SE469876B

SE469876B - Leaf spring operated reducing valve

Info

Publication number: SE469876B
Application number: SE8803145A
Authority: SE
Inventors: M Kder
Original assignee: Meva Np
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1993-10-04
Also published as: ATA36589A; AT397037B; FR2620507A3; FR2620507B3; SE8803145L; SE8803145D0; DE3830173A1

Description

15 20 25 30 35 469 876 234. DE-C-3 401 383 och de analogiska franska och amerikanska patentskrifterna FR-C-2 565 830 respektive US-A-4 606 339. Vid dessa lösningar. vilka hänför sig till ventiler med tvåstegig manövrering, påverkas ventilkroppen av en hävstång, vilken me- delst ett membran svarar på ett undertryck på mottagningssi- dan. varvid återgängskraften alstras av en spiralfjäder. Spi- ralfjädern verkar genom återgångskraften antingen direkt pä hävstängen eller är förbunden med ett membran. vilket efter uppbyggnaden av öppningstrycket dras till utgångsläget medelst fjädern. 15 20 25 30 35 469 876 234. DE-C-3 401 383 and the analogous French and American patents FR-C-2 565 830 and US-A-4 606 339. respectively. In these solutions. which relate to valves with two-stage operation, the valve body is actuated by a lever, which by means of a diaphragm responds to a negative pressure on the receiving side. wherein the return force is generated by a coil spring. The coil spring acts through the return force either directly on the lever or is connected to a diaphragm. which after the build-up of the opening pressure is drawn to the initial position by means of the spring.

När ingen avlastning sker på tryckreduceringssidan hos dessa ventiler och sålunda övertryck råder trycks ventilkroppen av undertrycket mot ventilsätet. När ett undertryck uppstår pä tryckreduceringssidan till följd av en belastning, deformeras membranet genom detta undertryck. varvid det deformerade mem- branet trycker på änden av ventilkroppens manöverarm. Ventil- kroppen pressas därför bort från sitt säte så att gas. exem- pelvis luft. till följd av övertrycket strömmar genom venti- len. Trycket reduceras genom strypning. nämligen till följd av skillnaden mellan undertrycket på förbrukningssidan och åter- gångskraften. Ett analogiskt utförande med de ovannämnda pa- tentskrifterna beskrives även i den franska patentskriften 2 450 615. Det handlar härvid om ett utförande som använder denna ventiltyp för den ena av två regleringssteg hos manöv- reringen. nämligen det vid masken anordnade steget.When no relief occurs on the pressure reducing side of these valves and thus overpressure prevails, the valve body is pressed by the negative pressure against the valve seat. When a negative pressure arises on the pressure reducing side as a result of a load, the membrane is deformed by this negative pressure. wherein the deformed diaphragm presses on the end of the control body of the valve body. The valve body is therefore pushed away from its seat so that gas. for example air. due to the overpressure flows through the valve. The pressure is reduced by throttling. namely due to the difference between the negative pressure on the consumption side and the return force. An analogous embodiment with the above-mentioned patents is also described in French Patent Specification 2,450,615. This is an embodiment which uses this valve type for one of two control steps of the operation. namely the step arranged at the mask.

Alla dessa konventionella lösningar är emellertid oanvändbara för en enstegsmanövreríng. eftersom förenklingen i form av mindre utväxlingsförhällande hos hävstången skulle inverka ne- gativt på ventilens funktion. Ett mindre hävstängsförhållande skulle ej klara av att hålla ventilkroppen i öppet tillstånd vid ett inloppstryck av 10-30 MPa. och eventuellt skulle ar- betsundertrycket över huvud taget icke öppna ventilen. Med analoga särdrag utmärker sig även ett annat förenklat utföran- de enligt den amerikanska patentskriften US-A-4 337 766. där spiralfjädern är ersatt av ett membran. Trots förenklingen be- står bristen hos detta förslag. förutom de vidare beskrivna 10 15 20 25 30 35 469 8'?6 nackdelarna. i risken med utmattning och nedslitning av mem- branet. vilket år ofrånkomligt.However, all of these conventional solutions are unusable for one-step operation. since the simplification in the form of a smaller gear ratio of the lever would have a negative effect on the function of the valve. A smaller lever ratio would not be able to keep the valve body in the open state at an inlet pressure of 10-30 MPa. and possibly the working negative pressure would not open the valve at all. With analogous features, another simplified embodiment according to U.S. Pat. No. 4,337,766 is also distinguished, in which the coil spring is replaced by a diaphragm. Despite the simplification, the shortcoming of this proposal remains. in addition to the further described 10 15 20 25 30 35 469 8 '? 6 disadvantages. in the risk of fatigue and wear of the membrane. which year is inevitable.

