SE500188C2 - Termomekanisk reglerventil - Google Patents

Description

(fi L.) 10 15 20 25 30 35 (L) Û .- r fif; !L.

C Upgfinningens ändamål Ändamålet med uppfinningen är således att åstadkomma en på termomekanisk väg reglerande ventil som utan styrning utifrån och endast i beroende av temperaturerna hos två ventilen tillförda fluider (strömningsmedier) automatiskt (genom ventilens egen inneboende regleringsverkan) kan inreglera fluidtillförseln via ventilen så att endast fluiden med exempelvis den högre temperaturen kommer att tillföras, eller, vid lika temperatur hos båda fluiderna, så att sam- tidig tillförsel sker av exempelvis lika stora flöden av bägge fluiderna. Ovannämnda ändamål uppnås och problemet löses genom att den inledningsvis angivna reglerventilen uppvisar de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen. Ännu ett ändamål är att erhålla en enkel och tillförlitlig ventil vilken kan utnyttja väl beprövade termostater, var- igenom kostnaden för den komplexa regleringen kan hållas nere.

Ytterligare ett ändamål är att erhålla en ventil vars ventil- stängningskropp enkelt kan regleras med två motställda ter- mostatiska styrdon på så sätt, att även om de båda inloppen utsättes för likartad förändring av temperaturen påverkas ej ventilstängningskroppens läge i ventilhuset, och därmed påverkas ej flödet. Endast en förvridning av ventilstäng- ningskroppen sker vid likartad temperaturförändring i in- loppen, och med en enkel cylindrisk ventilstängningskropp bibehålles flödet oförändrat.

Nämnda ändamål uppnås genom de föredragna utföringsformer och vidareutvecklingar av reglerventilen enligt uppfinningen som framgår av de osjälvständiga kraven 2-9.

Problemet, som ligger till grund för uppfinningen, är sålunda att medelst en såsom reglerventil utförd termomekanisk tempe- raturjämförare åstadkomma avkännande och jämförelse av tempe- raturerna hos de ventilen tillförda fluiderna, så att ventil- 10 15 20 25 30 35 ' *PT 3 <1 flßß 1.-- , w' .- - - -Vvv !~.-v stängningskroppen i beroende härav omställes till ett sådant läge i ventilkamaren, att endast inloppet för den ena flui- den (exempelvis den varmare) till ventilkammaren hålls öppet, medan ett andra inlopp för tillförseln av den andra fluiden (i så fall den kallare) hålls stängt när fluiderna har skilda temperaturer. Om fluiderna skulle visa sig ha lika temperatur skall ventilens respektive inlopp bibehållas öppna företrä- desvis i lika hög grad.

En reglerventil enligt uppfinningen har alltså ett par fluid- inlopp på motsatta sidor av ventilhuset, varvid i vartdera inloppet finns ett särskilt temperaturavkännande ställdon som via ett tillhörande rörelseöverföringselement påverkar ven- tilstängningskroppen och omställer densamma till det av temperaturjämförelsen betingade läget i ventilkamaren. Såsom temperaturavkännande ställdon kan exempelvis användas termo- mekaniska termostater, såsom vaxtermostater eller bimetall- termostater.

Den ventilstängningskroppen innehållande kamaren i ventil- huset har företrädesvis ett i huvudsak ovalt tvärsnitt med en minsta diameter något överstigande diametern hos den före- trädesvis cylindriska ventilstängningskroppen.

Om ställdonens tillhörande rörelseöverföringselement är ledat kopplade till ställdonen får man en konstruktion som i viss utsträckning är okänslig för i och för sig oönskad snedställ- ning av respektive ställdon i dess omgivande inloppshus.

Med speciellt ett utförande enligt kravet 5 uppnås en viss läckströmning från det i och för sig av ventilstängningskrop- pen stängda inloppet till ventilhusets utlopp. Denna begrän- sade förutsedda läckströmning har till uppgift att säkerstäl- la att ställdonet i det stängda inloppet får möjlighet att tämligen snabbt reagera för en temperaturändring i detta inlopp. Vid avsaknad av sådan läckströmning skulle ställdonet annars inte reagera för ändrad temperatur hos fluiden upp- ströms det stängda inloppet förrän hela den stående fluidvo- lymen i detta inlopp antagit den nya ändrade temperaturen.

