SI20221A - Tripotni regulacijski ventil z ekskluzivnim delovanjem - Google Patents

Abstract

V tripotnem ventilu sta oba ventilska krožnika gibljivo nameščena na krmilni osi. V zgornji krožnik je vgrajena vzmet, ki potiska oba krožnika skupaj, v smer zapiranja. V srednjem položaju krmilne osi sta oba krožnika tesno zaprta. Če se krmilna os giba navzgor, ostane spodnji krožnik, pod vplivom sile vzmeti še naprej tesno zaprt, zgornji pa se odpira in obratno. Tako lahko z enim ventilom in enim motornim pogonom reguliramo dva kroga, pri čemer je en krog poljubno odprt, drugi pa medtem tesno zaprt. Če se aktivira varnostna funkcija, se krmilna os premika proti zgornjemu položaju in najprej tesno zapre spodnji krožnik in nato še varnostni krožnik. Geometrija krožnikov je taka, da medij ob relativnem gibanju krožnikov ne vstopa v notranjost krožnikov in ne maši špranj v vodilih. Na izstopni strani je vgrajen aksialni regulator pretoka, ki regulira pretok in obenem tlačno razbremenjuje oba krožnika.ŕ

Description

Tripotni regulacijski ventil z ekskluzivnim delovanjem

Predmet izuma je tripotni regulacijski ventil z vgrajenim regulatorjem pretoka. Če je ena vstopna smer odprta, je druga vstopna smer popolnoma zaprta. V normalnem delovanju sta lahko tudi obe smeri hkrati zaprti. V primeru izpada električnega toka sta obe smeri tesno zaprti. Predvsem je primeren za vgradnjo v hišnih postajah daljinskega ogrevanja, ker z enim ventilom in enim motornim pogonom lahko reguliramo dva kroga, ogrevanje in potrošno vodo.

Ta izum rešuje sledeče tehnične probleme.

Problem 1. Z enim ventilom in enim motornim pogonom regulirati dva kroga, pri čemer je en krog poljubno odprt, drugi pa tesno zaprt in obratno.

Problem 2. V primeru izpada električnega toka, ko varovalna vzmet v motornem pogonu potisne os ventila v skrajni položaj, morata biti obe smeri tesno zaprti.

Problem 3. Prigrajeni regulator pretoka mora regulirati pretok za vsako smer posebej. Kajti maksimalni pretok ni vedno enak za obe smeri.

Problem 4. Relativno gibanje osi in ventilskega krožnika ne sme povzročati prečrpavanja medija skozi špranje notranjih drsnih površin. Fina nesnaga, ki jo medij (voda) nosi s seboj, bi lahko zamašila ozke špranje in blokirala delovanje ventila.

Problem 5. Tok medija naj ne zadeva v zunanje vstopne špranje gibljivih ventilskih krožnikov. Nesnaga lahko zamaši špranjo in blokira delovanje.

Problem 6. V primeru netesnosti regulatorja pretoka, ki obenem razbremenjuje oba ventilska krožnika, mora tlak medija delovati na ventilske krožnike v smeri zapiranja.

Znani tripotni ventili delujejo tako, da sta hkrati lahko odprti obe smeri. Samo če je ena smer popolnoma odprta je druga popolnoma zaprta. Varnostno zapiranje obeh smeri hkrati ni možno.

Rešitev problemov 1-6

Problem 1. V tripotnem ventilu sta oba ventilska krožnika gibljivo nameščena na krmilni osi. V zgornji krožnik je vgrajena vzmet, ki potiska oba krožnika skupaj, v smeri zapiranja. V srednjem položaju krmilne osi sta oba krožnika tesno zaprta. Če se krmilna os giba navzgor, ostane spodnji krožnik, pod vplivom sile vzmeti še naprej tesno zaprt, zgornji pa se odpira. In obratno. Tako lahko z enim ventilom in enim motornim pogonom reguliramo dva kroga, pri čemer je en krog poljubno odprt, drugi pa tesno zaprt. Prednost je v približno pol manjši ceni in manjši porabi prostora, kije bistvena pri malih kompaktnih postajah za daljinsko ogrevanje.