Den grundläggande nackdelen hos den tvåstegiga strypventilen består i att antalet reglerorgan fördubblas därigenom och att även sannolikheten för driftstörningar och kostnaderna för un- derhåll därmed blir större. På vägen till en förenkling av en enstegsventil utgör alltså den tvåstegíga reduceringsventilen en ojämförbar lösning. Kända idéer, vilka bygger på en kombi- nation av en hävstångsmekanism och i regel en spiralfjäder. leder dessutom till en förstoring av ventilens tjocklek, vil- ket är en nackdel vid andningsapparater.The basic disadvantage of the two-stage throttle valve is that the number of control means is thereby doubled and that the probability of operational disturbances and the costs for maintenance are thus increased. On the way to a simplification of a one-stage valve, the two-stage reduction valve thus constitutes an incomparable solution. Known ideas, which are based on a combination of a lever mechanism and usually a coil spring. also leads to an increase in the thickness of the valve, which is a disadvantage of respirators.

Genom den brittiska patentskriften 1 593 871 är det känt att påverka en reduceringsventil medelst en plan bladfjäder. Blad- fjädern är utförd som en elastisk hävstång av fjäderstål, vil- ken medelst sin ena ände anligger tätt mot en öppning. vilken därigenom hälles stängd. Återgångskraften hos bladfjädern är i slutfasen av anliggningen understödd av en magnet. vilken tillförsäkrar en riktig och tät anliggning. Med hänsyn till att det erfordras en magnet för att åstadkomma anliggningen lämpar sig uppenbarligen denna typ av reduceringsventil enbart för reduktion av små övertryck. eftersom ingen magnet vore lämpad att hälla emot ett övertryck av tiotals MPa. Dessutom är denna ventil utrymmeskrävande.It is known from British Patent Specification 1,593,871 to actuate a reducing valve by means of a flat leaf spring. The leaf spring is designed as an elastic lever made of spring steel, which by means of one end abuts tightly against an opening. which is thereby kept closed. The return force of the leaf spring is in the final phase of the abutment supported by a magnet. which ensures a correct and tight bearing. In view of the fact that a magnet is required to effect the abutment, this type of reduction valve is obviously only suitable for the reduction of small overpressures. since no magnet would be suitable for pouring against an overpressure of tens of MPa. In addition, this valve is space consuming.

