SE528703C2 - Anordning för flödesreglering av ett medium i ett värme-och kylsystem - Google Patents

Description

25 30 (fl PJ GQ *<3 CD (N För stora anläggningar, det vill säga ofta detsamma som anläggningar med höga differenstryck, finns konstruktioner som baseras på att flödet stryps i steg, vilket beskrivs i t ex EP 0 591 873 Al alternativt att en differenstrycksventil enligt t ex US 6,l96,259 Bl används.

I alla dessa nuvarande lösningar är den totala kostnaden hög för att få en fullgod funktion i en anläggning. Dels för att det behövs flera enheter dels för att de nuvarande differenstryckventilerna oftast är komplicerade konstruktioner. Eftersom det krävs minst en tryckreducerande funktion och en flödesbegränsande, i flertalet anläggningar, blir den slutliga kostnaden för kunden hög. Det skall installeras två komponenter och dessa kräver ofta någon form av underhåll eller kontroll, vilket sammantaget betyder kostnader.

Syftet med föreliggande uppfinning är att motverka och så långtgående som möjligt undanröja ovannämnda problem. Dessutom skall uppfinningen föra teknikens ståndpunkt på detta område vidare i olika hänseenden. I synnerhet syftar uppfinningen till att frambringa en komplett ventil som kan användas vid skiftande driftförhållanden.

Dessa syftemål förverkligas enligt föreliggande uppfinning genom att en anordning av det inledningsvis beskrivna slaget i huvudsak är så beskaffad, som framgår i den kännetecknande delen av patentkravet 1.

Ytterligare kännetecken av och fördelar med uppfinningen framgår av följande beskrivning under hänvisning till bifogade ritningar, som visar ett föredraget, dock ej begränsande utföringsexempel. I detalj föreställer: Fig l en schematisk bild av en anordning enligt uppfinningen ingående i en kyl- eller värrneanläggning och där flödesregleringsventilen enligt uppfinningen är inbyggd i en tillopps- eller returledning.

Fig 2 en komplett flödesregleringsventil enligt uppfinningen.

Fig 3 differenstrycksregleringsdelen hos uppfinningen : - fig 3a visar ett fullt öppet läge och - fig 3b visar ett läge där genomloppet är delvis strypt Fig 4 strypventildelen hos uppfinningen : - fig 4a visar ventilen helt öppen - fig 4b visar ventilen med käglan delvis stängd och en vy underifrån där man ser stoppklacken för strypdonet 10 15 20 25 30 Fig 2 visar den kompletta flödesregleringsventilen 1 som har en anslutning 7 för tilloppsledningen och en anslutning 8 för returledningen. Ventilen har mätuttag för att ge möjlighet till kontroll av det verkliga summatryckfallet över differenstrycksdelen 2 och strypventildelen 3. l anslutning 4 kan man mäta/ registrera trycket i tilloppsledningen och i anslutning 5 trycket i returledningen.

Mätnipplamas uppbyggnad är av tidigare kända konstruktioner. Exempel på uppbyggnad och funktion framgår bland annat av SE 0202851-2.

Ventilen har även en avstängningsventil 6 monterad i den förlängda delen 9 av ventilens returanslutning 8. Denna avstängningsventil kan med fördel vara en kulventil, som monteras med tätningselementen 10 och avstängningskulan ll och där dessa delar axiellt fixeras med stoppmuttem 12.

Reglerfunktionen hos den kompletta ventilen består av två samverkande delar som är monterade i det gemensamma ventilhuset 49. Den övre delen, den som innehåller strypventilfunktionen 3, monteras i ventilhuset genom att överstycket 13 fixeras till huset 1 genom låsmuttem 14, varvid överstyckets nedre ringparti 15 pressas mot packningen 38 som är inlagd i differenstryckdelens topp-plan 16, som i sin tur pressar differenstrycksdelen 2 ned mot ventilhusets 49 stopp-plan 18.

På överstyckets 13 övre, yttre gänga 46 monteras lämpligen en skyddshuv 37, vilken efter installation kan ersättas med lämplig typ av ställdon - ej visat i figuren.

Avtätning för att förhindra yttre läckage mellan ventilhus och överstycke sker med O-ring 19. På motsvarande sätt förhindras yttre läckage via strypventildelens 3 inre detalj er genom montage av O- ringarna 20 resp 21.

