SE527286C2 - Ventil - Google Patents

Description

25 30 rätt flöde av varmt kylvatten från fordonets motor genom värmeväxlaren, vilket bestämmer temperaturen på lufien som strömmar ut från värmeväxlaren. Det är vid låga varmvattenflö- den genom värmeväxlaren som man önskar öka området med hög flödesupplösning. Vid au- tomatiskt manövrerade ventiler gör svårigheten att ställa in rätt temperatur att ventilen ”slår” fi-arn och tillbaka vilket kan leda till förtida haveri hos ventilen. Vid manuellt inställbara ven- tiler tvingas föraren att vrida ventilkäglan fram och åter med hög precision för att uppnå öns- kad temperatur.

Kortfattad beskrivning av uppfixmingen Problemet med att flödesupplösningen ej är tillräckligt hög, löses enligt uppfinningen genom att anordna en ventil, vilken ventil innefattar ett ventilhus samt en ventilkägla, där ventilkäg- lan innefattar en hålighet och ett flödesregleringsspår vilka i samverkan med ventilhuset bil- dar en flödespassage, och där det på ventilkäglans mantelyta i ventilens helt öppna läge finns en yta vilken relativt ventilhusets utlopp är belägen på andra sidan ventilkäglans rotationsaxel, vilken yta är fri från håligheten, så att ventilkäglan uppvisar en lång sammanhängande man- telyta fri från håligheten.

Genom att ventilen innefattar kännetecknen i patentkravet 1 uppnås fördelen av att flödesupp- lösningen kan göras högi ett önskat flödesområde. Härigenom förhindras förtida haveri av ventilen efter en tids öppning och stängning. Dessutom uppnås fördelen av att det blir mycket enklare att ställa in rätt temperatur manuellt samt att det vid automatisk inställning behövs färre regleringar varvid systemets livslängd ökar.

Kortfattad figurförteclcning Uppñnningen kommer att belysas närmare nedan med ledning av de bifogade ritningama, vari: Figur 1 visar schematiskt ett värmesystem för en förarhytt i ett fordon, 10 15 20 25 30 Figur 2 visar schematiskt ett diagram representerande förhållandet mellan kylvattentemperatur genom värmeväxlaren visavi flödet genom värmeväxlaren, Figur 3 visar schematiskt ett diagram representerande det föredragna förhållandet mellan öpp- ningsvinkeln hos ventilkäglan visavi temperaturen på lufien ut från värmeväxlaren, Figur 4 visar schematiskt ett diagram representerande det förhållande mellan öppningsvinkeln hos ventilkäglan visavi flödet av varmvatten genom värmeväxlaren som krävs för att uppnå det föredragna förhållandet visat i figur 3.

Figur 5 visar ett diagram representerande förhållande mellan öppningsvinkeln hos ventilkäg- lan visavi flödet av varmvatten genom värmeväxlaren hos en ventil enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 6 visar ventilkäglan använd i ventilen representerad i figur 5.

Figur 7 visar ett snitt längs linjen VII-VII genom ventilkäglan i figur 6 placerad i ett ventilhus.

Figur 8 visar schematiskt en alternativ utföringsform av en ventilkägla enligt uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföringsfonner Samma hänvisningsbeteckningar kommer att genomgående användas för samma kärmetecken i de olika figurerna.

Föreliggande uppfinning avser en ventil 2 med hög flödesupplösning inom ett flödesintervall, vilken ventil 2 innefattar ett ventilhus 4 samt en ventilkägla 6, där ventilkäglan 6 innefattar en hålighet 8 och ett flödesregleringsspår 10 vilka i samverkan med ventilhuset 4 bildar en flö- despassage. På ventilkäglans 6 mantelyta 16 i ventilens 2 helt öppna läge finns en yta 50 vil- ken relativt ventilhusets 4 utlopp 15 är belägen på andra sidan ventilkäglans 6 rotationsaxel C, vilken yta 50 är fri från håligheten 8. Hålighetens 8 skärning med ventilkäglans 6 mantelyta är företrädesvis placerad på den ena sidan av ventilkäglans 6 rotationsaxel C, exempelvis genom 10 15 20 25 30 527 286 att i ventilens helt öppna läge hålighetens 8 utlopp 12 är vinklat relativt hålighetens 8 inlopp 14, dvs. att i ventilens helt öppna läge ventilkäglans 6 utloppsaxel A ej är parallell med ven- tilkäglans 6 inloppsaxel B, så att ventilkäglan 6 uppvisar en sammanhängande mantelyta 16 fri från håligheten 8 längs åtminstone 180 grader av ventilkäglans 6 omkrets. Flödesre- gleringsspåret 10 tillåts sträcka sig över den del av derma yta som ej behövs för att säkerställa stängning av ventilen härigenom givande en hög flödesupplösning i det flödesintervall där flödet passerar ut från håligheten 8 via enbart flödesregleringsspåret 10. Vid en ventil där 30 grader av mantelytan behövs för att säkerställa stängning av ventilen kan flödesregleringsspå- ret sträcka sig, i stället för 30 grader, 120 grader längs ventilkåglans mantelyta med oföränd- rad del av mantelytan kompenserande för tillverkningstolerariser.