Genom den tjeckoslovakiska patentskriften AO 250 347 föreslås en reduceringsventil med bladfjädermanövrering. där manöver- donet består av en skål och ett membran. varvid en utböjd bladfjäder är monterad i skålen med en utloppsöppning. vilken utböjda bladfjäder är fäst med den ena änden i skålen och med den andra skälen är förbunden med ventilen. varvid ventilen anligger mot ett säte mellan ett rum med inloppstryck och ett rum med reducerat tryck. Denna lösning är enkel och kräver mi- nimalt utrymme. Liksom varje anordning av detta slag med ett medelst ett membran slutet arbetsrum erfordrar detta utförande emellertid en noggrann tíllslutning av periferin av membranet, vilken kan fullkomligt tätas med mycket stor svårighet. 10 15 20 25 30 35 469 .876 Uppfinningen utgår från lösningen enligt den tjeckoslovakiska patentskriften A0 250 347 och har till uppgift att förbättra avtätningen vid rengöring och underhåll av ventilen samt yt- terligare minska storleken.The Czechoslovak patent specification AO 250 347 proposes a reduction valve with leaf spring actuation. where the actuator consists of a bowl and a diaphragm. wherein a bent leaf spring is mounted in the bowl with an outlet opening. which bent leaf spring is attached to one end of the cup and to the other ends is connected to the valve. wherein the valve abuts a seat between a chamber with inlet pressure and a chamber with reduced pressure. This solution is simple and requires minimal space. Like any device of this type with a working space closed by means of a membrane, however, this design requires a careful closure of the periphery of the membrane, which can be completely sealed with very great difficulty. The invention is based on the solution according to the Czechoslovak patent specification A0 250 347 and has the task of improving the seal during cleaning and maintenance of the valve and further reducing the size.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att en med un- dertryck päverkbar reduceríngsventil med en utböjd bladfjäder. vilken med ena änden är förbunden med en ventilkropp, som anligger mot ett ventilsäte mellan ett run ned inloppstryck och ett rum med reducerat tryck. innefattar minst en nanöverbladfjäder. son är anordnad i en säck av elastiskt material. vilken nan- överbladfjäder är fäst på en hållare vid den andra. från på- verkningsänden för ventilkroppen fränvända ände. vilken hälla- re är fast förbunden med ventilsätet. varvid säcken är gastätt förbunden med ventilsätet och har sitt innerrun anslutet till utloppet med reducerat tryck.This object is solved according to the invention by a pressure-actuable reducing valve with a bent leaf spring. which at one end is connected to a valve body which abuts against a valve seat between a run down inlet pressure and a chamber with reduced pressure. comprises at least one nanover leaf spring. son is arranged in a bag of elastic material. which nan leaf top spring is attached to one holder at the other. from the actuating end of the valve body facing away. which holder is fixedly connected to the valve seat. wherein the bag is gas-tightly connected to the valve seat and has its inner run connected to the outlet with reduced pressure.

Vid detta utförande avkänner bladfjädern det tryck ned vilket den genom undertrycket sammandragande säcken verkar på den- samma, och genom att fjädern utplanas till plan forn överför den detta tryck vidare till ventilkroppen. Ventilkroppen pres- sas därvid bort frän ventilsätet not inloppstrycket. Säcken låter sig lätt öppnas för rengöring eller service och kan lätt och enkelt åter tillslutas, varvid dess natur möjliggör påver- kan av bladfjädern från godtycklig sida. Därigenom är det nöj- ligt att använda fler än en bladfjäder.In this embodiment, the leaf spring senses the pressure down which the bag contracting through the negative pressure acts on it, and by flattening the spring to a flat surface, it transmits this pressure further to the valve body. The valve body is then pressed away from the valve seat not the inlet pressure. The bag can be easily opened for cleaning or service and can be easily and simply closed again, whereby its nature enables the leaf spring to be affected from any side. This makes it possible to use more than one leaf spring.

Säcken är gastätt förbunden med ventilsätet exempelvis genon att den är fastlimmad på en rörstuts i vilken ventilsätet är utformat. På liknande sätt kan denna förbindning åstadkommas på analogt sätt som är uppenbart för fackmannen.The bag is gas-tightly connected to the valve seat, for example by being glued to a pipe socket in which the valve seat is formed. Similarly, this connection can be made in an analogous manner obvious to those skilled in the art.

Genom uppfinningen betonas fördelen med ventilen enligt den tjeckoslovakiska patentskriften 250 357 ytterligare genom att ventilen har en plan form. vilken ytterligare framhäves genom bortfallet av skälen. ventilen är utpräglat orienterad i en yta, och höjdutsträckníngen är relativt försumbar. vilket sy- 10 15 20 25 30 35 5 469 876 nes vara mycket fördelaktigt vid andningsapparater av själv- räddningstyp.The invention further emphasizes the advantage of the valve according to the Czechoslovak patent specification 250 357 in that the valve has a flat shape. which is further emphasized by the omission of the recitals. the valve is distinctly oriented in a surface, and the height extension is relatively negligible. which seems to be very advantageous with self-rescue type breathing apparatus.

