SE502647C2 - Passiv trevägs styrventil samt användning därav vid en vätskekretskoppling speciellt i värmekretsar med en behandlingsenhet såsom en värmeväxlare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 502 647 2 relativt hög kostnad. Vidare har konventionella trevägs ventilorgan dålig ventilaktoritet i primär- resp. sekundär- sidan är olika stora.

Den uppfinningsenliga passiva trevägsventilen har en stor fördel gentemot konventionella 3-vägsventiler i det att den inkopplad i en krets av den aktuella arten får en funktion, liknande den för en 3-vägsventil med olika kv-värden, Regleringen av blandningstemperaturen vid port 1 blir nog- grann och snabb även om flödet i primär- resp. sekundär- krets inte är lika stora. 10 15 20 25 30 35 502'e47 3 ventilens till shuntledningen anslutande port anordnad att vara helt stängd då flödet från primärsidan är lika stort som flödet på sekundärsidan. Genom denna stängning i de båda lägena förhindras blandningsförluster resp. oavsikt- liga värmeförluster från värmeväxlaren/behandlingsenheten, till följd av att ett litet flöde läcker igenom anslut- ningsledningen, åtminstone i det fall då flödet genom denna regleras med en flödesvarierbar pump.

Den uppfinningsenliga ventilen som definieras i patent- kraven, inbegriper ett första, ett andra och ett tredje röravsnitt som ansluter till varandra till bildning av en gemensam flödesfördelningskammare vari en ventilklaff är, svängbart monterad för att under inverkan av ett inflöde genom det andra röravsnittet bringas till en position in- vid ett säte som tillhör det tredje röravsnittet och för att under inverkan av ett inflöde genom det tredje rörav- snittet bringas till en position invid ett säte som till- hör det andra röravsnittet, varvid utflödet passerar genom det första röravsnittet. Klaffen är svängbart lagrad i en position som ligger i närheten av det andra och det tredje röravsnittets gemensamma längst i uppströmsriktningen be- lägna del, och sträcker sig mot det första röravsnittet för att inta ett svängningsläge som beror av de relativa flöde- na från det andra och det tredje röravsnittet.

Den uppfunna ventilens ventilklaff är anordnad att kunna bringas till tät anliggning mot de resp. sätena för att helt stänga det tredje röravsnittet resp. det andra rörav- snittet. Därvid kan det andra och det tredje röravsnittet vara riktade så att det tredje röravsnittet helt stänges då flödet genom detta är noll. För att etablera en sådan full- ständig stängning kan speciella stängningsorgan vara an- ordnade att hålla klaffen i stängt läge med en ringa kraft.

I det fall flödet in genom det tredje röravsnittet är lika stort som flödet ut genom det första röravsnittet, skall 502 647 10 15 20 25 30 4 klaffen vara anordnad att helt stänga det andra rörav- snittet. För att med säkerhet etablera detta önskade ar- betssätt kan motsvarande organ vara tillhandahållna i ven- tilen. Dessa organ kan då innefatta en magnetlist e.dyl. vid klaffens periferi, vilken med ringa kraft drar klaffen till tätande kontakt med resp. säte då klaffen/magnetlisten bringats till en position i närheten av det resp. sätet. röravsnittet då flödet i detta är noll, och vidare kan det andra röravsnittet vara helt stängt då flödet är lika stort genom det första och det tredje röravsnittet. 10 15 20 25 30 35 1.11 D IQ Ö\ -ß Q Uppfinningen liksom utföringsformer därav anges i de bi- lagda osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempel- form med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig. 1 visar schematiskt en koppling enligt uppfinningen med en passiv trevägs styrventil enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar visar en annan uppfinningsenlig koppling med uppfinningsenliga ventilen.

Fig. 3, 4 och 5 visar en styrventil enligt uppfinningen i tre arbetspositioner.

Fig. 6 visar en annan utföringsform av ventilen.

Pig. 7 visar en alternativ anordning för att med ringa kraft hålla ventilens tätningsklaff i tätningsingrepp med sitt säte.

