SI9700147A - Kombinacija aksialnega membranskega regulatorja z dušilko in krmilnim ventilom - Google Patents

Abstract

Kombinacija aksialnega membranskega regulatorja pretoka ali diferenčnega tlaka z dušilko in krmilnim ventilom, v kateri pad tlaka v dušilki in krmilnem ventilu ali tudi v potrošniku deluje na mambrano proti sili vzmeti in premika cevasti ventilski sedež, ki skupaj z ventilskim krožnikom regulira pretok ali diferenčni tlak. Kombinacija sestoji iz treh kompletnih med seboj ločenih in samostojno delujočih ventilov, ki so nameščeni v skupno kompaktno ohišje v sledečem zaporedju: dušilka, krmilni ventil, membranski regulacijski ventil. Zaradi samostojnosti ventilov je možno z istimi osnovnimi sestavnimi deli in malenkostnimi spremembami, doseči več kombinacij funkcij. Izvedba in nastavitev dušilke je zelo enostavna ter trajno zanesljiva. Dodatno vgrajeni varnostni ventil za varovanje dušilke ni potreben. Z aksialno izvedbo membranskega regulatorja in gibljivim cevastim ventilskim sedežem je dosežena velika kompaktnost in nizka cena pri zadostni točnosti.ŕ

Description

KOMBINACIJA AKSIALNEGA MEMBRANSKEGA REGULATORJA Z DUSILKO IN KRMILNIM VENTILOM

Predmet izuma je kombinacija aksialnega membranskega regulatorja diferenčnega tlaka ali pretoka tekočin in plinov, s krmilnim ventilom in dušilko, ki je enostavna in kompaktne izvedbe ter omogoča ralične kombinacije funkcij, pri nizki ceni. Taka kombinacija je primerna predvsem za razvodna omrežja centralnih kurjav in klima naprav ter v hišnih postajah toplarniških omrežij. Z membranskim regulatorjem se regulira pretok ali pa diferenčni tlak. S krmilnim ventilom pa temperatura ali drugi parametri oziroma služi samo ročno za zapiranje. Dušilka služi za nastavitev regulatorja pretoka ali pa samo kot ročni dušilni organ.

Ta izum rešuje štiri tehnične probleme.

Problem 1. Zahteva se čim večja univerzalnost regulatorja. Z istimi elementi naj bo možno opravljati čim več različnih funkcij in kombinacij funkcij. Možna naj bo uporaba temperaturnih in drugih pogonov od različnih proizvajalcev. Običajno se ventili za različne funkcije bistveno razlikujejo v sestavnih delih in imajo priključek za pogon prilagojen enemu samemu izdelku.

Problem 2.

Zahteva se čimbolj kompaktna izvedba, malih dimenzij, pri čim večji točnosti in nizki ceni. Toda običajni membranski regulator deluje bolj točno, če ima veliko membrano, kar pomeni večjo ceno in velikost.

Problem 3.

Nastavitev pretoka naj bo enostavna, trajno zanesljiva, pregledna ter ločena in neodvisna od ostalih funkcij.

Problem 4.

Izvedba naj bo taka, da ni potrebna dodatno varovanje dušilke z vgrajenim varnostnim ventilom.

Znane rešitve za navedene probleme so sledeče.

Problem 1.

a) Kombinacija za regulacijo pretoka in temperature.

Membranski regulator pretoka ima dušil ko izvedeno tako, da jo premika pogon za regulacijo temperature. Pri čemer se ročno nastavi in omeji največji možni hod dušilke ter s tem nastavi največji pretok. Slabost te izvedbe je v tem, da je nastavitev pretoka nepregledna in konstrukcija komplicirana. Deli, ki omejujejo pretok se premikajo in so izpostavljeni obrabi. Sčasoma lahko pride zaradi obrabe do nehotene spremembe nastavitve pretoka. Poleg tega je obvezno potrebno varovanje dušilke proti preveliki sili zaradi velike tlačne razlike. Kajti v primeru netesnosti na ventiIškem sedežu in hkratni tesnosti dušilke, je dušilka lahko obremenjena z maksimalnim diferenčnim tlakom v sistemu. Sila ki je potrebna v tem primeru, za odpiranje dušilke je lahko večja od sile ki jo zmore pogon. Dušilka bi tako ostala trajno zaprta. Potrošnik bi ostal brez pretoka. Tlačna razbremenitev dušilke se običajno izvede z malim varnostim ventilom, ki je vgrajen v dušilko. Toda če je kapaciteta malega varnostnega ventila manjša od netesnosti ventiIškega sedeža, zadeva zopet ne deluje zanesljivo. Poleg tega se mali varnostni ventil lahko zamaši ali pa je stalno netesen. Priključek za temperaturni pogon je običajno prilagojen samo enemu posebnemu pogonu istega proizvajalca.

b) Kombinacija za regulacijo pretoka in temperature. Dušilka je prosta in dodatni pogon deluje direktno na ventilski krožnik. Slabost je v tem, da mora pogon premagovati silo vzmeti za regulacijo pretoka. Potreben je močnejši pogon kot pri rešitvi a) toda ni potrebna dodatna varnostna razbremenitev dušilke.

c) Kombinacija regulacije pretoka in ročnega zapiranja ali diferenčnega tlaka in ročnega zapiranja. Pri znanih izvedbah se ročno zapiranje običajno izvede z vretenom, ki pritisne na membranski krožnik ter preko njega zapre ventil. Slabost je v tem, da so za regulator pretoka potrebni mnogi bistveno drugačni notranji deli in ohišje, kot za regulator diferenčnega tlaka.