Enligt ett fördelaktigt utförande av uppfinningen är bladfjäd- rarna två till antalet och är anordnade symmetriskt med avse- ende på hållaren. Eftersom känsligheten hos ventilen är pro- portionell mot bladfjäderns yta. fördubblas denna genom an- vändningen av två bladfjädrar. vilka är förbundna med en ge- mensam ventilkropp. Eventuellt är det möjligt att minska ven- tilytan till hälften vid ett konstant öppningstryck.According to an advantageous embodiment of the invention, the leaf springs are two in number and are arranged symmetrically with respect to the holder. Because the sensitivity of the valve is proportional to the surface of the leaf spring. this is doubled by the use of two leaf springs. which are connected to a common valve body. It may be possible to reduce the valve surface to half at a constant opening pressure.

Företrädesvis är säcken i och för rengöring och underhåll ut- formad så. att den uppvisar en monteringsöppning, som på sin ena sida bildas genom omvikníng av kanterna över en stav i en elastisk hylsa. Den elastiska hylsan av exempelvis legerat stål fastklämmer elastiskt de båda kring staven omlindade kan- terna och tillsluter säcken hermetiskt.Preferably, the bag is designed as such for cleaning and maintenance. that it has a mounting opening, which on its one side is formed by folding the edges over a rod in an elastic sleeve. The elastic sleeve of, for example, alloy steel elastically clamps the two edges wrapped around the rod and closes the bag hermetically.

Fastän det är fördelaktigt att anordna absorbatorn vid långsi- dan av säcken och ansluta dess utlopp direkt till en muff hos säcken, är enligt ett ytterligare särdrag hos uppfinningen ut- loppet för det låga trycket anordnat vid den bladfjäderns yta mitt emot liggande sidan av säcken. Detta utlopp kan i princip vara anordnat godtyckligt mellan inloppsöppningen för det höga trycket och den motsatta änden av säcken.Although it is advantageous to arrange the absorber at the long side of the bag and connect its outlet directly to a sleeve of the bag, according to a further feature of the invention the outlet for the low pressure is arranged at the surface of the leaf spring opposite the side of the bag. This outlet can in principle be arranged arbitrarily between the inlet opening for the high pressure and the opposite end of the bag.

Säckrummet tjänar företrädesvis som säck för en andningsappa- rat, som bildar förrådsrummet för andningsmediet. Med begrep- pet "utloppet för det lägre trycket" menas alltså avgivnings- öppningen för det medium. som skall andas. varvid vid den ef- terföljande utandningen genom absorbatorn det utandade mediet åter införes i säcken genom denna öppning för det lägre tryc- ket. Här står det till förfogande för ytterligare inandning. eventuellt med tillsats av ytterligare medium med reducerat tryck genom ventilen enligt uppfinningen.The bag compartment preferably serves as a bag for a breathing apparatus, which forms the storage compartment for the breathing medium. The term "outlet for the lower pressure" thus means the discharge opening for the medium. to breathe. whereby during the subsequent exhalation through the absorber the exhaled medium is re-introduced into the bag through this opening for the lower pressure. Here it is available for further inhalation. optionally with the addition of additional medium with reduced pressure through the valve according to the invention.

Utföringsformer av föreliggande uppfinning beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar. På vilka 10 15 20 25 30 35 469 876 6 fig. l är en schematisk sektion genom säcken med reducerings- ventilen enligt uppfinningen. fig. 2 är en sektion genom säcken i fig. 1. som visar till- slutningen av monteringsöppningen hos säcken enligt uppfinnin- gen. och fig. 3 är en schematisk sektion genom ett ytterligare utföran- de av uppfinningen med två symmetriskt anordnade manöverblad- fjädrar.Embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. In which Fig. 1 is a schematic section through the bag with the reduction valve according to the invention. Fig. 2 is a section through the sack of Fig. 1 showing the closure of the mounting opening of the sack according to the invention. and Fig. 3 is a schematic section through a further embodiment of the invention with two symmetrically arranged operating leaf springs.