Fig. 3 visar en första utföringsform av en passiv trevägs styrventil 10 vilken kan användas exempelvis i kopplingar av den art som illustreras på fig. 1 och 2 varvid kopp- lingen enligt fig. 1 illustrerar reglersituationer där den uppfunna ventilen på gynnsamt sätt finner användning.

En primärkrets 20 är bildad av en anslutningsledning 21 som innehåller en värmeväxlare 23 och en pump 22 som är regler- bar. Anslutningsledningen 21 ligger i serie med sekundär- kretsen 40 som är bildad av en kretsledning 41 vilken inne- håller en pump 42 som kan men inte behöver vara regler- bar, och en värmeväxlare 43, varvid en shuntledning 30 är 10 15 20 25 30 35 502 647 6 anordnad parallell med värmeväxlarna 23 och 43. Ventilen 10 är inkopplad i knutpunkten mellan ledningarna 21, 41 och shuntledningens 30 nedströmsände via sina portar 3, 1 resp. 2.

Man kan anta att värmeväxlaren 23 inbegriper en kylapparat med ett snävt intervall beträffande temperatur dvs. max 16°C, min 14°C. Kylan hämtas från en kylkälla som direkt eller indirekt utgöres av kall uteluft. Kylkällan illustre- ras med värmeväxlaren 23 och dess temperatur varierar be- roende på utomhustemperaturen från +7° till +14°. Detta be- tyder att nödvändigt flöde från primärkretsen 20 för att kyla vätskan i sekundärkretsen 40 varierar mycket kraftigt.

Genom att ventilen 10 har en klaff 14 som är påverkbar av flödena genom portarna 2 och 3, kan ventilen steglöst an- passa sig till flödet genom ventilportarna 2 och 3, varvid pumpen 22 reglerar flödet i primärkretsen, för att över- föra den erforderliga kylan till sekundärkretsen.

Fig. 2 visar ett alternativ till kretsen enligt fig. 1, och fackmannen inser att styrventilen 22' förmår reglera flödet genom ledningen 21 under förutsättning att ledningen på- verkas av ett drivtryck från en huvudpump som kan vara ge- mensam för många shuntar. om så önskas kan alltså en pump vara inkopplad i primärkretsen 20 för att åstadkomma driv- trycket för vätskan däri, men en sådan pump behöver inte vara flödesreglerbar.

Kopplingen enligt fig. 2 har före uppfinningen utformats genom att en backventil har monterats i shuntledningen, varvid någon trevägs ventil ej erfordras vid shuntled- ningens anslutning till ledningarna 21, 41.

En motsvarighet till fig. 1 har tidigare bildats genom att man i stället för ventilen 10 har haft en konventionell 10 15 20 25 30 35 m 1: ro cr- -e- ~\1 7 styrbar trevägs ventil, samt ett drivtryck i primärkretsen.

Detta drivtryck etablerades vanligen med en enkel icke flö- desvarierbar pump.

Såsom framgår av fig. 3 är ventilen 10 bildad av tre rör- avsnitt 11, 12, 13 som är sammanfogade till bildning av en central fördelningskammare 7. Röravsnitten 11, 12, 13 de- finierar ventilens portar 1, 2, 3. Portarna 2 och 3 är vid inloppet i kammaren 7 försedda med ringformiga tätnings- säten 120 resp. 130. En klaff 14 är svängbart lagrad vid en axel 15 som är belägen i ett område av fördelningskammaren 7 där röravsnitten 12, 13 bildar innerhörn med varandra.

Klaffen 14 är fritt svängbar kring sin axel 15 till tätande anliggning mot sätena 120, 130.

I ventilorienteringen enligt fig. 3, verkar tyngdkraften mot klaffen 14 till att driva klaffen 14 mot sätet 120.

Klaffen 14 kan med fördel ha en liten vinge 16 på sin mot porten 3 vända sida.

Man kan se på fig. 3 att klaffen 14 har en svängningsvin- kel av ca 600 mellan sätena 129, 130 som bildar en vinkel av ca 75° mot axelriktningen för resp. port. I exemplet enligt fig. 3 är röravsnitten 11 och 13 koaxiella och vin- kelräta mot avsnittet 12.