Uppbyggnaden av differenstrycksdelen framgår av fig 3, där fig 3a visar differenstrycksregleringsdelen i fullt öppet läge, det vill säga där fjäderkraften från fjädern 23 pressar den cylindriska, korgliknande delen 24 med dess övre hylsliknande del 25 upp mot differenstryckdelens topp-plan 16. För att säkerställa en liten distans mellan den hylsliknande delen 25 och dess ovansida och topp-planets 16 undersida har topp-planet en distansklack 42. Detta för att den trycknivå som finns i - innanför detaljerna 24 och 25 - dífferenstrycksdelen -- med trycket Pd - skall kunna verka på så stor yta som möjligt. I detta läge, det vill säga när den cylindriska korgliknande delen 24 är i sitt högsta läge är genomströmningsöppningen 26 fullt öppen.

I fig 3b visas ett driftläge där fiäderpaketet 23 delvis har pressats samman och därmed har genomströmningsöppningen 26 minskat. Detta driftläge uppstår 10 15 20 25 30 523 7023 när inloppsidans 7 trycknivå, benämnd Pi, är högre än den trycknivå Pd, som erhålls efter genomströmningsöppningen 26.

När ingångstrycket Pi ökar, kommer således den korgliknande delen 24 att pressas nedåt och därmed strypa! minska genomströmningsöppningen 26 och som följd av detta uppstår en tryckförlust av nivån Pi till nivån Pd. Tryckskillnaden mellan Pd och utloppsidans 8 trycknivå, benämnd Pr, är vald så att kraften av Pd gånger den hylsliknande delens 25 övre yta komprimerar fjädem 23 till ett läge där fjäderkraften tillsammans med den kraft som trycket Pr gånger den yta som Pr arbetar på i mellanrummet 39 mellan den korgliknande delen 24 och den cylindriska mantels innerdiameter ger, är i järnnvikt. Tryckskillnaden mellan Pd och Pr är således konstant och oberoende av inloppsidans 7 trycknivå Pi. Denna konstanta tryckskillnad är basen för strypventilens 3 funktion.

En ökning av Pi, från det läge som visas i fi g 3b, innebär således att tjäderpaketet 23 komprimeras ytterligare och detta i sin tur innebär att genomströmningsöppningen 26 minskar, eftersom tryckskillnaden mellan Pd och Pr skall hållas konstant.

Trycket Pr kommer in i rummet 39 via slitsarna 29- företrädesvis 1-4 st. - som finns i den nedre cylindriska mantelringen 41. För att förhindra att det högre trycket = Pi, kommer in till detta rum 39 finns en O-ring 22, som tätar mellan ventilhuset 1 och den nedre cylindriska manteldelen 41, respektive tätningsringar 30 som tätar mellan denna cylindriska manteldel 41, och den cylindriska korgliknande delen 24. Även mellan den cylindriska manteln 40 och den hylsliknande delen 25 finns i differenstrycksdelens övre ända tätningsringar 30 för att säkerställa dels att den högre trycknivån Pi inte läcker in till rum 39 och dels finns tätningsringama 30 för att ge en låg friktion mellan detaljerna 24 och 28 respektive mellan detalj erna 25 och 40. Låg friktion är viktig för att säkerställa att förändringar av det ingående statiska trycket snabbt leder till ett nytt arbetsläge hos den rörliga (24) flödesstrypande delen hos differenstrycksregleringsdelen.

Uppbyggnaden av strypventildelen framgår av fig. 4, där tig. 4a visar strypventilen helt öppen, det vill säga att såväl det vridbara strypdonet 34 är vridet till det läge då genomströmningsöppningen 43 ut mot ventilens utloppssida 8 är fullt öppen, samtidigt som käglan 31 befinner sig i sitt övre läge.

Strypventilen ger genom sin uppbyggnad, möjligheten att alltid välja en öppningsgrad som innebär att det är möjligt att välja just det maximala flöde som är aktuellt för det enskilda applikationstillfället, samtidigt som man får möjligheten att begränsa detta flöde med den axiella rörelsen hos käglan 31. 10 15 20 25 30 Det önskade, maximala flödet säkerställs tack vare att differenstrycksdelen alltid ger ett konstant maximalt tryckfall som strypventilen har att arbeta med. Med detta tryckfall som utgångspunkt kan man sedan välja det flöde som ventilen skall avge genom att steglöst vrida strypdonet 34 så att den valda öppningsgraden motsvarar det önskade flödet. Strypdonet 34 samverkar med den fast monterade strypslöjan 32 som är inmonterad i överstycket 13. På överstycket 13 kan man med fördel anbringa en skalring 17, enligt fig 2, som samverkar med det törinställningsverktyg 36 - ej visat i tigurema - som används när man skall välja ett läge för strypdonet 34 relativt strypslöjan 32.

Förinställriingsverktyget 36 griper in i grepphylsan 45 som i sin tur vrider strypdonet 34.