Såsom klart framgår i fig. 1 är en manöverbladfjäder 1 anord- nad i en säck 2 av elastiskt. antistatískt material och fäst i en hållare 6 vid den manöveränden 4 för en ventilkropp 5 mot- satta änden 3. Hällaren 6 är fast förbunden med ett ventilsäte 7. varvid säcken är hermetiskt förbunden med ventilsätet 7 och dess inre rum 8 anslutet till ett utlopp 9 för det reducerade trycket eller för lågt tryck.As is clear from Fig. 1, a control leaf spring 1 is arranged in a bag 2 of elastic. antistatic material and attached to a holder 6 at the operating end 4 of a valve body 5 opposite the end 3. The holder 6 is fixedly connected to a valve seat 7. the bag being hermetically connected to the valve seat 7 and its inner space 8 connected to an outlet 9 for the reduced pressure or for low pressure.

Inloppstrycket i ledningen 14 trycker ventilkroppen 5 mot ven- tilsätet 7 och häller ventilen stängd. När ett undertryck upp- står i det inre utrymmet 8 hos säcken 2 sammandrages säcken 2 och undertrycket överföres på bladfjädern 1. Den utböjda blad- fjädern, som har en förspänning i det utböjda läget. utplanas genom det tryck som utövas av säcken 2 på dess arbetsyta, var- vid fjädern förlänges så att ventilkroppen 5 förskjutes bort från sätet 7 mot inloppstrycket. När undertrycket upphör att verka eller när det sjunker under den kraft som motsvarar bladfjäderns elastícitet. återställes bladfjädern 1 till den ursprungliga utböjda formen genom kombinationen av inlopps- trycket och den egna elasticiteten, varvid ventilen stänges.The inlet pressure in the line 14 presses the valve body 5 against the valve seat 7 and keeps the valve closed. When a negative pressure arises in the inner space 8 of the bag 2, the bag 2 contracts and the negative pressure is transmitted to the leaf spring 1. The bent leaf spring, which has a bias in the bent position. flattened by the pressure exerted by the bag 2 on its working surface, whereby the spring is extended so that the valve body 5 is displaced away from the seat 7 towards the inlet pressure. When the negative pressure ceases to act or when it falls below the force corresponding to the elasticity of the leaf spring. the leaf spring 1 is restored to its original bent shape by the combination of the inlet pressure and its own elasticity, whereby the valve is closed.

I fig. 1 visas utloppet 9 för det lägre trycket beläget mitt emot ledningen 14. Vid en syrgasandningsapparat med en absor- bator är det fördelaktigt om utloppet för det lägre trycket är anordnat pä sidan av säcken 2 mitt emot bladfjäderns yta. Det- ta utförande visas med streckade linjer i fig. 1 i form av ett utlopp 9'.Fig. 1 shows the outlet 9 for the lower pressure located opposite the line 14. In an oxygen breathing apparatus with an absorber, it is advantageous if the outlet for the lower pressure is arranged on the side of the bag 2 opposite the surface of the leaf spring. This embodiment is shown in broken lines in Fig. 1 in the form of an outlet 9 '.

Såsom framgår i fig. 2 har säcken 2 en monteringsöppning 10. som på ena sidan bildas genom omvikning av kanterna ll över en v: 10 15 20 25 30 35 7 469 876 stav 12 i en elastisk hylsa 13. Efter demontering av den elas- tiska hylsan kan man rengöra det inre av säcken. Säcken kan enkelt äter hermetiskt tillslutas genom omvikning av kanterna ll runt staven 12 och genom påsättning av den elastiska hylsan 13.As shown in Fig. 2, the bag 2 has a mounting opening 10. which on one side is formed by folding the edges 11 over a wall 12 in a elastic sleeve 13. After disassembling the elastic The inside of the bag can be cleaned. The bag can easily be hermetically sealed by folding the edges 11 around the rod 12 and by fitting the elastic sleeve 13.