Vingen 16 på klaffen 14 finner användning speciellt i det på fig. 4 visade klaffläget. På fig. 4 kan man anta att flödet är noll genom porten 2. På grund av att strömnings- tvärsnittet minskar för det flöde som passerar genom por- tarna 3 och 1 finns en tendens till trycksänkning på klaffens 14 ovansida. Vingen 16 tjänar då till att etablera en virvelbildning som motverkar denna lyftningstendens. Det delflöde som träffar Vingen 16 utövar vidare en kraft mot Vingen 16 som sträcker sig på ett avstånd från axeln 15 och 15 20 25 30 35 502 647 8 utövar ett vridande moment som driver klaffen 14 mot sätet 120.

I flödessituationen enligt fig. 5 är flödet noll genom por- ten 3. Inflödet genom porten 2 svänger klaffen 14 medurs; centripetalkraften av det från porten 2 till porten 1 av- länkade flödet driver alltså klaffen 14 mot sätet 130, och den eventuellt anordnade Vingen 17 tjänar till att påverkas av ett delflöde från porten 2 för att utöva ett vridande moment kring axeln 15 och därigenom driva klaffen 14 ytter- ligare mot sätet 130.

I utföringsformen enligt fig. 6 visas vardera sätet 120, 130 vara försett med en magnet 52 vid sin axeln 15 från- vända del. Ett ferromagnetiskt element är anordnat på klaffen 14 för att kunna samverka med magneten 52 i endera ändläge för klaffen 14. Samverkan mellan elementen 51, 52 tjänar till att med ringa kraft hålla klaffen i tätande an- liggning mot sitt säte även om flödet minskar genom de por- tar vari flödet inte är noll. Klaffen 14 kan härigenom i den antydda situationen ändå ligga kvar i sitt ändläge, o- beroende av ventilens orientering.

Fig. 6 kan sägas visa ett organ för att med svag kraft kvarhålla klaffen i dess resp. ändlägen med en magnetisk anordning. Fig. 7 visar en motsvarande mekanisk anordning 60 vilken inbegriper en fjäder 63 som verkar mot änden av en arm 65 som är svängbart lagrad på en axel 66 och som är försedd med två inbördes vinkelräta armar 61, 62 på armens relativt fjädern 63 frånvända ände. Armen 65 är svängbar mellan två ändlägen av vilka det ena visas på fig. 7 var- vid armen 61 pressar klaffen 14 mot sätet 120 under inver- kan av fjädern 63. Då klaffen 14 fälles bort från sätet 120 under inverkan av ett flöde genom porten 2, vrides-armen 65 moturs runt axeln 66 under komprimering av fjädern 63 var- vid fjädern 63 svänges kring sin stödpunkt, tills fjädern 10 15 20 25 30 35 (_11 53 . “3.

CW [ä -4 9 63 ligger i riktning mot axeln 66. Vid fortsatt moturs svängning av armen 65 kring axeln 66 expanderar fjädern 63 och driver armen 65 vidare i moturs riktning tills armen 61 slår an mot ett anslag 64, varvid armen 62 ligger exponerad för att kunna påverkas av klaffen 14 för att av denna för- skjutas medurs kring axeln 66 förbi fjäderns 63 dödpunkt- läge så att fjädern 63 via armarna 65, 61 fastklämmer klaffen 14 mot sätet 120.

Pig. 8 visar en annan mekanisk anordning vars drivning är baserad på tyngdkraften och vilken inbegriper en före- trädesvis utanför ventilen anordnad hävarm 71 vilken an- sluter med en exempelvis rät vinkel till svängaxeln 15.

Hävarmen 71 har lämpligen en vikt 72 vid sin yttre ände.

Hävarmen är anordnad att ligga väsentligen i ett vertikal- plan då klaffen 14 är i ett mellanliggande läge mellan sätena 120, 130. Hävarmens/armens placering är lämpligen vald för att ge klaffen samma anliggningstryck mot båda sätena.

