra samverkande öppningar i vart och ett av de mellanliggande rören 15 och 16. De atta utgàngsöppningarna har, sàsom i fig. 3, försetts med ordningsnummer inom parentes.

De tre intill rörets 17 vänstra respektive högra ände belägna öppningarna i rörväggen är avsedda för mot- tagande av styrtryck för de som kolvar tjänande rörens förskjutningar i varandra. Dessa öppningar har givits i binära system konventionella beteckningar. I det visade läget föreligger saledes styrtryck vid ingàngarna ï, 3 och Ä, vilket medför att samtliga rör intar sina vänstra ändlägen och ingàngsanslutningen 22 blir förbunden med utgàng nummer 0. övriga utgångar kan inkopplas genom trycksättning av styringàngarna i överensstämmelse med nedanstående sanningstabell.

Sannningstabell Ut9åfl9 nr Ingångar 124 'ïïí Û | x x x 1 x I x x 2 x | x x 3 x x | x 4 x | x 5 x x | 6 x x | x 7 x x I Utförandet enligt fig. 4 blir mycket kompakt och ger en helt inkapslad väljarventil. vilken även denna fungerar väl i en datoriserad miljö. 465 655 10 I fig. 5 visas en väljarventil enligt uppfinningen med i 25, 26 utförda ventil- element, vilka är roterbara fram och àter omkring en axel form av cirkulära skivor 23, 24, 27. Varje skiva är försedd med en serie genomgående öppningar, som är fördelade utmed periferien hos en cirkel med samma radie hos de olika skivorna. Hálmönstren hos skivorna kan därvid överensstämma med hàlmönstren hos sliderna enligt fig. 3, men i beroende av slaglängder och antalet skivor kan även andra hàlmönster utnyttjas.

Sàsom framgår av figuren kan varje skiva roteras en viss vinkel fram och äter relativt närmast intilliggande skiva med hälp av en elmotor 28 och tillhörande kugghjul 29 och kuggstàng 30. Genom att utnyttja en rörformad axel 27 kan denna även tjänstgöra sásom inlopps- eller utloppskanal, som i det visade exemplet är förbunden med de tre öppningarna i den yttre skivan 23. Härigenom kan samtliga yttre anslutningar till ventilen ske vid skivans 26 frontyta. _ Förutom plana skivor kan även skálformade sådana användas, varvid större utrymme för öppningarna erhàlles om dessa placeras pà respektive skàls flankyta.

I fig. 6 visas principen för en väljarventil enligt uppfinningen, vilken innefattar i tvâ inbördes vinkelräta riktningar förskjutbara slider. För enkelhetens skull visas i fig. 6 endast tva rörliga slider 31, 32 och ett undre, fast ventilelement 33 utfört med fyra fluidumportar.

Den övre skivan 31, med en öppning, förskjuts i den ena * riktningen med hjälp t.ex. av en pneumatisk cylinder 34, medan den andra skivan 32 med tvà öppningar förskjuts i den andra riktningen med hjälp av en pneumatisk cylinder 35.

Det inses härvid att man genom förskjutning av den ena 465 635 ll och/eller den andra sliden 31 respektive 32 ett steg med hjälp av respektive cylinder kan förbinda den ensamma öppningen i sliden 31 med önskad av de fyra öppningarna i ventilelementet 33. Principen är nämligen här densamma som vid tidigare utföringsformer, nämligen att en ovanför- liggande slid endast förskjutes aktivt ett steg i en riktning relativt underliggande slid men att den även medbringas passivt i den underliggande slidens rörelse.

Istället för det undre ventilelementet kan t.ex. den mellanliggande sliden 32 vara fast, varvid det undre elementet maste vara förskjutbart ett steg fram och äter.

Fastän figur 6 endast visar tre ventilelement kan denna princip utbyggas enligt önskan. Vid större antal utgangs- portar uppkommer emellertid praktiska problem om man vill bibehålla samma och rimlig slaglängd för de olika sliderna och en övre slid med endast ett hal samt undvika snett förlöpande öppningar genom sliderna. Dessa problem kan emellertid avhjälpas med ett modifierat hàlmönster, vilket exempelvis kan utnyttja en övre slid med flera öppningar som gemensamt ansluts till en inlopps- eller utlopps- ledning.

