SE525990C2 - Ventil avsedd att reglera trycket i ett rör, exempelvis för reglering av övertryck hos en turboladdad fordonsmotor - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 mot ett tryckrör som har en öppning som kommunicerar med det öppna ihåliga utrymmet hos ventilhuset. I ventilhuset är en rörlig, fjäderbelastad ventilkropp anordnad, som vid normalt laddtryck är fjäderbelastat att vila och täta mot ett ventilsäte i närheten av den mot tryckröret fastsvetsade änden av ventilhuset. Vid en större skillnad mellan trycket före och efter gasspjället påverkas den rörliga ventilkroppen att förflytta sig, varvid öppningar i ventilhusets sidoväggar friläggs, genom vilka luftflödet med övertryck från tryckröret kan avlägsnas. Denna konventionella konstruktion innebär dock att det mellan öppning och ventilsätet finns ett utrymme genom vilket luftflödet måste passera innan det avlägsnas Till tryckrörets genom öppningarna i ventilhusets väggar. detta utrymme kan även luft strömma även då ventilkroppen vilar Således har tryckröret vid och tätar mot ventilsätet. positionen av dumpventilen en större tvärsnittsarea än vad tryckröret har före och efter dumpventilen. luftflöde Detta utrymme medför ett turbulent genom tryckröret då dumpventilen är stängd. Vidare medför denna konventionella dumpventil att luftflödet har en relativt lång väg ut då flödet också omdirigeras i själva ventilen innan det släpps ut. Framförallt medför denna konventionella dumpventil att öppningsarean hos ventilen. blir relativt begränsad. Passagen i dumpventilen som dumpningsluften skall tas sig igenom blir relativt liten, vilket gör att bromsar turbon från att spinna vidare, d.v.s. varvtalet i turboaggregatet bibehålles ej i tillräcklig grad så att det kan utnyttjas vid nästa turboladdning/gaspådrag.

Redogörelse för uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ventil, avsedd att reglera trycket i ett rör i vilket en gas transporteras, som åtminstone delvis l5 20 25 30 Ffïï ara WU] 3 eliminerar de nackdelar som är förknippade med anordningar enligt teknikens ståndpunkt. Ett ytterligare syfte är att tillhandahålla en ventil som enkelt kan monteras och demonteras på befintliga tryckrör, samt som kan produceras kostnadseffektivt. Det är vidare ett syfte att åstadkomma en dumpventil, avsedd för reglering av ett övertryck hos en turboladdad fordonsmotor, som kan bibehålla ett högre varvtal hos turboaggregatet, jämfört med konventionella dumpventiler, vid minskad gas och vilket bibehållna varvtal kan utnyttjas vid nästa turboladdning/gaspådrag.

Detta syfte uppnås med en ventil avsedd att reglera trycket i ett rör i vilket en gas transporteras, exempelvis i form av en dumpventil för reglering av ett övertryck hos en turboladdad fordonsmotor, enligt föreliggande uppfinning såsom definieras i patentkravet l.

Ventilen innefattar en förflyttningsbar ventilkropp inrättad i ett ventilhus som har genomgående öppningar i ventilhusets väggpartier. Ventilhuset innefattar en fjäder anordnad i en kammare i vilken ventilkroppen är förflyttningsbar. Vidare innefattar ventilen en styrtrycksledning för tillförsel av en delström av nämnda gas som är ansluten till nämnda kammare. Fjädern är inrättad att fjäderbelasta ventilkroppen vid ett primärtryck av gasen så att ventilkroppen är förskjuten i ett tillslutande läge över öppningarna i väggpartierna.

Ett sekundärtryck hos delströmmen av gas i styrtrycksledningen, lägre än nämnda primärtryck, som ger ett lågt tryckförhållande nællan utanför röret omgivande atmosfärstryck och nämnda sekundärtryck, minskar fjäderbelastningen, på ventilkroppen så att ventilkroppen förflyttas i kammaren och åtminstone delvis frilägger öppningarna i väggpartierna varvid gas i röret kan evakueras genom öppningarna. Ventilhusets väggpartier lO l5 20 25 30 « Q f , . , LW FJ 'n \O CI »b- bildar en förlängd del av röret i vilken gasen transporteras.