Det är fördelaktigt om manöverprincipen för bladfjädern ut- nyttjas av säcken för påverkan av två fjädrar. Enligt det i fig. 3 visade utförandet är två bladfjädrar la och lb med sina ändar 3a och 3b anordnade symmetriskt på en gemensam hållare 6. Dess manöverändar 4a, 4b anligger mot en gemensam ventil- kropp 5. Arbetsytan hos bladfjädern fördubblas därigenom. var- vid ventilen öppnas redan vid ett litet undertryck i det inre rummet 8 och arbetar med större känslighet än det första ut- förandet av uppfinningen.It is advantageous if the operating principle for the leaf spring is used by the bag to actuate two springs. According to the embodiment shown in Fig. 3, two leaf springs 1a and 1b with their ends 3a and 3b are arranged symmetrically on a common holder 6. Its operating ends 4a, 4b abut against a common valve body 5. The working surface of the leaf spring is thereby doubled. wherein the valve opens already at a small negative pressure in the inner space 8 and works with greater sensitivity than the first embodiment of the invention.

Reduceringsventilen enligt uppfinningen lämpar sig framför allt för självräddningsandningsapparater. Den möjliggör en en- kel enstegspåverkan, och med hänsyn till placeringen i en säck med minimalt platsbehov kan den med en syrgasflaska gemensamt anbringas i ett hus. som är fäst på användarens kropp medelst remmar. Den lämpar sig framför allt för ett inloppstryckomräde upp till 40 MPa.The reduction valve according to the invention is particularly suitable for self-rescue breathing apparatus. It enables a simple one-step impact, and with regard to the placement in a bag with minimal space requirements, it can be jointly mounted in a housing with an oxygen bottle. which is attached to the user's body by means of straps. It is especially suitable for an inlet pressure range up to 40 MPa.

Likaså kan uppfinningen användas för varje annat ändamål för vilken den är nödvändig för att reducera inloppstrycket på ut- loppssidan genom en manövrering medelst undertrycket. Känslig- heten och arbetsområdet hos ventilen kan inställas inom vida gränsen tack vare formen och materialet hos bladfjädern. dvs genom dess yta. genom storleken på utböjningen, genom tjock- leken hos utgångsmaterialbandet och genom elasticiteten hos det valda materialet. Exempelvis kan bladfjädern framställas av härdad Dural eller av legerat stål. För särskilda använd- ningsändamål kan bladfjädern likaså framställas av laminerad plast.Likewise, the invention can be used for any other purpose for which it is necessary to reduce the inlet pressure on the outlet side by an actuation by means of the negative pressure. The sensitivity and working range of the valve can be set within the wide range thanks to the shape and material of the leaf spring. ie through its surface. by the size of the deflection, by the thickness of the starting material band and by the elasticity of the selected material. For example, the leaf spring can be made of hardened Dural or alloy steel. For special uses, the leaf spring can also be made of laminated plastic.

Claims

10 15 20 25 8 Patent claims

1. Pressurized control valve with a bent leaf spring, which at one end is connected to a valve body, which abuts a valve seat between a chamber with inlet pressure and a chamber with reduced pressure, characterized in that at least one operating leaf spring (1) is arranged in a sack (2) of an elastic material, the other end (3) of the spring, which is turned away from the operating end (4) of the valve body (5), being fastened to a holder (6), which is fixedly connected to the valve seat (7), the bag (2) being gas-tightly connected to the valve seat (7) and having its inner space (8) connected to the outlet (9) for the lower or reduced pressure.

2. Reducing valve according to claim 1, characterized in that two bent operating leaf springs (1a, 1b) are arranged symmetrically relative to the holder (3), which springs with their corresponding ends (4a, 4b) are connected to a common valve body (5).

Reduction valve according to claim 1 or 2, characterized in that the bag has a mounting opening (10), which on one side is formed by a folding of the edges (11) over a rod (12) in an elastic sleeve (13) .

4. Reduction valve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the outlet opening (9 ') for the reduced pressure is arranged on the side of the bag (2), which is located opposite the surface of the leaf spring. f »'V»