CY! i _ C Ü) 10 15 20 25 30 35 4 - Speciellt ventilhusets centrala kamarhus (vari ventilstäng- ningskroppen är rörligt anordnad) kan lämpligen vara tillver- kat av polymer-material, såsom plast.

I krav 9 föreslås ett speciellt utförande där såväl det kamaren tillslutande huslocket som utloppshuset vid kama- rens motsatta ände är tillverkade av friktionsnedsättande material, exempelvis fluorplast, såsom Teflon. Alternativt kan huslocket och utloppshuset vara tillverkade av andra material som dock är belagda med lämpligt friktionsnedsät- tande material på sina invändiga, till ventilstängningskrop- pen angränsande ytor. Med dessa materialval uppnås reducerad friktion mellan insidorna av den ventilstängningskroppen upptagande kammarens väggar och ventilstängningskroppens därtill angränsande eller anliggande ändytor.

I sitt grundutförande hänför sig uppfinningen alltså till en termomekanisk reglerventil med inneboende förmåga att fort- skridande jämföra temperaturerna hos fluidströmmarna genom ventilhusets båda inlopp, och såsom resultat därav åstadkoma omställning av ventilstängningskroppen resulterande i stäng- ning av det ena inloppet under öppethållande av det andra.

Ventilens båda ställdon är härvid via rörelseöverföringsele- menten (som kan vara vinklade stötstänger) kopplade till diametralt motstående ställen hos den företrädesvis cylind- riska ventilstängningskroppen. När ställdonen avkänner samma temperatur hos fluiderna i de båda inloppen förblir ventil- stängningskroppen stående centralt i ventilkamaren så att strömning kan ske från båda inloppen via kammaren till ut- loppet. Om fluidtemperaturen i det första inloppet i stället visar sig vara högre än i det andra inloppet så åstadkomer ställdonen en sådan omställning av ventilstängningskroppen att det andra inloppet stängs. Detta sker genom att ställ- donet i det första inloppet åstadkomer omställning av ven- tilstängningskroppen kring den punkt där det andra ställdo- nets rörelseöverföringselement är ledförbundet med ventil- stängningskroppen. 10 15 20 25 30 35 5 _ Om i stället det andra inloppet innehåller fluid som är varmare än fluiden i det första inloppet så åstadkommer reglerventilen på motsvarande sätt en stängning av det första inloppet. I fall bägge inloppen innehåller fluid med samma temperatur så komer ställdonen att påverka ventilstängnings- kroppen lika mycket från motsatta håll vilket medför att densama vrider sig kring sin centrala mittlinje utan att för den skull förflyttas till kontakt med sätet vid någotdera inloppets mynning i ventilkammarväggen. Resultatet blir då att båda inloppen kvarstår i öppen förbindelse med kammaren och därigenom med det gemensama utloppet från densamma.

En termomekanisk reglerventil enligt uppfinningen kan finna ett flertal användningar, inte minst för motorfordon, såsom bilar och bussar. Den kan exempelvis användas tillsammans med en värmeackumulator eller en bensinvärmare i ett fordon eller helt allmänt för temperaturreglering. Speciellt för fordon där energilagring sker med en värmeackumulator torde ett förbättrat inkopplingssystem kunna uppnås vid användande av en termomekanisk reglerventil enligt uppfinningen.

I samband med ett dylikt värmeackumulatorsystem kan ventilen användas så att fordonskupên värms primärt, utan att vattnet från ackumulatorn kyls i motorblocket. Detta innebär att "klimatet" i fordonet prioriteras framför en optimal reduk- tion av avgasemissionerna. Eftersom motorn inte kan kylas av värmeväxlarkretsen så kommer uppvärmningstiden att förkortas även med denna uppkoppling. Vid sådan klimat-prioritering kan motorn uppvärmas via motoroljan med en oljevärmeväxlare på värmeväxlarkretsen, så att varm motorolja direkt tillföres motorns lager vid kallstart med hjälp av motorns oljepump.