Problem 2.

Pri znanih izvedbah kombinacij je vedno uporabljen ravni ali poševni zaporni ventil, na katerega je nameščen membranski pogon. Svetli premer ventiIškega sedeža mora biti relativno velik, da so upori sprejemljivo majhni. Membrana mora biti dovolj velika, da premaga trenje na razbremeni 1 nem batu ventiIškega krožnika in tako omogoča zadostno točnost. To pomeni velike dimenzije in večjo ceno.

Problem 3.

Slabosti znanih izvedb dušilk za nastavljanje pretoka, pri kombiniranih regulatorjih, so opisane že pri problemu 1. pod točko a).

Problem 4.

Slabosti znanih izvedb kombiniranih regulatorjev, ki zahtevajo vgradnjo dodatnega varnostnega ventila v dušil ko, so opisane že pri problemu 1. pod točko a).

Rešitev problema 1.

Problem univerzalnosti je rešen tako, da so v istem ohišju zaporedno nameščeni sledeči samostojni elementi: dušilka, krmilni ventil in kompleten membranski regulator. Dušilka služi lahko za ročno dušenje pretoka ali za nastavitev maksimalnega pretoka na membranskem regulatorju. Krmilni ventil služi lako za ročno zapiranje ali s pomočjo ustreznega pogona, za regulacijo temperature ali drugih parametrov. Priključek za pogon ima tako obliko in mere, da se nanj lahko priključijo skoro vsi pogoni za termostatske ventile, različnih proizvajalcev. Membranski regulator pretoka se od regulatorja diferenčnega tlaka razlikuje samo po sili vzmeti in po tem, da ima impulz V+ znotraj ohišja, v obliki izvrtine. Regulator diferenčnega tlaka pa ima impulz dP+ izveden zunaj.

Rešitev problema 2.

Problem kompaktnosti je rešen tako, da so trije sicer samostojni ventili nameščeni v skupno ohišje in je membranski regulator izveden v aksialni obliki, ki je znana iz slovenskega patenta 9500294. Zaradi malega odklona smeri toka je pad tlaka v sedežu aksialnega regulatorja relativno majhen. Zato so svetli premer sedeža ventila ter posledično tudi membrana in ohišje lahko majhni. Pri mali porabi tlaka je možna velika točnost in nizka cena.

Rešitev problema 3.

Problem enostavnosti dušilke je rešen tako, da je dušilka izvedena v obliki popolnoma samostojnega vretena, ki je po končani nastavitvi trajno nepremično. Položaj nastavitve je dobro viden in natančno določljiv s pomočjo skale na čelu dušilke. Nastavitev je zavarovana z varovalno matico.

Rešitev problema 4.

Problem varovanja dušilke proti preveliki razliki tlaka pri netesnosti na sedežu regulacijskega ventila je rešen tako, da je dušilka samostojna in fiksna. Obenem pa je krmilni ventil glede na smer toka medija vgrajen tako, da tlačna razlika na krožniku krmilnega ventila deluje v smeri njegovega odpiranja. Tako v primeru netesnosti na sedežu regulatorja, krmilni ventil samo ustrezno prepušča, če sila pogona ne zadostuje več za njegovo tesno zapiranje. Nikakor pa ne more priti do zaprtja in trajne prekinitve pretoka.

OPIS KONSTRUKCIJSKE REŠITVE

Slika 1 kombinacija po izumu z regulatorjem pretoka

Slika 2 kombinacija po izumu z regulatorjem diferenčnega tlaka

Slika 1

V skupnem ohišju (1) je gledano v smeri pretoka nameščena najprej dušilka (7), nato krmilni ventil (19) in na koncu membranski regulator (22) aksialne izvedbe. Vstopna odprtina je označena z (2), srednja odprtina z (18), in izstopna odprtina z (8). Ventilski sedež dušilke je označen z (3), ventilski sedež krmilnega ventila pa z (21). Ventilski krožnik dušilke je (4) in ventilski krožnik krmilnega ventila je (20). Impulzna izvrtina (V+) vodi iz vstopne odprtine (2) v komoro (14) pred membrano (13). Impulzna izvrtina (17) vodi tlak (V-) iz srednje odprtine (18), skozi cevasti del (15) membranskega krožnika (16) v prostor za membrano. Vzmet (12) pritiska na membrano in odmika ventilski sedež (10) od fiksnega ventiIškega krožnika (9). Ventilski sedež (10) je zatesnjen s tesnilom (11). Dušilka je zavarovana proti odvitju z varovalom (5) in matico (6).