Fig. 7 visar en vidareutveckling av ventilen enligt fig. 6 med tre rörliga slider 36, 37 och 38, vilka vardera kan förskjutas ett steg i en av tvà vinkelräta riktningar relativt en underliggande slid respektive ett undre, fast ventilelement 39, som är försett med àtta för anslutning till fluidumledningar avsedda öppningar. De öppningar hos ventilelementet 39 och sliderna 36, 37, 38 som är omringade medelst en streckad rektangel är avsedda att bilda en i slidernas alla lägen öppen returkanal frán den övre slidens 36 övre yta och ned till ventilelementet 39. 465 635 12 Som framgàr innefattar sàledes var och en av de rörliga sliderna fyra ventilöppningar förutom returkanal- öppningarna, vilka medger att ett under ett lock 40 bildat slutet utrymme ovanför den övre sliden 36 kan förbindas med önskad av de àtta öppningarna i det undre ventilelementet 39 genom lämpliga relativa förskjutningar av de rörliga ventilelementen i pilarnas riktningar.

De rörliga sliderna förskjutes med hjälp av av elmotorer 41, 42 och 43 drivna excentermekanismer. Sliden 36 förskjutes sàledes med hjälp av den därpá monterade motorn 41, vars excentermekanism passerar ned genom öppningen 44 för samverkan med slitsen 45 i den närmast underliggande sliden 37. Vid motorns 41 rotation kommer härvid sliden 36 att förskjutas en av excentern bestämd längd fram och àter i pilens riktning relativt sliden 37.

Pá samma sätt förskjuts sliden 37 relativt sliden 38 med hjälp av motorn 42j vars excentermekanism passerar ned genom öppningen 46 i sliden 37 för samverkan med slitsen 47 i den närmast underliggande sliden 38. Sliden 38 i sin tur förskjutes relativt sliden 39 med hjälp av motorn 43, vars excentermekanism passerar ned genom öppningen 48 i sliden 38 för samverkan med slitsen 49 i det fasta ventilelementet ~ 39. även denna utföringsform kan givetvis utbyggas med flera slider vid behov av fler utgángsportar.

Ur anslutningssynpunkt är det lämpligt att det undre ¿ ventilelementet är fast. Om sä önskas kan emellertid vilken som helst av övriga slider vara fast och denna liksom övriga utföringsformer kan även utnyttjas utan fast ventilelement om anordningen exempelvis kan upphängas i drivorganen. Vid den ovan beskrivna utföringsformen är 465 635 13 intilliggande slider aktivt förskjutbara i inbördes olika riktningar. I beroende av halmönster kan även vissa intilliggande skivor vara aktivt förskjutbara i samma riktning.

Uppfinningen har ovan beskrivits under hänvisning till nagra sàsom exempel valda utföringsformer. Den kan emellertid varieras i fler avseenden inom ramen för patentkraven speciellt avseende hàlmönster och slid- utformning. Vidare har uppfinningen beskrivits speciellt för tillämpning i binära sammanhang. Denna kan emellertid utföras för att passa varje system och antalet möjliga anslutbara fluiodumportar kan väljas oberoende av talsystem. Vid stort antal önskade anslutningsmöjligheter delas anordningen lämpligen upp i moduler, varvid om man exempelvis önskar kunna ansluta 64 fluidumportar dessa kan delas upp i fyra grupper á 16 portar, vilka betjänas medelst parallellt arbetande anordningar. även vid ett sàdant utförande bibehalles sàledes direktatkomsten av önskad fluidumport. Organen för enstegsdrivningen av respektive slid kan givetvis väljas enligt önskan och förutom av excentermekanismer och kolv/cylinderenheter t.ex. utgöras av eiektromagneter eller liknande. även ren manuell påverkan kan utnyttjas.