Problem 2. Če izpade električni tok se aktivira varnostna funkcija. Krmilna os se premika proti končnemu zgornjemu položaju in najprej tesno zapre spodnji krožnik, nato za kratek čas popolnoma odpre zgornji krožnik. Toda os potuje še naprej še za en hod in s tretjim varnostnim krožnikom zapre tesno tudi smer zgornjega krožnika. Tako je zagotovljena varnostna funkcija, ki jo zahtevajo predpisi.

Problem 3. Impulz (V+) za regulator pretoka je lahko vzet samo pred spodnjim krožnikom. Sicer bi v primeru varnostnega zapiranja, ko je zaprt tudi varovalni krožnik, regulator pretoka ostal odprt in oba krožnika nerazbremenjena. Ker je vsak ventilski krožnik za svojo smer obenem tudi dušilka za pilotiranje regulatorja pretoka, se z omejitvijo maksimalnega hoda vsakega krožnika posebej, lahko poljubno omeji pretok v posamezni smeri. Omejitev hoda pa ne sme delovati v primeru varnostnega zapiranja. Zato je omejitev hoda izvedena z meritvijo položaja krmilne osi in ustreznim parametrom v programu digitalnega regulatorja, ki določa položaj krmilne osi.

Problem 4. Površina s katero drsi zgornji krožnik po podaljšku spodnjega krožnika je enaka površini krmilne osi, ki drsi po notranji strani spodnjega dela podaljška spodnjega krožnika. Tako je popolnoma preprečeno črpanje pretočnega medija medija v notranjost obeh krožnikov. Notranjost se napolni z medijem samo enkrat, to je ob prvem polnjenju in nikoli več. Medij in nesnaga nimata več vstopa v notranjost.

Problem 5. Spodnji krožnik ima cevast podaljšek, ki sega v zgornji krožnik. Špranja med podaljškom in zgornjim krožnikom je zaprta z strgalom iz filca ali gume. Tako spodnji krožnik sploh nima špranje, ki bi bila obrnjena proti toku medija iz nasprotne smeri. Zgornji krožnik pa ima špranjo ki je zaščitena s strgalom in je precej oddaljena od curka medija iz spodnjega krožnika. S tem je možnost vstopa nesnage in blokiranja delovanja močno zmanjšana.

Problem 6. Oba krožnika sta vgrajena tako, da ju zapira sila vzmeti in tlak medija, sila motornega pogona pa odpira. Tako je preprečena možnost netesnosti, če je regulator pretoka netesen in krožnika nista razbremenjena.

Opis konstrukcijske rešitve

Slika 1

V skupnem ohišju (1) je vgrajen tripotni regulacijski ventil (26) in aksialni regulator pretoka (27). Tripotni regulacijski ventil ima tri sedeže in sicer spodnji sedež (25), zgornji sedež (2) in varnostni sedež (7) ter tri ventilske krožnike in sicer spodnji krožnik (24), zgornji krožnik (3) in varnostni krožnik (5). Krožniki so gibljivo nameščeni na krmilni osi (21). Spodnji krožnik je proti osi zatesnjen s tesnilom (23) in zavarovan proti vdoru nesnage s strgalom (22). Spodnji krožnik ima cevast podaljšek (14), ki sega v notranjost zgornjega krožnika (3). Spodnji del (15) cevastega podaljška (14) ima znotraj isti premer (D1) kot krmilna os (21) in kot je na zgornjem delu (11) zunanji premer (D2). S tem gibanje krmilne osi (21) ne povzroča črpanja medija iz zunanjosti v notranjost krožnikov. V zgornji krožnik (3) je vgrajena vzmet (10), ki preko konzole (9) in cevastega podaljška (14) pritiska na spodnji krožnik (24) in ima silo, ki zadošča za tesno zapiranje obeh krožnikov. Vstop v notranjost zgornjega krožnika je zaščiten s strgalom (12). Varovalni

j krožnik (5) je uvit v zgornji del zgornjega krožnika in zatesnjen s tesnilom (4). Varovalni sedež je prosto vstavljen v ohišje in zatesnjen s tesnilom (6). Krmilna os (21) ima na vrhu matico (8), ki s spodnjo stranjo lahko pritiska na spodnji krožnik s zgornjo stranjo pa na zgornji krožnik.