Alternativt kan man i stället tänka sig att inkoppla ventilen så att motorn värms primärt, vilket innebär att lägsta möj- liga avgasemissioner prioriteras. Reglerventilen enligt uppfinningen erbjuder också andra möjligheter eftersom "energireserven" därigenom kan bli avsevärt större enär värmeuttaget är lägre då endast kupén eller endast motorn primärt värms upp. Eftersom energireserven ökar förkortas automatiskt uppladdningstiden. Sålunda kan till exempel 10 15 20 25 30 35 5 'Q värmeackumulatorns elektriska cirkulationspump startas med en timer för kupêuppvärmning motsvarande den som sker med en särskild bensindriven värmare. Om den termostatiska regler- ventilen kopplas ihop med en sådan bensindriven värmare kan hela värmareffekten användas till kupéuppvärmning under den tid det tar tills motorn uppnår sin önskade arbetstemperatur motsvarande temperaturen i ackumulatorn.

Kort beskrivning av ritningsfiggrerna Uppfinninen skall nu ytterligare förklaras och belysas under hänvisning till på den bifogade ritningen visade utförings- exempel.

För ritningsfigurerna gäller att: fig. 1 och fig. 2 visar mycket schematiskt ett axiellt snitt respektive ett radiellt snitt genom en termomekanisk regler- ventil enligt uppfinningen, fig. 3 visar i planprojektion en hopmonterad reglerventil enligt uppfinningen, fig. 4 visar ett tvärsnitt genom ventilen enligt fig. 3, vid linjen IV-IV, och fig. 5 visar ett axiellt snitt vid linjen V-V i fig. 4.

Beskrivning av utföringsexempel Hänvisning sker först till den schematiska utföringsformen i fig. 1-2. Den där visade termomekaniska reglerventilen 2 omfattar ett ventilhus 4 med en inre kammare 6 innehållande en cylindrisk ventilstängningskropp 8. Ventilhuset 4 är försett med ett första fluidinlopp 10 på ventilhusets 4 ena sida, ett andra fluidinlopp 12 på den motstående sidan av ventilhuset, samt ett centralt placerat fluidutlopp 14 vid kamarens 6 ena ände. I kammaren 6, som således står i för- bindelse med inloppen 10, 12 och utloppet 14, är ventilstäng- ningskroppen 8 rörligt anordnad för reglering av förbindelsen mellan inloppen och utloppet. För jämförelse av temperaturer- na hos de två fluidströmar som tillföres kammaren 6 via inloppen 10, 12 är i vartdera inloppet anordnat ett tempera- 10 15 20 25 30 35 7 'tï turavkännande ställdon 16 respektive 18. Dessa ställdon har såsom vinklade stötstänger 20, 22 utförda rörelseöverförings- element som vid sina inre ändar är kopplade till ventilstäng- ningskroppen 8 medelst leder 24 och 26 som är placerade diametralt motstående på motsatta sidor av en mittvägg 28 hos ventilstängningskroppen 8.

I beroende av den i respektive inlopp 10 och 12 avkända fluidtemperaturen så förskjuts stötstängerna 20, 22 vid ökande temperatur i riktning ut från respektive ställdon varigenom ventilstängningskroppens 8 läge i kammaren 6 kan ändras så att kroppen förflyttas till anliggning mot husets 4 insida vid mynningen till ettdera av inloppen 10 och 12.