I en variant av utförandet enligt fig. 8 kan man undvara hävirmen och vikten, om de båda sätena 120, 130 bringas att ligga på var sin sida om ett vertikalplan genom axeln 15.

Tyngdkraftens verkan mot klaffens tyngdpunkt kommer däri- genom att driva klaffen till kontakt med resp. säte. Syftet med de olika organen för att hålla klaffen i tätande kon- takt med resp. säte är att hindra klaffen från att oavsikt- ligt lämna sitt säte genom vilket flödet är noll och däri- genom oavsiktligt etablera ett flöde genom detta säte på grund av en oavsiktlig begränsning av flödet genom det andra sätet.

I utförandet enligt fig. 8 är hävarmen 71 företrädesvis an- ordnad utanför ventilen för att vara lägesvisande och häri- genom erbjuda en indikation på ventilens arbetstillstånd.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 502 647 10 PATENTKRAV.

1. Passiv trevägs styrventil innefattande ett första, ett andra och ett tredje röravsnitt (1,2,3) vilka är anslutna till en gemensam fördelningskammare (7), kännetecknad av ett en ventiixlaff (14) är rörligt monterad i" fördel- ningskammaren (7) för att kunna täta mot ett första eller ett andra säte (120, 130) som omger det andra resp. det tredje röravsnittets (12,13) inlopp i kammaren (7), varvid det första röravsnittet (11) bildar en utloppsport (1) och det andra och det tredje avsnittet (12,13) bildar inlopps- portar till ventilen, och att ventilklaffen (14) är anordnad att steglöst inta ett läge mellan sätena (l20,130) i beroende av flödena genom inloppsportarna (2,3) varvid klaffen (14) är anordnad att helt täta mot sätet till det röravsnitt genom vilket flödet är noll.

2. Ventil enligt krav 1, kännetecknad av att det andra och tredje avsnittet (12,13) är riktade för att medge det genom ventilen passerande flödet att driva klaffen till tätning mot resp. säte (l20,130) bakom vilket flödet är noll.

3. Ventil enligt krav 1, kännetecknad av att ventilen är anordnad att orienteras så att gravitationen driver klaffen med en svag kraft mot det ena av sätena.

4. Ventil enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att hållareorgan (51,52; 60;70) är anordnade att med ringa kraft kvarhålla klaffen (14) i tätningskontakt med endera av dess säten (l20,130).

5. Ventil enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att flödet genom ventilen är anordnat att avlänkas av klaffen (14), varigenom klaffen (14) drives mot sätet till den port som har minsta flödet. 10 15 20 25 30 so2ie47 11

6. Ventil enligt något av kraven 1-5, kännetacknad av en på klaffen anordnad vinge (16), anordnad att reducera even- tuella undertryck som tenderar att uppkomma på grund av ökad vätskehastighet vid klaffens nämnda yta.

7. Ventil enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att klaffen (14) är svängbart monterad i kammaren (7), för att steglöst svänga till ett flödesberoende vinkelläge mellan sätena.

8. Användning av en styrventil enligt något av kraven 1-7 i en vätskekretskoppling innefattande en anslutningsledning med en behandlingsenhet såsom en värmeväxlare, vilken anslut- ningsledning är seriekopplad till en krets innehållande en värmeväxlingsanordning och en pump, varvid en shuntledning sträcker sig mellan anslutningsledningens och kretsledningens båda anslutningar till varandra, varvid styrventilen är anord- nad i shuntledningens (30) nedströmsanslutning till kretsled- ningen och anslutningsledningen, varvid styrventilen (10) har sin utloppsport (1) ansluten till kretsledningen, och varvid anslutningsledningen innehåller organ (22, 22') för reglering av flödet till styrventilens (10) ena inloppsport (3).

9. Användning enligt krav 8, vari reglerorganet (22) är en flödesreglërbar pump.

10. Användning enligt krav 8, vari reglerorganet är en i anslutningsledningen inkopplad styrventil (22'), varvid drivtrycket för vätskan genom anslutningsledningen erhålles från en huvudpump.