En fördel med denna lösning enligt föreliggande uppfinning är att öppningarna i ventilens väggparti kommunicerar direkt med omgivande atmosfär, alternativt en ledning för återcirkulation av från ventilen evakuerad gas, i och med att ventilhusets väggpartier utgör en direkt förlängd del av själva röret, som t.ex. är ett tryckrör eller laddluftrör/insugningsrör hos en vilket under tryck transporteras, fördel fordonsmotor, i gas såsom exempelvis luft. En ytterligare enligt föreliggande uppfinning är att en betydligt mer laminär strömning av luften åstadkommes vid ventilen, eftersom föreliggande ventil eliminerar det från tryckröret utskjutande utrymmet som är ofrånkomligt vid på tryckrör monterade konventionella dumpventiler. Detta gör att det kan vara möjligt med en ventil enligt föreliggande uppfinning att i hög grad bibehålla ett högre varvtal än vad som är möjligt med konventionella dumpventiler och snabbare bygga ett nytt laddtryck. Ventilen enligt föreliggande uppfinning medför även att gasen som skall avlägsnas genom ventilen har en enkel väg ut jämfört med konventionella dumpventiler där luften skall vinklas två gånger innan den når ut. Framförallt möjliggör föreliggande ventil en större öppningsarea jämfört med konventionella dumpventiler, vilket medför låg värmeutveckling i själva ventilen och i rörsystemet i övrigt samt mindre behovt av kylning av ventilen.

Konventionella dumpventiler stänger och öppnar strax efter inställt maximalt laddtryck. Ventilen enligt föreliggande uppfinning har en utformning som medger öppning och stängning när laddtrycket motsvarar atmosfärstryck.

Ventilen enligt föreliggande uppfinning är inte begränsad till det föredragna användningsområdet såsom lO l5 20 25 30 dumpventil för reglering av ett övertryck hos en utan kan användas i olika slags till turboladdad fordonsmotor, pneumatiska tillämpningar och allmänt tjäna att reglera övertryck i ledningar för gastransport. Gas omnämnd i enlighet med föreliggande uppfinning utgörs företrädesvis av luft.

Ytterligare fördelar och kännetecken enligt utföringsformer av uppfinningen framgår av' patentkraven, samt i det följande i beskrivning av utföringsexemplen.

Figurbeskrivning Föreliggande uppfinning ska nu beskrivas mer i detalj i utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritningar, utan att uppfinningen skall tolkas begränsande till dessa, där fig. l visar schematiskt i en snittad vy en konventionell dumpventil anordnad till ett laddluftrör enligt teknikens ståndpunkt, fig. 2A visar schematiskt i en vy ett längsgående snitt av en ventil enligt föreliggande uppfinning i ett stängt läge, fig. 2B visar schematiskt i en vy ett längsgående snitt ventilen i fig. 2A i ett öppet läge, fig. 2C visar schematiskt en sidovy av ventilen i fig. 2A-B i ett öppet läge, och fig. 3 visar schematiskt i en snittad vy ventilen enligt fig. ZA-C anordnad i tryckröret mellan kompressorn och ett gasspjäll i en fordonsmotor.

Detaljerad beskrivning av utföringsexempel Fig. 1 visar en konventionell dumpventil 2 som innefattar ett ihåligt ventilhus 4 som i ena änden är fastsvetsat mot ett laddluftrör 6, d.v.s. ett tryckrör, vilket är det rör som. transporterar luft med ett visst 10 15 20 25 30 vv š», . , _ _ 5'}L 0:"r - --.az ;: ' ; - 2 : __ . _ V _ _ , . r-u) /I/I *, -'; I' : .á Ii 2' V, - . _ _ 6 laddtryck från ett turboaggregat till motorn (icke visat).