Genom den beskrivna törinställningen, får man således en möjlighet att alltid dimensionera ventilens öppningsgrad, det så kallade Kvs- värdet, utifrån det aktuella behovet och behöver således inte välja en ventil med fasta steg mellan olika öppningsgrader, olika flöden.

Till denna funktion, den med steglöst valt Kvs-värde, har man dessutom möjlighet att strypa detta flöde med käglan 31 som förflyttas axiellt med spindeln 33.

Den axiella rörelsen kan alltid utnyttjas i hela sin längd, oavsett vilken öppningsgrad som valts med strypdonet 34. Detta betyder att man får en bra möjlighet att reglera flödet oavsett om ventilen! käglan skall strypa ett litet eller stort flöde.

När käglan kommer till sitt nedre läge, det vill säga när ventilen skall stänga flödet helt, har man säkerställt detta genom att käglan går ned och tätar mot den packning 38 - företrädesvis av gummi - som finns på ovansidan av differenstryckventilens topp-plan 16.

I detta läge, när käglan tätar, skulle den trycknivå Pi som finns i systemet pressa käglan uppåt.

Genom att införa ett litet spår 44 mellan spindeln 33 och käglan 31 tillåts ett litet läckflöde upp till käglans översida och därmed får man tryckavlastning av käglan och på så sätt förhindrar man den oönskade effekten av tryck/ kraftökningen på käglan, och därmed säkrar man tätningsfunktionen.

Tryckavlastningen innebär även att sj älva stängningen kan ske med små krafter, ventilen blir lättmanövrerad.

Strypventilen har O-ringarna 20 och 21 för att förhindra ett yttre läckage via de inre delama i överstycket 13 och dessutom en O-ring 27 för att begränsa ett inre läckage. O-ringen 19 är för att förhindra yttre läckage mellan överstycket 13 och ventilhuset 1.

I fig 4b och den vy som visar strypventilen underifrån, ser man strypventilen i ett läge där öppningsgraden hos ventilen är begränsat till en del. Strypdonet 34 har här vridits så att öppningen gentemot strypslöjan 32 har minskat och således har därmed genomströmningsöppningen 43 (fl PJ 09 \~Z Ö (J, I minskat. Samtidigt visar sidovyn käglan 31 i ett läge där den har íörflyttats ned en del, relativt sitt övre läge, sitt utgångsläge.

Strypdonet 34 kan i princip vridas l80° och dess slutliga läge, vid helt stängd öppning mellan strypdonet och den fast monterade strypslöjan, stoppar strypdonet mot en inre klack 47 hos strypslöjan 32. Slöjan 32 har också en öppning, ett urtag på 180°, vilket innebär att öppningen - fullt öppen ventil ~ är ett l80°- segment och vars höjd är "a" enligt figuren.

Den ovan beskrivna lösningen av en anordning för flödesreglering kan naturligtvis modifieras något inom ramen for uppfinningen. 10 15 20 25 10= ll= 12= l3= l4= 15= Stycklista flödesregleringsventil differenstrycksregleringsdel strypventildel mätnippel - Pi-nivå mätnippel - Pr-nivå avstängningsventil anslutning - tillopp anslutning ~ retur förlängd del av ventilhuset tätningselement avstängningskula stoppmutter Överstycke låsmutter överstyckets nedre ringparti 1 6=differenstrycksregleringsde- lens topp-lock l7= l8= skalring ventilhusets stopp-plan 19, 20, 21, 22=O-ring 23= 24= cylindrisk korgliknande del 25= 26= f] äder hylsliknande del genomströmningsöppning 528 40 45 50 6.13 (A1 27= 28= 29= 30= 31= 32= 33= 34= 35= 36= 37= 38= 39= 40= 41= 42= 43: 44= 45= 46= O-ring nedre, ej rörlig strypdel slits tätningsring kägla strypslöja spindel strypdon fjäder inställníngsverktyg skyddshuv packning rum cylindrisk mantel nedre mantelring distansklack genomströmningsöppning spår för läckflöde grepphylsa yttre gänga 47= klack 48= ställdon 49= ventilhus

Claims (11)