Husets 4 insida bildar därvid ventilsäten 30, 32 i området av mynningarna till inloppen 10 och 12. När ställdonet 16 avkän- ner en högre fluidtemperatur i inloppet 10 än ställdonet 18 avkänner i inloppet 12 så blir resultatet att ventilstäng- ningskroppen 8 förflyttas åt höger i fig. 1-2 under vridning kring leden 26 ända tills kroppen 8 med sin mantelyta kommer till anliggning mot sätet 32 och därigenom stänger inloppet 12. Kamaren 6 i ventilhuset 4 har såsom framgår av fig. 2 ett i huvudsak ovalt tvärsnitt och kamaren har sin längdaxel anordnad vinkelrätt mot fluidinloppens 10, 12 längdriktning- ar. Såsom visas i fig. 1 är dessa båda längdriktningar in- bördes parallella, och såsom visas i fig. 2 så ligger ställ- donen 16, 18 i ett plan innehållande ventilstängningskroppens 8 mittlinje. För att underlätta förskjutningen av den cylin- driska ventilstängningskroppen så kan kammarens i huvudsak ovala tvärsnitt vara svagt format som en åtta, med en midja i höjd med ventilstängningskroppens mittläge. När exempelvis ställdonet 18 utsättes för ökande temperatur så förskjuter stötstången 22 den cylindriska ventilkroppen 8 så, att denna vrider sig runt leden 24, varigenom ventilstängningskroppen kommer att rulla mot kamarens 6, i figur 2 och 4, övre vänstra vägg fram mot sätet 30.

Hänvisning sker nu i stället till den i fig. 3-5 mer i detalj visade utföringsformen av en reglerventil enligt uppfin- ningen. De delar hos reglerventilen i fig. 3-5 som äger 10 15 20 25 30 35 8 motsvarighet hos ventilen i fig. l-2 har betecknats med samma hänvisningsbeteckningar som i fig. 1-2.

Såsom speciellt klart framgår av fig. 4 och 5 så utgör ven- tilstängningskroppen 8 en cylindrisk, ihålig, burkliknande kropp med centralt placerad mittvägg 28. Denna burkliknande kropp 8 har sina motsatta ändar tillslutna medelst ändlock 34, 36. Ställdonens 16, 18 stötstänger 20, 22 sträcker sig in i den burkliknande ventilstängningskroppen 8 genom slitsar 38, 40 i kroppens mantelvägg 42.

Ställdonen 16, 18 har en från den bakre änden utskjutande infästningstapp 44 som är fastlåst i ett i respektive inlopp 18 via en led 48 sammankopplade med respektive stötstång 20 och insatt fäste 46. Vid sina främre ändar är ställdonen 16, 22. Såsom framgår av fig. 4 så omfattar ventilhuset 4 ett centralt kamarhus 50 som på motstående sidor uppbär inlopps- hus 52 och 54 som är fastskruvade vid kammarhuset 50. I sina yttre ändar är inloppshusen 52, S4 försedda med påskruvbara ändnipplar 56 med en rörformig anslutningsstos 58.

Ventilstängningskroppens 8 mittvägg 28 bildar skiljevägg mellan två läckkammare 60 och 62 inuti kroppen, varvid i mittväggen 28 och i ändlocket 34 finns genomgående läckström- ningshål 64 respektive 66. Via slitsarna 38, 40, kamrarna 60, 62, hålen 64 samt hålen 66 bildas läckströmningsbanor från respektive inlopp via det inre av ventilstängningskroppen 8 ut till utloppet 14 som utgörs av ett vid kammarhusets 50 ena ände fäst utloppshus 68. Vid den motsatta änden av kammar- huset 50 finns ett där fastskruvat huslock 70. Såväl hus- locket 70 som utloppshuset 68 kan lämpligen vara tillverkade av ett friktionsnedsättande material, såsom Teflon. Alterna- tivt kan huslocket och utloppshuset vara tillverkade av andra material som är belagda med ett dylikt friktionsnedsättande material, exempelvis en fluorplast. Genom att de inre vägg- ytor hos kammaren 6 vilka angränsar till eller anligger mot ventilstängningskroppens 8 ändlock 34, 36 är framställda av eller belagda med friktionsnedsättande material kan ventil- stängningskroppen lätt och med ringa friktion omställas, 9 d.v.s. förskjutas och vridas inuti kamaren 6 med hjälp av ställdonens 16, 18 via stötstängerna 20, 22 förmedlade om- ställningskrafter.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 \ (_ a) CL) r 10 ' Patentkrav