Figur 1 visar schematiskt ett värmesystem 18 för en förarhytt 20 i ett fordon 22. Värmesyste- met 18 innefattar bl.a. en värmeväxlare 24 vilken är förbunden med fordonets 22 motor 26 via ett rörsystem 28 på så sätt att motoms 26 kylvatten 30 leds från motorn 26 genom värmeväx- laren 24 och åter till motom 26. En pump 32 cirkulerar kylvattnet 30 i rörsystemet 28. Dess- utom är en ventil 2 anordnad i rörsystemet 28, företrädesvis uppströms värmeväxlaren 24, för att bestämma kylvattnets 30 flödeshastighet genom värmeväxlaren 24. Vidare är en fläkt 34 anordnad att blåsa lufi 36 genom värmeväxlaren 24 på ett sådant sätt att det varma kylvattnet 30 värmer upp luften 36 varvid luften 36 när den lämnar värmeväxlaren 24 blåses in i förar- hytten 20 hos fordonet 22. Genom att ventilen 2 i rörsystemet 28 kan manövreras från fordo- nets 22 förarhytt 20 kan en person 38 i förarhytten 20 ställa in önskad temperatur på luften 36 ut från värmeväxlaren 24, antingen manuellt med en ratt eller automatiskt med hjälp av ett styrsystem.

Figur 2 visar schematiskt ett diagram representerande förhållandet mellan kylvattenflöde q genom värmeväxlaren 24 visavi temperaturen T ut från värmeväxlaren 24. Så som framgår ur figuren är detta förhållande icke-linjärt på så sätt att ökningen i temperaturen T ut från värme- växlaren 24 per ökning i flöde q avtar med ökande flöde q genom värmeväxlaren 24.

Figur 3 visar schematiskt ett diagram representerande det föredragna förhållandet mellan öpp- ningsvinkeln ot i grader hos ventilkäglan 6 visavi temperaturen T i °C på luften 36 ut från värmeväxlaren 24. Man önskar att detta förhållande skall vara linjärt, dvs. att ett visst antal 10 15 20 25 30 graders ändring av ventilkäglans 6 öppningsvinkel ot skall motsvara ett visst antal °C ändring av temperaturen på lufien 36 ut från värmeväxlaren 24.

Figur 4 visar schematiskt ett diagram representerande det förhållande mellan öppningsvinkeln ot hos ventilkäglan 6 visavi flödet q av kylvatten 30 genom värmeväxlaren 24 som krävs för att uppnå det föredragna förhållandet visat i figur 3. Den första delen av kurvan representerar det flödesområde, och således indirekt temperaturområdet på lufien 36 ut från värmeväxlaren 24, där man önskar hög flödesupplösning, dvs. noggrarm kontroll av temperaturen på luften 36 ut från värmeväxlaren 24.

