SE510074C2

SE510074C2 - Membranventil av flervägstyp

Info

Publication number: SE510074C2
Application number: SE9701242A
Authority: SE
Inventors: Ingvar Baecklund
Original assignee: Robovalve Ab
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1999-04-19
Also published as: JP2001519878A; JP4776046B2; ATE261562T1; EP0972148A1; EP0972148B1; WO1998045629A1; SE9701242L; AU6935598A; CA2284637A1; DE69822293T2; CA2284637C; SE9701242D0; US6250332B1; DE69822293D1

Description

10 15 20 25 30 35 510 074 z huset försett med en andra väsentligen cirkulär ventilkammare, i vilken mynnar en fjärde kanal med en yttre anslutning för fluid och vilken står i förbindelse med den centrala kanalen genom en öppning i ventilhuset. Ett andra elastiskt membran är anordnat och är inrättat att bringas till och från tätande kon- takt med ett tredje ventilsätesorgan, som är anordnat i den andra ventilkammaren. Ett tredje styrorgan är anordnat både att pressa det andra membranet mot det tredje ventilsätesorganet, för att därigenom stänga passage av fluid mellan den fjärde kanalen och den centrala kanalen, och att frigöra membranet från dess kontakt med det tredje ventilsätesorganet, för att därigenom öppna passage av fluid mellan den fjärde kanalen och den centrala kanalen.

Också denna ventil har visat sig tillfredsställande uppfylla sina ändamål.

Gemensamt för de nämnda tidigare kända ventilerna är en central kanal, som har direktförbindelse med en tillhörande port. Följ- aktligen blir denna port inblandad också i fluidöverföring mel- lan de återstående två portarna i ventilen enligt WO 95/00782 och mellan varje kombination av två av de övriga tre portarna i ventilen enligt WO 97/17558.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en membranventil, som medger överföring av fluid mellan varje kom- bination av åtminstone två av dess portar utan att någon annan port är inblandad. I uppnående av detta skall den nya membran- ventilen uppfylla samma omfattande sanitära krav som de tidi- gare, den skall vara enkel och pålitlig i drift och ha relativt få rörliga delar.

I en membranventil av de ovan beskrivna slagen kan ventilsätena betecknas som trösklar eller dammar mellan angränsande kanaler och tillhörande portar. Förbindelse mellan två portar upprättas genom fluidpassage över endast en tröskel. 22863B.DOC: 1998-08-03 10 15 20 25 30 35 3 510 074 För att uppnå ändamàlet med föreliggande uppfinning, föreslås att den centrala kanalen ersätts av ett centralt utrymme utan någon direkt förbindelse med någon port. Fluidpassage från en port till det centrala utrymmet måste ske över en tröskel, och passage från det centrala utrymmet till någon annan port måste ske över en ytterligare tröskel. Således måste allt flöde över ventilen passera det centrala utrymmet.

Utföringsformer av föreliggande uppfinning skall nu närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig. l visar en planvy av ett ventilhus enligt en första utföringsform; Fig. 2 visar en vy underifrån av ventilhuset enligt fig. 1; Fig. 3 visar ett vertikalt centralt snitt efter linjen III-III i fig. 1, men i större skala; Fig. 4 visar ett vertikalt centralt snitt efter linjen IV-IV i fig. l i samma skala som fig. 3; Fig. 5 visar en planvy av ventilhuset till en andra utfö- ringsform; Fig. 6 visar en vy underifrån av ventilhuset enligt fig. 5; Fig. 7 visar ett vertikalt centralt snitt efter linjen VII-VII i fig. 5; Fig. 8 visar ett vertikalt centralt snitt efter linjen VIII-VIII 1 fig. 5; Fig. 9 visar ett vertikalt centralt snitt efter linjen IX-IX i fig. 5; Fig. 10 visar en perspektivvy av en möjlig tredje utföringsform av uppfinningen med en ventilkammare i var och en av de fyra sidorna av ett ventilhus med kvadra- tiskt tvärsnitt; Fig. ll visar ett snitt efter linjen XI-XI i fig. 10; Fig. 12 visar en perspektivvy av en möjlig fjärde utfö- ringsform av uppfinningen med en ventilkammare i var och 228638. DOC; 1998-08-03 10 15 20 25 30 35 510 074 4 en av de sex sidorna av ett ventilhus med tvärsnittet av en regelbunden sexhörning; - Fig. 13 visar ett snitt efter linjen XIII-XIII i fig. 12; - Fig. 14 visar en perspektivvy av en möjlig femte utfö- ringsform av uppfinningen, innefattande ett ventilhus med två ventilkammare i en plan yta; - Fig. 15 visar ett snitt efter linjen XV-XV i fig. 14; - Fig. 16 visar en perspektivvy av en möjlig sjätte utfö- ringsform av uppfinningen, innefattande ett ventilhus med två ventilkammare i var och en av två motsatta plana ytor; - Fig. 17 visar ett snitt efter linjen XVII-XVII i fig. 16; - Fig. 18 visar en perspektivvy av en sjunde utföringsform av uppfinningen, innefattande ett ventilhus med två ven- tilkammare i var och en av två motsatta plana ytor (såsom i fig. 16 och 17) och en ventilkammare i var och en av två motsatta ändytor; och - Fig. 19 visar ett snitt efter linjen XIX-XIX i fig. 18.