10 15 20 25 30 528 702% *Q Patentkrav

1. Anordning for flödesreglering av ett medium i ett värme- eller kylsystem bestående av en flö- desregleringsventil (l), som i ett och samma ventilhus (49) innehåller en differenstrycksreglerings- del (2) och en strypventildel (3) och där dessa delar är monterade direkt efter varann och där en övre del utgörs av strypventildelen (3) som monteras i ventilhuset (1) genom att ett överstycke (13) fixeras till ventilhuset (49) genom att en låsmutter (14) gängas på ventilhuset (49) och därvid fixerar strypventildelen (3) som i sin tur pressar differenstrycksdelen (2) ned mot ett stoppplan (18) i ventilhuset (49) och där strypventildelen (3) och dess överstycke (13) har ett strypdon (34) som vrids runt steglöst 0 - l80° med en spindel (33) medels ett inställningsverktyg (36) och därmed ger en variabel öppning mellan strypdonet (34) och eni strypventilen (3) och dess överstycke (13) fast monterad strypslöja (32) och att det flöde som passerar genom en vald, variabel spalt eller en genomströrrmingsöppning (43) vid periferin mellan strypdonet (34) och strypslöjan (32) dessutom begränsas i axiell ledd med en kägla (31) monterad på spindeln (33) och där spindeln (3 3) och därmed käglan (31) förflyttas axiellt med ett ställdon (48) monterad på en gänga (46) hos överstycket (13), samt att ventilhuset (49) även innehåller en mätnippel (4) för registrering av tilloppstrycknivån hos mediet i ventilhuset och placerad vid en tilloppsanslutning (7) respektive en mätnippel (5) for registrering av returtrycknivån vid en returanslutningen (8) och placerad företrädesvis parallellt med mätnippeln (4), samt att det i en förlängd del (9) av ventilhuset (49) finns en avstängningsventil (6) monterad före anslutningen (8) kännetecknad därav, att flödesmängden regleras med strypventildelen (3) som stryper flödesmängden steglöst med strypdonet (34) och att flödet begränsas med käglan (31) som i alla valda inställningar hos strypdonet (34) arbetar med sin fulla slaglängd.

2. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad därav, att flödesbegränsningen sker genom att strypventildelen (3), samverkar med differenstryckregleringsdelen (2) och där strypventildelen (3) alltid arbetar med det totala valda differenstrycket, Pd-Pr.

3. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad därav, att differenstrycksdelen (2) och strypventildelen (3) är monterade i samma ventilhus (49) och hålls fixerade i ventilhuset (1) av överstycket (13) via låsmuttern (14).

4. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad därav, att en avtätning mellan differenstryckregleringsdelen (2) och strypventildelen (3) sker genom att ett nedre ringparti (15) hos 10 15 20 25 30 528 1703 överstycket (13) pressas mot en packning (3 8) på differenstryckkregleringsdelens övre del, i samband med att låsmuttern (14) monteras.

5. Anordning enligt patentkrav 1 och 2, kännetecknad därav, att en vridning på 0 - l80° hos spindeln (33) i strypventildelen (3) direkt ger en motsvarande vridning av strypdonet (34) och därmed erhålles en steglöst ställbar genomströmningsöppning (43).

6. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknat därav, att strypdonet (34) samverkar med strypslöj an (32) varvid genomströmningsöppningen (43) minskar/ökar när spindeln (33) vrids till önskat läge.

7. Anordning enligt patentkrav 1 och 2, kännetecknat därav, att strypventildelens (3) kägla (31) är direkt monterad på spindeln (33) och dess nedre ända och att käglans axiella rörelse styrs av ett ställdon (48) monterat på överstycket (13) och dess yttre gänga (46), varvid käglan (31) alltid arbetar med hela sin slaglängd.

8. Anordning enligt patentkrav 1 och 2, kännetecknad därav, att strypventil- delens kägla (31) i sitt stängda läge, när den tätar mot packningen (38), är helt tryckavlastad tack vare ett läckflöde upp till käglans översida via ett spår (44) mellan spindeln (33) och käglan (31).

9. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad därav, att differenstrycksdelen (2) arbetar med låg friktion tack vare utformningen av ett antal tätningsringar (30) som företrädesvis är tillverkade av ett polymermaterial och där tätningsringarna styr upp och tätar mot en cylindrisk korgliknande del (24) som är utbalanserad med en fjäder (23) så att en genomströmningsöppning (26) friläggs till den grad att det valda differenstrycket = Pd-Pr, upprätthålls och genom den låga friktionen hålls differenstrycket nära konstant oavsett förändringar av den ingående statiska trycknivån =Pi .

10. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad därav, att den statiska trycknivån = Pr, vid returanslutningen (8) kan registreras/ mätas via den mätnippel (5) på ventilhuset (49) och som får sin trycksignal från mediet efter att detsamma passerat strypventildelen (3) och att den statiska trycknivån Pr påverkar differenstrycksenheten genom att det strömmar in till ett rum 39 via ett antal slitsar (29). (71 PJ C343 \J CD LN

11. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att den statiska trycknivån = Pi, vid tilloppsanslutningen (7) kan registreras/mätas via mätnippeln (4) på ventilhuset (49) och som får sin trycksignal från mediet innan detsamma har kommit in till differenstrycksregieringsdelen (2).