Figur 5 visar ett diagram med en kurva 5 representerande förhållande mellan öppningsvinkeln o: hos ventilkäglan 6 visavi flödet q av kylvatten 30 genom värmeväxlaren 24 hos en ventil 2 enligt en utföringsform av uppfinningen, dvs. samma förhållande som visats schematiskt i diagrammet i figur 4. Så som framgår ur figuren kan diagrammet uppdelas i tre huvuddelar: en första del 40 som representerar det flödesområde där flödesupplösningen är hög och där flödet ut från ventilkäglan 6 utträder via flödesregleringsspåret 10, en andra del 42 där flödes- upplösningen är låg och där flödet ut från ventilkäglan 6 huvudsakligen utträde: via utloppet 12 till ventilkäglans 6 hålighet 8, och en tredje del 44 där flödesupplösningen återigen är hög beroende på att ytterligare vridning av ventilkäglan 6 ej relativt sett förstorar ventilkäglans 6 aktiva utloppsarea 12 i någon större grad. Även drifttrycket 7 över utloppet 12 för ventilkäg- lans 6 hålighet 8 är infört i diagrammet. Som jämförelse har även kurvan 9 representerande den tidigare kända ovan beskrivna ventilen, vilken kurva 9 på liknande sätt kan delas upp i tre delar, införts i diagrammet. Denna kurva är mycket brantare för låga flöden jämfört med kur- van representerande ventilen 2 enligt den föreliggande uppfinningen. Således kan man se att flödesupplösningen är högre med ventilkäglan 6 enligt uppfinningen. Flödet genom ventilen 2 ökar med ökande tvärsnittsyta hos passagen mellan ventilhuset 4 och ventilkäglan 6. Flödes- regleringsspårets 10 dimensioner bestämmer läget på det ”knä” 46 som bildas mellan den för- sta delen 40 och den andra delen 42 av kurvan 5, ju längre flödesregleringsspår 10 desto läng- re åt höger förskjuts knät 46. Förändringen av födesregleringsspårets 10 tvärsnittsyta per vin- kelenhet bestämmer lutningen på den första delen 40 av kurvan 5, ju mindre föändring desto mindre lutning. Tvärsnittet bestännner flödet. 10 15 20 25 30 Figur 6 visar ventilkäglan 6 använd i den uppfinningsenliga ventilen 2 representerad i figur 5.

Ventilkäglan 6 roterar i ventilhuset 4 kring en axel C mellan ventilens 2 öppna och stängda läge. Så som framgår ur figur 6 är håligheten 8 placerad på den ena sidan av ventilkäglans 6 rotationsaxel C, i denna utföringsform genom att i ventilens helt öppna läge utloppet 12 i ven- tilkäglans 6 hålighet 8 och inloppet 14 i ventilkäglans 6 hålighet 8 ej är placerade i linje ge- nom centrum på ventilkäglan 6 utan är vinklade, vilket ger en stor mantelyta 48 hos ventilkäg- lan 6 vilken kan uppvisa ett långt flödesregleringsspår 10 utöver den plana mantelyta som krävs för stängning av ventilen 2. Slaglängden för ventilen 2 enligt denna visade uttörings- form är omkring 180 grader vilket även kan ses i diagrammet i figur 5. Figur 6 visar även att i ventilens helt öppna läge utloppet 12 hos håligheten 8 i ventilkäglan 6 är förträngt, dvs. delvis indraget in mot centrum av utloppet 12, varvid flödesregleringsspåret 10 kan dras in något mot centrum av utloppet 12 varvid flödesregleringsspårets 10 längd kan utökas ytterligare. En större diameter hos ventilkäglan 6 respektive en minskad tvärsnittsyta i ventilens helt öppna läge hos hålighetens 8 utlopp 12 ger utrymme för ett längre flödesregleringsspår 10, men ger också en större ventil 2 respektive mindre maximalt flöde genom ventilen 2.

Figur 7 visar ett snitt längs linjen VII-VII genom ventilkäglan 6 i figur 6 placerad i ett ventil- hus 4 i helt öppet läge för ventilen 2. Flödet genom ventilen 2 ökar med ökande tvärsnittsyta hos passagen mellan ventilhuset 4 och ventilkäglan 6. Ett högt flöde genom ventilen 2 uppnås således när den största delen av flödet passerar vid sidan av flödesregleringsspåret 10 direkt ut från håligheten 8 så som visat i figuren. Genom att vrida ventilkäglan 6 i ventilhuset 4 moturs kring axeln C stängs ventilen 2. En hög flödesupplösning uppnås i det flödesintervall, om- kring 90 grader i den visade utfóringsforrnen, där flödet passerar ut från håligheten 8 via en- bart flödesregleringsspåret 10, dvs. efler vridning av ventilkäglan 6 ett antal grader moturs kring axeln C. Så som framgår ur figurema 6 och 7 har flödesregleringsspåret 10 en varieran- de tvärsnittsyta där tvärsnittsytan är störst i den ände 52 av flödesregleringsspåret 10 som är närmast håligheten 8 hos ventilkäglan 6 och där flödesregleringsspårets 10 tvärsnittsyta mins- kar längs flödesregleringsspåret 10 i riktning bort från håligheten 8 vilket ger upphov till mindre flöde genom ventilen 2 ju mer man vrider ventilkäglan 6 moturs från öppet till stängt läge. Här är passningen mellan ventilkäglan 6 och ventilhuset 4 så god att inga läckor mellan dessa kan uppstå. Altemativt kan ventilkägla 6 och ventilhus 4 ha ett spel mellan sig i vilket 10 15 20 25 527 286 fall tätningar 11,13 är anordnade för att förhindra flödesläckage när ventilen är stängd. I figu- ren visas också den plana mantelyta 50 som krävs för stängning av ventilen 2.