Pretočni medij vstopa iz cevovoda v vstopno odprtino (2), nato gre skozi odprtino med ventiIškim krožnikom (4) in ventiIškim sedežem (3) duši Tke ter naprej skozi odprtino med ventilskim krožnikom (20) in ventilskim sedežem (21) krmilnega ventila (19). Nato skozi srednjo odprtino (18) in odprtino med ventilskim krožnikom (9) in ventilskim sedežem (10) regulatorja pretoka odteče v izstopno odprtino (8) in iz nje naprej v cevovod. Tlak medija iz vstopne odprtine, deluje skozi impulzno izvrtino (V+) in komoro (14) na membrano (13), proti sili vzmeti (12) in tlaku iz srednje odprtine (18), ki deluje na membrano skozi impulzno izvrtino (17) kot (V-). Pretok pri katerem regulator pretoka (22) prične zapirati (maksimalni pretok), se nastavi z pripiranjem dušilke (7), pri popolnoma odprtem krmilnem ventilu (19). če se krmilni ventil nato pripira, pade tlak v srednji odprtini in pripira se ustrezno tudi regulator pretoka (22). Krmilni ventil in regulator pretoka delujeta vedno oba hkrati v istem smislu. Krmilni ventil deluje tako vedno proti zelo mali razliki tlakov na ventiIškem krožniku. In sicer toliko kolikor je potrebno za premagovanje sile vzmeti z membrano. To je približno 10 do 20 kPa. Ves ostanek padca tlaka se poduši v regulatorju pretoka. Maksimalni možni pretok je določen s položajem dušilke in silo vzmeti (12). Trenutni pretok pa je odvisen od stopnje odprtja krmilnega ventila (19). Krmilni ventil zapira in odpira lahko katerikoli pogon v odvisnosti od kateregakoli parametra (temperature, tlaka itd..).

Slika 2

Kombinacija za regulacijo diferenčnega tlaka se razlikuje od kombinacije za regulacijo pretoka samo po tem, da nima notranjega impulza (V+), temveč zunanji impulz (dP+), skozi katerega deluje tlak pred potrošnikom na membrano (13). Tlak za potrošnikom ter obenem za dušil ko in krmilnim ventilom deluje iz srednje odprtine (18) skozi impulzno izvrtino (17) kot (dP—) na zadnjo stran membrane. Maksimalni možni pretok je določen s položajem dušilke. Maksimalni možni diferenčni tlak (razlika med dP+ in dP-) je določen s silo vzmeti (12). Trenutni pretok pa je odvisen od stopnje odprtja krmilnega ventila (19).

Claims (5)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Kombinacija aksialnega membranskega regulatorja pretoka z dušilko in krmilnim ventilom, v kateri pad tlaka v dušilki in krmilnem ventilu deluje na membrano proti sili vzmeti in premika ventilski sedež, ki skupaj z ventiIškem krožnikom regulira pretok, OZNAČENA S TEM, da se sestoji iz treh kompletnih med seboj ločenih in samostojno delujočih ventilov ki so nameščeni v kompaktno skupno ohišje (1) pri čemer ima prvi ventil v smeri toka medija obliko ročno nastavljive dušilke (7) in ima drugi ventil v smeri toka obliko krmilnega ventila (19) ki je primeren za priključek različnih regulacijskih pogonov ali za ročno zapiranje pretoka ter ima tretji ventil v smeri toka medija obliko aksialnega membranskega regulatorja pretoka (22) pri čemer se razlika tlaka na membrani (13) ki je potrebna za delovanje membranskega regulatorja (22) ustvarja v dušilki (7) in krmilnem ventilu (19).
2. 2. Kombinacija po zahtevku 1, OZNAČENA S TEM, da se je krmilni ventil (19) glede na smer toka medija vgrajen tako, da sila ki nastane zaradi tlačne razlike na krožniku (20) krmilnega ventila (19) deluje v smeri njegovega odpiranja.
3. 3. Kombinacija po zahtevku 1, OZNAČENA S TEM, da se tlak iz vstopne odprtine (2) pred dušilko (7) vodi skozi notranjo impulzno izvrtino (V+) na sprednjo stran membrane (13) ter tlak (V-) iz srednje odprtine (18) za dušilko (7) in krmilnim ventilom (19) vodi skozi impulzno izvrtino (17) v membranskem krožniku (16) na zadnjo stran membrane (13) pri čemer je gibljivi cevasti ventilski sedež (10) pritrjen na membranski krožnik (16) ter zatesnjen s tesnilom (11) ter je ventilski krožnik (9) fiksno nameščen v ohišju (1).
4. 4. Kombinacija po zahtevku 1, OZNAČENA S TEM, da nima notranje impulzne izvrtine (V+) in na prednjo stran membrane (13) skozi zunanji impulzni cevovod (dP+) deluje tlak pred potrošnikom ter deluje aksialni membranski regulacijski ventil (22) v odvisnosti od vsote padcev tlaka v potrošniku ter dušilki (7) in krmilnem ventilu (19).
5. 5. Kombinacija po zahtevku 4, OZNAČENA S TEM, da nima vgrajene dušilke (7).