Liksom den i WO 97/17558 beskrivna membranventilen, innefattar ventilerna enligt den första och andra utföringsformen av före- liggande uppfinning, vilka beskrivs med hänvisning till fig. 1 - 4 resp. fig. 5 - 9, ett ventilhus med en övre och en undre ventilkammare, som var och en har ventilsätesorgan och ett elastiskt membran liksom en drivenhet med förmågan att styra rörelser av det tillhörande membranet för att föra det till och från tätande kontakt med resp. ventilsätesorgan.

Då det föredras att utnyttja drivenheter såsom beskrivet i WO 97/17558 med utföringsformerna av föreliggande uppfinning, kommer de här inte att beskrivas i detalj.

Den första utföringsformen av föreliggande uppfinning, som be- skrivs i fig. 1 - 5, innefattar ett 4-ports ventilhus 10 med en övre ventilkammare ll och en undre ventilkammare 12, vilka är 22863B.DOC; 1998-08-03 10 15 20 25 30 35 s 510 074 anordnade i motsatta parallella plana ytor 10a, 10b av ventil- huset. Det framgår av fig. 1 och 2 att ventilkamrarna är vä- sentligen cirkulära i planvy och av fig. 3 och 4 att det är vä- sentligen skål- eller tallriksformade i sidovy.

Två ventilsätesorgan i form av dammar eller trösklar 13 och 14 sträcker sig liksom parallella kordor över den övre ventilkam- maren 11 (fig. 1). Invändigt i ventilhuset 10 är anordnade brunnsartade kanaler 15, 16 (se fig. 4), som mynnar i ventil- kammaren 11 radiellt utanför trösklarna 13 resp. 14, och står i förbindelse med var sin port A och C.

På liknande sätt har den undre ventilkammaren 12 två parallella ventilsätesorgan i form av dammar eller trösklar 17, 18, som sträcker sig likt parallella kordor över ventilkammaren (fig. 2). Invändigt i ventilhuset 10 är likaledes anordnade brunnsartade kanaler 19, 20, som mynnar i ventilkammaren 12 ra- diellt utanför trösklarna 17 resp. 18 och står i förbindelse med var sin motsatt port B och D.

Såsom framgår av fig. 1 och 2 ligger portarna A och C inbördes i linje och diametralt motsatt varandra, liksom portarna B och D. Det framgår också att kanalernas 15 och 16 och deras till- hörande portars A och C gemensamma axel samt kanalernas 19 och 20 och deras tillhörande portars B och D gemensamma axel är vinkelräta mot varandra, och vidare att de till kanalerna 15, 16 hörande inbördes parallella trösklarna 13, 14 är vinkelräta mot de till kanalerna 19, 20 hörande, inbördes parallella trösklarna 17, 18.

Mellan den övre ventilkammarens ll trösklar 13, 14 är anordnad en väsentligen V- eller trattformad fördjupning eller kavitet 21 (fig. 3), som från väsentligen ventilkammarens 11 diameter- längd avsmalnar mot det undre ventilsätet 12, där den mynnar mellan trösklarna 17 och 18. Kavitetens bredd är lika med av- 22B63B.DOC; 1998-08-03 10 15 20 25 30 510 074 6 ståndet mellan trösklarna 13 och 14. På motsvarande sätt är mellan den undre ventilkammarens 12 trösklar 17, 18 anordnad en likaledes väsentligen V- eller trattformad fördjupning eller kavitet 22 (visas omvänd i fig. 4), som från väsentligen ven- tilkammarens 12 fulla diameterlängd avsmalnar mot det övre ven- tilsätet 11, där den mynnar mellan trösklarna 13 och 14. Kavi- tetens 22 bredd är lika med avståndet mellan trösklarna 17 och 18.