Figur 8 visar schematiskt en alternativ utföringsform av en ventilkägla 6 enligt uppfinningen.

I derma ventilkägla 6 är hålighetens 8 inlopp 14 i ventilkäglan 6 relativt hålighetens 8 utlopp 12 vinklat i riktningen för ventilkäglans 6 vridningsaxel C, vilket ger ännu större mantelyta 54 firi från håligheten 8 och därmed ännu mera plats för flödesregleringsspåren 10 på ventilkäg- lans 6 mantelyta 54 efiersom hålighetens 8 inlopp 14 i ventilkäglan 6 är anordnat på ventil- käglans 6 toppyta 56 i stället för på dess mantelyta 54. I denna utföringsfonn kan slaglängden således utökas ytterligare. Eftersom en del av ventilkäglans 6 mantelyta måste vara fri från håligheten 8 och flödesregleringsspåret 10 så att det är möjligt att stänga ventilen 2, kan spåret anordnas över upp till 360 grader minus hålighetens utsträckning längs mantelytan minus mantelyta upptagande toleranser.

Uppfinningens omfång är ej begränsat till det föredragna utföringsexernplet enbart, utan be- stäms av de härefter följ ande patentkraven. Således kan exempelvis håligheten tvärsnittsforrn skilja sig från den visad i figurerna genom att håligheten exempelvis har formen av en rak cylinder som ej passerar genom ventilkäglans centrum, flödesregleringsspårets längd och form skilja sig från den visad i figurerna genom att exempelvis vara längre eller vågfonnat eller snedställt i ventilkäglans axiella led i stället för rakt, och ventilkäglans form skilja sig från den visad i figurema genom att exempelvis vara väsentligen sfärisk i stället för väsentli- gen cylindrisk. Iden föredragna utföringsfonnen av uppfinningen är ventilen anordnad för att reglera uppvärmning av en förarhytt i ett fordon. Det är även möjligt att det uppvärmda ut- ryrnmet är ett armat utrymme såsom exempelvis ett kombinerat förar- och passagerarutrymme i ett fordon såsom i en bil, buss eller lastbil.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 527 286 Patentlcrav . Ventil med väsentligen cylindrisk och runt sin rotationsaxel vridbar ventilkägla (6) med hög flödesupplösning inom ett flödesintervall, dvs. liten flödesändring per vridning av ventilkäglan (6), vilken ventil (2) innefattar ett ventilhus (4) samt en ventilkägla (6), där ventilkäglan (6) innefattar en hålighet (8) och ett flödesregleringsspår (10) vilka i samver- kan med ventilhusets in- och utlopp (4) bildar en flödespassage, kännetecknad av att ventilkäglan (6) uppvisar en sammanhängande mantelyta (16) fri från håligheten (8) längs åtminstone 180 grader av ventilkäglans (6) omkrets genom att hålighetens (8) utlopp (12) är vinklat relativt hålighetens (8) inlopp (14) i ventilens (2) helt öppna läge. . Ventil enligt patentkravet 1, kännetecknad av, att nänmda utlopp (12) hos håligheten (8) i ventilkäglan (6) är delvis indraget in mot centrum av utloppet (12), varvid flödesre- gleringsspåret (10) kan dras in något mot centrum av hålighetens (8) utlopp (12) så att flö- desregleringsspårets (10) längd kan utökas ytterligare. . Ventil enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknar! av, att tvärsnittsytan hos ventilkäglans (6) flödesregleringsspår (10) är störst i den ände av flödesregleringsspåret (10) som är närmast håligheten (8) genom ventilkäglan (6), och minskande längs flödesre- gleringsspåret ( 10). . Ventil enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknad av, att ventilens (2) slag- längd är åtminstone 120 grader. . Ventil enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknad av, att i ventilens (2) helt öppna läge hålighetens (8) utlopp (12) är vinklat omkring 90 grader relativt hålighetens (8) inlopp (14) tvärs ventilkäglans (6) vridningsaxel (C). . Ventil enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknad av, att i ventilens (2) helt öpp- na läge hålighetens (8) inlopp (14) är vinklat omkring 90 grader relativt hålighetens (8) ut- lopp (12) längs ventilkäglans (6) vridningsaxel (C). 527 17.25 7. Ventil enligt någøt av ovanstående patentkrav, kännetecknad av, att ventilen (2) kan ma- növreras antingen manuellt eller automatiskt.