Dumpventilen har till uppgift att göra sig av med ett överblivet turbotryck som alstras av turbon vid nmnskat gaspådrag. Laddluftröret 6 har en öppning 8 som kommunicerar med det öppna ihåliga utrymmet 10 hos ventilhuset. I ventilhuset 4 är en rörlig, fjäderbelastad ventilkropp 12 anordnad, som vid normalt laddtryck är fjäderbelastat att vila och täta mot ett ventilsäte 14 i närheten av den mot röret 6 fastsvetsade änden av ventilhuset. En spiralfjäder 16 är anordnad i en kammare 18 som bildas av ventilkroppen och yttre änden av ventilhuset 4. Dumpventilen regleras av Inotorns behov' i form av trycket, som styrs av gaspedalen, i inloppsrören i styrtrycksledning 20 är av till anslutning till motorn. En denna anledning anordnad till inloppsrören och kammaren 18 hos ventilkroppen. En delström av den luft med det tryck som råder vid inloppsrören leds således i styrtrycksledningen 20 in i kammaren 18 hos dumpventilen.

Vid ett övertryck vid inloppsrören pressas således ventilkroppen 12 mot ventilsätet 14 m.h.a. övertrycket som leds in i kammaren via styrtrycksledningen. Ett gasspjäll (icke visat), som styrs av gaspedalens påverkan, är anordnat i röret 6 i strömningsriktningen S efter dumpventilen. Då gaspedalen frisläpps stänger gasspjället transport av luft fram till motorn och inloppsrören. Ett betydande övertryck bildas då i den del av röret 6 som är i förbindelse nællan kompressorn och dumpventilen. Detta övertryck pressar från röret mot ventilkroppen 12.

Samtidigt skapas ett undertryck i den del av röret 6 som nu. är avstängt för lufttransport mellan gasspjället och motorn. Detta undertryck hos luften leds via styrtrycksledningen in i. dumpventilens kammare 18 varvid trycket som pressar ventilkroppen 12 mot ventilsätet 14 upphör. Tryckskillnaden mellan övertrycket i röret och .Q 10 15 20 25 30 .. .,_., LH tj Uñ xfi CJ undertrycket i kammaren medför att ventilkroppen 12 pressas ifrån ventilsätet 14 varvid öppningar 22, som kommunicerar med utanför röret omgivande atmosfärstrycket, frilägges så att övertrycket i röret 6 kan minskas.

Vid gaspådrag öppnas gasspjället åter varvid trycket i inloppsrören höjs, samtidigt som den delström av luft med ökat tryck som leds in i kammaren 18 i dumpventilen pressar ventilkroppen 12 tillbaka mot ventilsätet 14. När ventilkroppen 12 åter tätar mot ventilsätet 14 stängs öppningarna 22 i ventilhusets väggar. konstruktion innebär dock Denna konventionella att det mellan rörets öppning 8 och ventilsätet 14 finns ett utrymme med ett djup h genom vilket luftflödet måste passera innan det avlägsnas genom öppningarna 22 i ventilhusets väggar. Till detta utrymme kan även luft strömma även då ventilkroppen 12 vilar och tätar mot ventilsätet 14. Således har röret vid positionen av dumpventilen en större tvärsnittsarea än vad röret har före och efter dumpventilen. Detta utrymme medför ett turbulent luftflöde genom röret då dumpventilen är stängd.

Vidare medför denna konventionella dumpventil att luftflödet har en relativt lång väg ut då flödet också omdirigeras i själva ventilen innan det släpps ut. Framför allt medför denna konventionella dumpventil att öppningsarean som. bildas av' öppningarna 22 hos ventilen blir relativt begränsad. Passagen i dumpventilen som dumpningsluften skall ta sig igenom blir relativt liten, vilket gör att turbon bromsas snabbare från att spinna vidare, än vad som är fallet med ventilen enligt föreliggande uppfinning, d.v.s. varvtalet i kompressorn bibehålles ej i tillräcklig grad så att det kan utnyttjas vid nästa turboladdning vid ökat gaspådrag. Fjädern 16 som belastar ventilkroppen att vila mot ventilsätet är l5 20 25 30 f . V , ..