Tillsammans bildar kaviteterna 21 och 22 ett centralt utrymme 23, som sträcker sig genom ventilhuset 10 mellan ventilkamrarna 11 och 12 och inte har någon förbindelse med någon av portarna A, B, C och D utom över motsvarande tröskel 13, 14, 17 resp. 18.

I fig. 3 och 4 visas ett övre membran 24 och ett undre membran 25, vilka är inrättade för samverkan med den övre ventilkamma- rens 11 trösklar 13, 14 resp. med den undre ventilkammarens 12 trösklar 17, 18. För att inte störa detaljer av ventilhuset vi- sas membranen på avstånd från ventilhusets 10 övre yta 10a resp. undre yta 10b. I drift är membranen inspända mellan resp. övre och undre drivenheter 26, 27 och den övre ventilhusytan 10a resp. den undre ventilhusytan 10b. De båda drivenheterna, som schematiskt visas i fig. 3 och 4, är lämpligen av det första slag, som beskrivs i WO 97/17558, som har två styrorgan, som är selektivt rörliga i de riktningar, som anges med pilar Fl, F2, F3 och F4, för att trycka ett parti var av ett membran 24, 25 mot resp. tröskel 13, 14 och 17, 18 och för att höja motsvarande partier från trösklarna.

Genom att välja skilda kombinationer av tryckning och höjning av membranpartier, kan flöde mellan de skilda portarna upprät- tas åtminstone såsom framgår av följande tabell: 228635. DOC; 1998-08-03 10 15 20 25 7 510 074 Tvàvägsförbindelse mellan portarna A CÖ B C C? B A + C CD B A CD C D C? B Fl + F1 _ F1 + Fl + F1 ' F; _ FZ + FZ + F; + FZ _' F3 + F3 + F3 + F3 " F3 + F4 _ F4 ' F4 ' F4 ° F4 + I tabellen ovan hänför sig Fl, F2, F3 och F4 till rörelserikt- ningarna för drivenheternas 26, 27 styrorgan, och ett plus- tecken anger en rörelseriktning för att öppna flödespassage över en tröskel genom att höja ett membranparti från tillhö- rande tröskel, medan ett minustecken anger en rörelseriktning för att stänga flödespassage över en tröskel genom att trycka ett membranparti mot en tillhörande tröskel.

Den i fig. S - 9 visade andra utföringsformen av uppfinningen innefattar ett 3-ports ventilhus 30 med en övre ventilkammare 31 och en undre ventilkammare 32 anordnade i motsatta paral- lella ytor 30a, 30b av ventilhuset. Det framgår av fig. 5 och 6, att ventilkamrarna är väsentligen cirkulära i planvy och vä- sentligen skål- eller tallriksformade i sidovy.

Två ventilsätesorgan i form av dammar eller trösklar 33 och 34 sträcker sig liksom parallella kordor över den övre ventilkam- maren 31 (fig. 5). Inuti ventilhuset 30 är anordnade brunnsar- tade kanaler 35, 36 (se fig. 8 och 9), som mynnar i ventilkam- maren 31 radiellt utanför trösklarna 33 resp. 34 och står i förbindelse med var sin port A' och C', som ligger inbördes i linje och diametralt motsatt varandra. Uppenbarligen är arran- gemanget av den övre ventilkammaren 31 med dess tillhörande trösklar, kanaler och portar liknande det för den första utfö- ringsformens övre ventilkammare 11. 228638. DOC: 1998-08-03 10 15 20 25 30 35 510 074 8 Den undre ventilkammaren 32 har endast ett ventilsätesorgan i form av en damm eller tröskel 37, som excentriskt sträcker sig såsom en korda över ventilkammaren (fig. 6). Inuti ventilhuset 30 finns en brunnsartad kanal 39, som mynnar i ventilkammaren 32 radiellt utanför tröskeln 37 och står i förbindelse med en port D'.