Medij lahko vstopa v ohišje iz dveh smeri A ali B. Kadar iz smeri A vstopa v spodnjo komoro (20) odteka mimo spodnjega krožnika v srednjo komoro (19) in mimo krožnika (18) skozi aksialni regulator pretoka (27) izstopa v smeri C. Tlak medija v spodnji komori deluje skozi impulzno izvrtino (V+) na eno stran membrane (16) v regulatorju pretoka (27), tlak medija iz srednje komore pa deluje skozi impulzno izvrtino (V-) na drugo stran membrane in poskuša skupaj z regulacijsko vzmetjo (17) odpreti regulator pretoka (27). Kadar medij vstopa iz smeri B, teče mimo varovalnega krožnika v zgornjo komoro (13) in nato mimo zgornjega krožnika v srednjo komoro ter nato skozi regulator pretoka izstopa v smeri C.

Kadar je krmilna os (21) v srednji legi in se matica (8) ne dotika nobenega krožnika, sta oba krožnika tesno zaprta. Zapirata ju sila vzmeti (10) in razlika tlakov med spodnjo in srednjo komoro, oziroma zgornjo in srednjo komoro. Če se krmilna os (21) iz srednje lege pomika navzdol, matica (8) pritisne na spodnji krožnik (24). Vzmet (10) se stisne in spodnji krožnik se lahko za cel hod odmakne od sedeža. Pri čemer ostane zgornji krožnik tesno zaprt. Če se krmilna os iz srednje lege pomika navzgor, pritiska na varovalni krožnik in skupaj z njim vleče zgornji krožnik (3) navzgor. Pri tem zgornji krožnik stiska vzmet (10) in je spodnji krožnik tesno zaprt. Ko doseže zgornji krožnik (3) cel hod se krmilna os ustavi. Če pa je potrebno varnostno zapiranje obeh smeri, se krmilna os še naprej za en hod pomika navzgor, vzmet se še dodatno stisne in varovalni krožnik (5) se tesno zapre.

Za pravilno delovanje mora biti krmilna os (21) vedno v pravem, točno določenem položaju. Položaj krmilne osi se meri z ustreznim merilnikom hoda (M) in uravnava s pomočjo regulatorja (R), ki deluje v odvisnosti od reguliranih parametrov. Omejitev pretoka je za vsako smer (A ali B) lahko drugačna. Doseže se z ustrezno omejitvijo hoda spodnjega in zgornjega krožnika. Kadar je potrebno varnostno zapiranje obeh smeri pa omejitve hoda zgornjega krožnika ni.

Claims (7)

Patentni zahtevki

1. Tripotni regulacijski ventil z ekskluzivnim delovanjem OZNAČEN S TEM, da sta v skupnem ohišju (1) na krmilni osi (21) gibljivo nameščena dva ventilska krožnika, spodnji krožnik (24) in zgornji krožnik (3) ter je v notranjosti zgornjega krožnika vgrajena vzmet (10) ki pritiska zgornji krožnik proti zgornjem sedežu (2) in obenem pritiska preko konzole (9) in cevastega nastavka (14) spodnji krožnik (24) proti spodnjem sedežu (25) pri čemer je spodnji krožnik zatesnjen proti krmilni osi (21) s tesnilom (23) ter se v srednjem položaju krmilne osi matica (8) ne dotika nobenega krožnika in sta zato oba krožnika pod silo vzmeti in tlaka medija pritisnjena na sedeža ter tesno zapirata, kadar pa se krmilna os (21) pomakne iz srednjega položaja navzgor, matica (8) pritisne na zgornji krožnik (3) in ga odpira, pri tem pa ostane spodnji krožnik (24) pod silo vzmeti (10) še naprej tesno zaprt, kadar pa se krmilna os (21) iz srednjega položaja pomika navzdol, tedaj matica (8) pritisne preko cevastega nastavka (14) na spodnji krožnik (24) in ga odpira, pri tem pa ostane zgornji krožnik (3) pod silo vzmeti (10) še naprej tesno zaprt.