CH PJ Lä xfl x? C: relativt kraftig för att nwtverka att ”tjuvöppnar”, t.ex. i röret 6 och trycket i kammaren 18.

I det följande beskrivs härnedan en ventil i enlighet med föreliggande uppfinning med hänvisning till fig. 2A-C och 3, vilka visar en ventil 30 avsedd att reglera trycket i ett rör 32 (illustrerat med streckade linjer i fig. 2A-B) fig. 2A-C och 3 i vilket en gas transporteras. I visas ventilen 30 i form av en dumpventil för övertryck hos en turboladdad reglering av ett fordonsmotor. Ventilen innefattar en förflyttningsbar ventilkropp 34 inrättad i ett ventilhus 35 som har genomgående öppningar 36 i ventilhusets väggpartier 38. Lämpligen har de genomgående öppningarna 36 i väggpartierna en längdutsträckning L som är parallell med väggpartiernas 38 längdutsträckning L. Öppningarna 36 i väggpartierna är lämpligen jämnt fördelade omkring ventilhusets omkrets. Vid området för öppningarna 36 i ventilens väggpartier kan den öppna arean som utgörs av de genomgående öppningarna 36 vara större än den area som utgörs av väggyta 40 mellan öppningarna 36. Den öppna arean av öppningarna kan utgöra en väsentlig del av ventilen vid detta parti och hållfasthet en nödvändig begränsas endast av den resterande väggyta 40 måste ha för att uppbära ventilens utformning.

Ventilhuset innefattar en fjäder anordnad i en ventilkroppen 34 är kammare 42 i vilken förflyttningsbar. Vid ett ändparti 44 av ventilhuset, på motsatt sida om öppningarna i förhållande med det parti av ventilen där kammaren 42 är anordnad, är ett ventilsäte 46 utformat mot vilket den rörliga ventilkroppen 34 vilar och tätar i det stängda läget då ventilkroppen 34 sluter lufttillträdet till öppningarna dumpventilen vid liten tryckskillnad mellan trycket 10 l5 20 25 30 | . . . .. 36. Ventilsätet kan lämpligen innefatta tätningsorgan 48, såsom t.ex. en o-ring eller ett slipat ventilsäte, vid öppningarna som förhindrar läckage av gas till genom öppningarna 36 då ventilkroppen är förskjuten för tillslutning av öppningarna.

I enlighet med föreliggande uppfinning bildar ventilhusets väggpartier 38 en förlängd del av röret 32 i vilken gasen transporteras. Därvidlag förenklas monteringen av ventilen jämfört med en konventionell dumpventil (se fig. l) som svetsas eller limmas på plats. Vid monteringen av en ventil enligt föreliggande uppfinning avkapas en del av tryckröret och ventilen anordnas istället på platsen för den avkapade delen av röret medelst exempelvis slangklämmor, slangar och eller liknande.

Kammaren 42 är utformad i ett utrymme som avgränsas av ventilhusets innervägg 50 och yttervägg 52 utmed ett delparti 54 av ventilen. Kammaren 42 bildar således ett ringformigt utrymme som utmed ett delparti 54 av ventilen omsluter den rörformiga genomföringen i ventilen i vilken gasen transporteras. Till kammaren 42 är anordnad en styrtrycksledning 56 för tillförsel av en delström av nämna gas som är ansluten till nämnda kammare. I den ringformiga kammaren är en fjäder 58 inrättad, lämpligen en spiralfjäder, vilken fjäder således har en diameter som överensstämmer med den ringformiga kammarens 42 diameter. Fjädern 58 är inrättad att belasta ventilkroppen 34 vid ett primärtryck av gasen så att ventilkroppen är förskjuten i ett tillslutande läge över öppningarna 36 i väggpartierna. Primärtrycket är vid drift, d.v.s. då motorn arbetar, högre än omgivande atmosfärstryck utanför ventilen och röret 32. Omgivande atmosfärstryck är omkring normalt lufttryck, dvs. ca 1 atm. Ett 10 l5 20 25 30 525 9ÉFO 1 10 sekundärtryck hos delströmmen av gas i styrtrycksledningen 56, lägre än nämnda primärtryck, som ger ett lågt tryckförhållande mellan atmosfärstrycket och nämnda sekundärtryck, minskar fjäderbelastningen på ventilkroppen 34 så att ventilkroppen förflyttas i kammaren 42 och åtminstone delvis frilägger öppningarna 36 i väggpartierna varvid gas i röret kan evakueras genom öppningarna.