Det framgår av fig. 5 och 6 att kanalernas 35 och 36 och deras tillhörande portars A' och C' gemensamma axel och kanalens 39 och dess tillhörande ports D' gemensamma axel är vinkelräta mot varandra, och vidare att de till kanalerna 35, 36 hörande in- bördes parallella trösklarna 33, 34 är vinkelräta mot den till kanalen 39 hörande tröskeln 38.

Mellan den övre ventilkammarens 31 trösklar 33, 34 är anordnad en fördjupning eller kavitet 41 (fig. 5 och 7), som sträcker sig genom ventilhuset och mynnar i den undre ventilkammaren 32 på motsatt sida om tröskeln 38 i förhållande till kanalen 39.

Kavitetens bredd är lika med avståndet mellan trösklarna 33 och 34 (fig. 5).

Också i den undre ventilkammaren 32 är på motsatt sida om trös- keln 38 relativt kanalen 39 anordnad en fördjupning eller kavi- tet 42 (fig. 6 och 7), som sträcker sig genom ventilhuset och mynnar i den övre ventilkammaren 31 mellan trösklarna 33 och 34.

Tillsammans bildar kaviteterna 41 och 42 ett centralt utrymme 43, som sträcker sig genom ventilhuset 10 mellan ventilkamrarna ll och 12 och inte har någon förbindelse med någon av portarna A', B', C' och D' utom över en motsvarande tröskel 33, 34 resp. 38.

I fig. 7, 8 och 9 visas ett övre membran 44 och ett undre mem- bran 45, som är inrättade för samverkan med den övre ventilkam- 22863B.DOC; 1998-08-03 10 15 20 25 30 9 510 074 marens 31 trösklar 33, 34 resp. med den undre ventilkammarens 32 tröskel 38. För att inte störa detaljer av ventilhuset visas membranen på avstånd från ventilhusets 30 övre yta 30a resp. undre yta 30b. I drift är membranen inspända mellan resp. övre och undre drivenheter 46, 47 och den övre ventilhusytan 30a resp. den undre ventilhusytan 30b. Liksom i fig. 3 och 4 är den övre drivenheten 46, som schematiskt visas i fig. 7 - 9, lämp- ligen av det första slag, som beskrivs i WO 97/17558, vilket har två styrorgan, som är selektivt rörliga i de av pilarna FM F2 angivna riktningarna för att pressa ett parti var av ett membran 44 mot resp. tröskel 33, 34 och för att höja motsva- rande partier från trösklarna. Den i fig. 7 - 9 schematiskt vi- sade drivenheten 47 är lämpligen av det andra slag, som be- skrivs i WO 97/17558, vilket har endast ett styrorgan, som är selektivt rörligt i de av en pil F5 angivna riktningarna för att trycka ett parti av membranet 45 mot tröskeln 38 och för att höja detta parti från tröskeln.

Genom att välja kombinationer av tryckning och höjning av mem- branpartier kan nu flöde mellan skilda portar upprättas åtmins- tone såsom framgår av följande tabell: Tvàvägsförbindelse mellan portarna A' CD D' C' C? D' A' + C' G3 D' A' C? C' Fl + Fl “ Fl + Fl + F2 _ F2 + F2 + F2 + Fs + Fs + Fs + Fa _ I tabellen ovan hänför sig Fl, F2 och F5 till rörelseriktning- arna för drivenheternas 46, 47 styrorgan, och ett plustecken anger en rörelseriktning för att öppna flödespassage över en tröskel genom att höja ett membranparti från tillhörande trös- kel, medan ett minustecken anger en rörelseriktning för att 22863B.DOC; 1998-08-03 10 15 20 25 30 510 074 10 stänga flödespassage över en tröskel genom att trycka ett mem- branparti mot en tillhörande tröskel.

I beskrivningen ovan av den första och andra utföringsformen av uppfinningen är de två ventilkamrarna anordnade i motsatta pa- rallella ytor av ventilhuset. Emellertid innebär föreliggande uppfinnings principer en hög grad av frihet vad gäller place- ringen av ventilkamrarna. Det vore således helt möjligt att an- ordna två eller fler ventilkammare i plana ytor av ett ventil- hus, som inte är motsatta varandra under förutsättning att det finns möjlighet att anordna ”ett centralt utrymme", såsom en kanal, mellan dem. Följaktligen vore t.o.m. två eller flera ventilkammare anordnade i en och samma yta helt möjligt.