2. Tripotni regulacijski ventil po zahtevku 1, OZNAČEN S TEM, da je na zgornji strani zgornjega krožnika (3) nameščen varnostni krožnik (5), ki je zatesnjen s tesnilom (4) in je nad njim v ohišju (1) pritrjen varnostni sedež (7), ki je zatesnjen s tesnilom (6) pri čemer je v srednjem položaju krmilne osi (21) razdalja med varnostnim krožnikom (5) in varnostnim sedežem (7) približno dvakrat večja od največjega hoda zgornjega krožnika (3) ter je v skrajni zgornji legi krmilne osi (21) varnostni krožnik (5) pritisnjen na varnostni sedež (7) in s tem tesno zaprt, obenem pa je s silo vzmeti (10) tesno zaprt tudi spodnji krožnik. (24)

3. Tripotni regulacijski ventil po zahtevku 1, OZNAČEN S TEM, da je premer (D1) krmilne osi (21) v področju spodnjega krožnika (24) in tesnila (23) približno enak zunanjem premeru (D2) zgornjega dela (11) cevastega nastavka (14), po katerem drsi strgalo (12), ki preprečuje vstop nesnage v notranjost zgornjega krožnika (3).

4. Tripotni regulacijski ventil po zahtevku 1, OZNAČEN S TEM, da je v spodnjem krožniku (24) pred tesnilom (23) vgrajeno strgalo (22), ki preprečuje nesnagi vstop do tesnila (23).

5. Tripotni regulacijski ventil po zahtevku 1, OZNAČEN S TEM, da sta spodnji krožnik (24) in zgornji krožnik (3) nameščena na krmilni osi (21) tako, da poleg sile vzmeti (10) zapira spodnji krožnik tudi razlika tlaka medija med spodnjo (20) in srednjo (19) komoro, ter zapira zgornji krožnik (3) poleg sile vzmeti (10) tudi razlika tlaka medija med zgornjo (13) in srednjo (19) komoro, ter teče medij iz smeri (A) skozi spodnjo komoro (20) mimo spodnjega krožnika (24) v srednjo komoro (19) in teče medij iz smeri (B) mimo varnostnega krožnika (5) skozi zgornjo komoro (13) in nato mimo zgornjega krožnika (3) v srednjo komoro (19).

6. Tripotni regulacijski ventil po zahtevku 1, OZNAČEN S TEM, da je v ohišju (1) na izstopni strani vgrajen aksialni regulator pretoka (27), tako da teče medij iz srednje komore (19) skozi aksialni regulator pretoka (27) in nato izstopa iz ohišja v smeri (C), ter tlak medija v spodnji komori (20) deluje skozi impulzno izvrtino (V+) na eno stran membrane (16), ter deluje tlak medija iz srednje komore (19) skozi impulzno izvrtino (V-) na drugo stran membrane (16) in poskuša skupaj z regulacijsko vzmetjo (17) odpreti aksialni regulator pretoka (27) ki regulira pretok in tlačno razbremenjuje oba krožnika.

Tripotni regulacijski ventil po zahtevku 1, OZNAČEN S TEM, da sta hoda spodnjega krožnika (24) in zgornjega krožnika (3) s pomočjo merilnika hoda (M) in regulatoija (R) poljubno in je tako pretok iz smeri (A) lahko nastavljen na drugo vrednost kot pretok iz smeri (B), pri čemer se hod krmilne osi (21) meri in nastavlja s pomočjo merilnika hoda (M), ki je povezan z regulatorjem (R) v katerem so shranjeni podatki o nastavljenih omejitvah hoda.

Tripotni regulacijski ventil po zahtevku

7, OZNAČEN S TEM, da v primeru aktiviranja varnostne funkcije, ko mora krmilna os (21) doseči skrajno zgornjo lego in tesno zapreti varnostni krožnik (5), omejitev hoda zgornjega krožnika (3) ne deluje.