Den del av ventilkroppen 34 som är anordnad i kammaren är lämpligen försedd med tätningsorgan 60, vilket förhindrar läckage av gas i kammaren 42 tillförd En delström av den luft med leds av styrtrycksledningen 56. således i Vid det tryck som råder vid inloppsrören styrtrycksledningen in i kammaren hos dumpventilen. ett övertryck vid inloppsrören 62 (se fig. 3) pressas således ventilkroppen 34 mot ventilsätet 46 m.h.a. övertrycket som leds in i kammaren 42 via styrtrycksledningen 56. Ett gasspjäll 64 (se fig. 3), som styrs av gaspedalens påverkan, är anordnat i röret 32 i strömningsriktningen S efter dumpventilen 30.

Ventilhusets väggpartier 38 bildar en förlängd del av röret 32 i vilken gasen transporteras varvid företrädesvis en inre öppen tvärsnittsarea A1 bildat av ventilhusets väggpartier enligt en föredragen utföringsform är i huvudsak lika stor som en inre öppen tvärsnittsarea A2 hos röret 32. Såsom framgår av fig. 2A- B kan dock en tvärsnittsarea A3 vid öppningarna 36 vara något större än i ventilen i övrigt. Såson1 framgår i fig. 2A-B övergår innerväggen i gasens strömningsriktning S före öppningarna i en avfasande kant 66, vilkens höjd kan vara ca lmm. Detta påverkar inte den laminära strömningen genom ventilen nämnvärt.

Med den avfasade kanten 66 som bildar en i strömningsriktningen divergerande rörform i ventilen 10 l5 20 25 30 CH P3 01 \Q fi; ll uppnås en tryckökning som kan ge ökad effekt till motorn 68.

Ventilens funktion enligt föreliggande uppfinning är såsom följer: Vid ett övertryck vid inloppsrören pressas således ventilkroppen 34 mot ventilsätet 46 m.h.a. övertrycket som. leds in i kammaren 42 via Ett gasspjäll 64, som styrs av 32 i styrtrycksledningen 56. gaspedalens påverkan, är anordnat i röret strömningsriktningen. S efter dumpventilen. Då gaspedalen frisläpps stänger gasspjället 64 transport av luft fram till motorn 68 och inloppsrören 62. Ett betydande övertryck bildas då i tryckröret 32 och i ventilen 30 som ju är en förlängd del av tryckröret 32. Samtidigt skapas ett undertryck i den del 70 av tryckröret 32 som nu är avstängt för lufttransport mellan gasspjället 64 och motorn 68. Detta undertryck hos luften leds via styrtrycksledningen 56 in i dumpventilens kammare 42 varvid trycket som pressar ventilkroppen 34 mot ventilsätet 46 upphör. Tryckskillnaden mellan atmosfärstrycket vid utsidan 33 av ventilen vid ventilkroppens 34 tätningsdel och undertrycket i kammaren medför att ventilkroppen 34 trycks, alternativt sugs, ifrån ventilsätet 46 varvid öppningarna 36, som kommunicerar med utanför röret omgivande atmosfärstrycket, frilägges så att övertrycket i röret kan släppas ut utan motstånd, vilket ger en relativt liten varvtalsminskning på turboaggregatet 72. Enligt en utföringsform (icke visad) kan en återcirkulationsledning vara anordnad i direkt anslutning till öppningarna 36, vilken ledning återför evakuerad luft från ventilen till lämplig plats i systemet (se fig. 3), vilket är föredelaktigt ur miljösynpunkt. Fig. 3 visar även kompressorn 74 i anslutning till tryckröret 32 och en till kompressorn 74 |__| C) l5 » . . , ,, ansluten turbin 76, i sin tur i förbindelse med en anslutande rörledning 78 för avgaser. Vid gaspådrag öppnas gasspjället 64 åter varvid trycket i inloppsrören 62 höjs, samtidigt som den delström av luft med ökat tryck som leds in i kammaren 42 i dumpventilen pressar ventilkroppen 34 tillbaka mot ventilsätet 46. När ventilkroppen åter tätar mot ventilsätet stängs öppningarna i ventilhusets väggar.