1. Reglerventil (2) omfattande ett med ett första fluidinlopp (10) och ett fluidutlopp (14) försett ventilhus (4) vari finns en kamare (6) som står i förbindelse med inloppet och utloppet, i vilken kammare en ventilstängningskropp (8) är rörligt anordnad för reglering av förbindelsen mellan inlop- pet (10) och utloppet (14), k ä n n e t e c k n a d av att på en till det första fluidinloppet (10) motstående sida är ventilhuset (4) försett med ett andra i förbindelse med kamaren stående fluidinlopp (12), varvid för jämförelse av temperaturerna hos två skilda fluidströmar, som tillföres kamaren (6) via var sitt av inloppen, är i vartdera inloppet anordnat ett temperaturavkännande ställdon (l6; 18), som är försett med ett med ventilstängningskroppen (8) förbundet rörelseöverföringselement (20; 22) vars läge i huset ställ- donet är inrättat att styra i beroende av sin avkända tempe- ratur, och att de båda rörelseöverföringselementen (20; 22) har sina från ställdonen bortvända ändar ledat (24; 26) kopplade till ventilstängningskroppen för manövrering av densamma i kammaren.

2. Reglerventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ventilhusets kamare (6) uppvisar ett i huvudsak ovalt tvärsnitt och har sin längdaxel anordnad vinkelrätt mot respektive fluidinlopps (l0; 12) längdriktning, varvid ven- tilstängningskroppen (8) utgör en åtminstone delvis ihålig kropp med företrädesvis cylindrisk mantelutsida.

3. Reglerventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att de båda fluidinloppens (l0; 12) längdriktningar är inbördes parallella i ett dem upptagande plan innehållande kammarens (6) längdaxel.

4. Reglerventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att ventilstängningskroppen utgör en företrädesvis cylindrisk, ihålig, burkliknande kropp (8) med en centralt placerad mittvägg (28) belägen emellan burkkroppens ändar vilka är tillslutna genom med mittväggen parallella ändlock 10 15 20 25 30 35 ) f! 'C z v", 3 \.- Ä) rffï Jb” ll f _ 'L < (34, 36), varvid ställdonens (16: 18) rörelseöverföringsele- ment utgör vinklade stötstänger (20; 22) som sträcker sig in i den burkliknande kroppen genom slitsar (38; 40) i dennas mantelvägg (42) belägna vid motsatta sidor av mittväggen (28).

5. Reglerventil enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att ventilstängningskroppens (8) mittvägg (28) bildar skilje- vägg mellan två läckkamare (60, 62) inuti kroppen, varvid i mittväggen och i åtminstone det ena ändlocket (34) finns genomgående läckströmningshål (64; 66).

6. Reglerventil enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d av att stötstängerna är ledat (48) kopplade till ställdonen (l6; 18).

7. Reglerventil enligt något av kraven 4-6, k ä n n e - t e c k n a d av att stötstängerna (20; 22) är kopplade till ventilstängningskroppen (8) i området av dennas mittparti, företrädesvis på motsatta sidor av mittväggen (28), varvid kopplingsställena (24; 26) är belägna diametralt motstående och på radiellt avstånd från ventilstängningskroppens axiella mittlinje.

8. Reglerventil enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av att ventilhuset (4) omfattar ett cent- ralt kammarhus (50) som på motstående sidor uppbär inloppshus (52; 54) vari ställdonen (l6; 18) är infästa.

9. Reglerventil enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att kammaren (6) i det centrala kammarhuset (S0) är vid dettas ena ände begränsad av ett huslock (70) och vid kammar- husets axiellt motsatta, andra ände av ett utloppshus (68), varvid såväl huslocket som utloppshuset är tillverkade av friktionsnedsättande material, exempelvis fluorplast, eller är belagda med sådant material på sina invändiga, till ven- tilstängningskroppen (8) angränsande ytor.