Några exempel på sådana möjliga arrangemang skall i korthet be- skrivas med hänvisning till fig. 10 - 19.

I fig. 10 visas en perspektivvy av en utföringsform innefat- tande ett ventilhusblock 100a med väsentligen kvadratiskt tvär- snitt. En ventilkammare 101 är anordnad i var och en av det kvadratiska tvärsnittets fyra sidor (fig. 11). Varje ventilkam- mare har trösklar 102, 103 och mellan trösklarna en kavitet 104, som står i förbindelse med en motsvarande kavitet hos varje annan ventilkammare genom invändiga korsande kanaler 105, 106. Kanaler 107, 108 mynnar i varje ventilkammare utanför trösklarna 102, 103 och står i förbindelse med resp. övre och undre portar P1, P2.

Fig. 12 visar en perspektivvy av en utföringsform med en ven- tilkammare 101 i var och en av de sex sidorna av ett ventilhus- block 100b med tvärsnittet hos en regelbunden sexhörning. In- vändiga, varandra skärande kanaler 109, 110, 111 (fig. 13), som sträcker sig mellan motsatta ventilkammare, förbinder samtliga ventilkammares 101 kaviteter 104. Kanaler 107, 108 mynnar i 228635. DOC; 1998-08-03 10 15 20 11 510 Û7É varje ventilkammare 101 och står i förbindelse med resp. övre och undre portar Pl, P2.

Fig. 14 och 15 visar ett ventilhusblock lO0c med två ventilkam- mare 101 i en övre plan yta. En invändig kanal 112 förbinder de två ventilkamrarnas kaviteter 104, och portar P1, P2 står i förbindelse med var sin ventilkammare såsom tidigare.

Fig. 16 och 17 visar ett ventilhusblock 100d med två ventilkam- mare 101 i var och en av tvâ motsatta plana ytor. Tre invändiga kanaler 113, 114, 115 förbinder inbördes alla fyra ventilkam- rarna, och portar P1, P2, P3 och P4 står i förbindelse med resp. ventilkammare.

Pig. 18 och 19 visar en utföringsform med ett ventilhusblock l0Oe med två ventilkammare 101 vid var och en av två motsatta plana ytor och en ventilkammare 101 i var och en av två mot- satta ändytor. Tre invändiga kanaler 116, 117, 118 förbinder inbördes alla sex ventilkamrarna och portar Pl, P2, P3, P4, P5, P6 står i förbindelse med resp. ventilkammare. 22863B.DOC; 1998-08-03

Claims

10 15 20 25 30 510 074 12 P A T E N T K R A V

1. Membranventil, innefattande ett ventilhus (lO; 30) med åt- minstone tre portar (A, B, C, D; A', B', C', C) och åtminstone två ventilkammare (ll, 12; 31, 32) anordnade i ventilhuset, varvid varje ventilkammare har åtminstone ett första utrymme (15, 16, 19, 20; 35, 36, 39), som står i förbindelse med var sin av portarna, och ett andra utrymme (21, 22; 31, 32), som är skilt från det första utrymmet av en tröskel (13, 14, 17, 18; 33, 34, 38), k ä n n e t e c k n a d a v att det andra ut- rymmet (21, 22; 31, 32) av varje ventilkammare står i förbin- delse (genom 23; 43) endast med det andra utrymmet av andra av de åtminstone två ventilkammarna, så att förbindelse mellan vilka som helst två av de åtminstone två portarna kan ske en- dast genom passage över två trösklar.

2. Membranventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att varje ventilkammares andra utrymme står i förbindelse med ett centralt utrymme i ventilhuset, som är gemensamt för alla andra utrymmen.

3. Membranventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d a v att en ventilkammare är anordnad i var och en av två motsatta ytor av ett ventilhusblock (100).

4. Membranventil enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d a v att ett ventilhus är anordnat i var och en av ett flertal ytor av ett ventilhusblock (100a; 100b).

5. Membranventil enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d a v att fler än en ventilkammare är anordnade i åtminstone en av ett flertal ytor på ett ventilhusblock (100c; 100d; 1006).

228635. DOC; 1998-08-03