Ju högre trycket blir* i kammaren desto hårdare trycker ventilkroppen mot ventilsätet. sonx verkar pà Det fjädertryck hos fjädern 58 ventilkroppen 34 kan även vara så balanserad att ventilen endast öppnas delvis vid ett mindre övertryck i röret.

Claims (8)

10 l5 20 25 30 cm PJ G1 f\ \..1 \“'\ P* CJ u) Patentkrav

1. En ventil (30) avsedd att reglera trycket i ett rör (32) i vilket en gas transporteras, exempelvis i form av en dumpventil för reglering av ett övertryck hos innefattande en en turboladdad fordonsmotor, förflyttningsbar ventilkropp (34) inrättad i ett ventilhus (35) som har genomgående öppningar (36) i sina väggpartier (38), där 'ventilhuset. innefattar en fjäder (58) anordnad i en kammare (42) i vilken ventilkroppen är förflyttningsbar och vidare innefattande en styrtrycksledning (56) för tillförsel av en delström av nämna gas som är ansluten till nämnda kammare, vilken fjäder (58) är inrättad att fjäderbelasta ventilkroppen (34) vid ett primärtryck av gasen så att ventilkroppen är förskjuten i ett tillslutande läge över öppningarna (36) i väggpartierna, där ett sekundärtryck hos delströmmen av gas i styrtrycksledningen, lägre än nämnda primärtryck, som. ger ett lågt tryckförhållande mellan utanför röret omgivande atmosfärstryck och nämnda fjäderbelastningen på sekundärtryck, minskar ventilkroppen så att ventilkroppen (34) förflyttas i kammaren (42) och åtminstone delvis frilägger öppningarna (36) i väggpartierna varvid gas i röret (32) kan evakueras genom öppningarna, kännetecknad av att ventilhusets (35) väggpartier (38) bildar en förlängd del av röret (32) i vilken gasen transporteras.

2. Ventil enligt patentkrav l, kännetecknad av att en inre öppen tvärsnittsarea (A1) bildat av ventilhusets väggpartier* (38) är i huvudsak lika stor som en inre öppen tvärsnittsarea (A2) hos röret (32). lO l5 20 25 30

3. Ventil enligt patentkrav 1 kännetecknad av att en del av ventilhusets "äggpartier (38) innefattar en innervägg (50) och en yttervägg (52 vilka avgränsar nämnda kammare (42).

4. Ventil enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda genomgående öppningar(36) i_ väggpartierna har en längdutsträckning (L) som är parallell med väggpartiernas (38) längdutsträckning (L).

5. Ventil enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda genomgående öppningar (36) i väggpartierna är jämnt fördelade omkring ventilhusets (35) omkrets.

6. Ventil enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att ventilhuset (35) innefattar tätningsorgan (48) vid öppningarna som förhindrar läckage av gas till genom öppningarna då ventilkroppen (34) är förskjuten för tillslutning av öppningarna (36).

7. Ventil enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den del av ventilkroppen anordnad i kammaren (42) är försedd med (60M (34) som. är tätningsorgan vilket förhindrar läckage av gas i kammaren tillförd av styrtrycksledningen (56). något av föregående

8. Ventil enligt patentkrav, kännetecknad av' att primärtrycket är högre än atmosfärstryck.