Claims (10)

465 635 14 PATENTKRRV

1. väliarventil för anslutning av minst en inlopps- eller utloppsanslutning (13; 22; 27) till valfri av en uppsättning fluidumportar (0-7), vilken ventil härvid innefattar ett antal tätt intill varandra belägna ventilelement (4-7; 14-17; 23-26; 31-33; 36-39), som är försedda med genomgående öppningar, vilka genom relativa rörelser mellan ventilelementen kan bringas kommunicera med varandra pà i förväg bestämda sätt, k ä n n e t e c k n a d av att ventilelementen bildar en serie frán det ena ytterelementet med lägst ordningsnummer till det andra ytterelementet med högst ordningsnummer, att vart och ett av de ventilelement (4-6; 14-16; 23-25; 31-32; 36-38) som är rörliga endast är aktivt rörligt ett bestämt steg fram och àter i en bestämd riktning relativt ventilelementet med närmast högre ordningsnummer, och att varje ventilelement med högre ordningsnummer, i sin aktiva rörelse, passivt medbringar vart och ett av de närmast intilliggande ventilelementen med lägre ordningsnummer, som är rörliga, i de relativa lägen dessa intar i förhållande till varandra och till nämnda ventilelement med högre ordningsnummer.

2. Väljarventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av - att nämnda ventilelement är utförda i form av en stapel av pá varandra anordnade slider (4-7), att nämnda slider är förskjutbara relativt varandra i samma riktning, och att varje slid är utförd med en rad öppningar, vilken rad löper i nämnda riktning.

3. Väljarventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ventilelement är utförda i form av ett antal koncentriska rör (14,17), att nämnda rör är förskjutbara relativt varandra i axiell led, och att varje rör är utfört med en rad öppningar, vilken rad löper i nämnda riktning.

4. -65 635 a, väliarventil enligt krav 1. k ä n n e t e c K n a d av att nämnda ventilelement är utförda i form av relativt varandra omkring en gemensam axel roterbara skivor (23-26) och att varie skiva är utförd med en serie öppningar anordnade utmed periferien hos en med axeln koncentrisk cirkel.

5. Väljarventil enligt nagot av krav 2-4 för anslutning av en inlopps- eller utloppsanslutning till en valfri av àtta fluidumportar, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar tre rörliga ventilelement (4-6), av vilka det med lägst ordningsnummer (4) är utfört med tre till nämnda inlopps- eller utloppsanslutning gemensamt kopplade öppningar (10), det med närmast högre ordningsnummer <5) är utfört med fyra öppningar och det därpå följande (6) är utfört med fyra öppningar, samt att sistnämnda ventil- element (6) är rörligt relativt ett därpà följande element (7) med àtta öpningar som bildar nämnda fluidumportar <0- 7).

6. Väljarventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ventilelement är utförda i form av en stapel av pa varandra anordnade slider (31-33; 36-39), att nämnda slider är förskjutbara relativt varandra i tvà mot varandra vinkelräta riktningar pa sådant sätt att varje förskjutbar slid är aktivt förskjutbar i endast den ena av nämnda riktningar relativt sliden med närmast högre ordnings- nummer, och att sliderna är utförda med öppningar som är anordnade i rader parallella med nämnda riktningar.

7. Väljarventil enligt nàgot av krav 1-6, k ä n n e - t e c k n a d av att samtliga rörliga ventílelement kan omställas mellan sina ändlägen samtidigt.

8. Väljarventil enligt något av krav 1-7. k a n n e - 465 635 16 t e c k n a d av att de rörliga ventilelementen omställes med hjälp av drivorgan <8; 28; 34-35; 41-43), som arbetar mellan respektive rörligt ventilelement och elementet med närmast högre ordningsnummer.

9. Väljarventil enligt krav B då detta hänvisar till krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att de koncentriska rören (14-17) är så utförda att de bildar i varandra löpande kolv/cylínderenheter, och att dessa därvid tjänstgör som nämnda drivorgan.

10. Välñarventil enligt nagot av krav 1-9, k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar en i ventilelementens samtliga lägen öppen inlopps- eller utloppskanal genom denna, som medger att inlopps- eller utloppsanslutningen kan anslutas vid samma ventilelement som nämnda fludium- portar.