SE451088B - Magnetventil med effektforsterkare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 451 088 2 Genom den redundanta seriekopplingen enligt patent- kravet 5 uppnås en ytterligare höjning av driftssäkerheten.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hjälp av ritningar På utföringsexempel, varvid fig. 1 visar ett schematiskt axialsnitt genom en magnetventil med effektförstärkare enligt uppfinningen, fig. 2 visar ett snitt genom ett redundant anordnande av två magnetventiler med effektförstärkare, fig. 3 schematiskt visar en egenmediestyrd säker- hetsventil med ansluten magnetventil med effektförstärkare och fig. 4 schematiskt visar en egenmediestyrd ângsisoler- ventil med ansluten magnetventil med effektförstärkare.

I fig. 1 sitter på en effektförstärkare 1 en magnet- ventil 2 med en stator 3, en däri anordnad spole 4 och ett i förhållande till statorn axialförskjutbart lagrat, av en tryckfjäder belastat ankare 5, som uppbär en spindel 6 med en hjälpslutdel 7. Spindeln 6 och ankaret 5 uppvisar ett längs- gående hål 10 och spindeln två tvärhål 11 och 12, som tjänar till tryckutjämning. Ankaret 5 står med en konyta 14 mot en innerkonyta 15 i statorn. Den i axialriktningen begränsade spalten mellan de båda konytorna 14 och 15 är bestämmande för hjälpslutdelens 7 utslag och för den elektriska effekt som skall påläggas spolen 4. Den är i fig. 1 av tydlighetsskäl starkt överdriven till sin bredd.

Spindeln 6 slutar med hjälpslutdelen 7 i en kammare 20 i effektförstärkaren 1. Hjälpslutdelen 7 samverkar där med en sätesyta 22, i vilken en förbindelseledning 24 mynnar. Denna är ansluten till ett cylinderrum 26, i vilket en kolv 28 är axiellt förskjutbar. Kolven 28 har en kalibrerad läckning genom ett kalibrerat hål. Den är via en ventilspindel 32, som genomtränger cylinderrummets 26 ena vägg 34, förbunden med en huvudslutdel 36. En tätningsyta på denna del samverkar med ett ventilsäte 38, som bildar gräns mellan en inlopps- kammare 40 och en utloppskammare 41 i huvudventilen.

Inloppskammaren 40 är ansluten till en inloppskanal 44 och utloppskammaren 42 till en utloppskanal 46. Från inlopps- kanalen 44 leder en i vinkel förlöpande kanal 40 till kammaren 20. 10 15 20 25 30 35 451 088 3 Mot väggen 34 anligger en mot kolven 28 verkande slut- fjäder 50. Väggen 34 är i området för ventilspindeln 32 nav- likande förtjockad, så att det för spindeln bildas en längd- styrning. Cylinderrummet 26 är på huvudslutdelens 36 sida via ett avlastningshâl 32 förbundet med en icke visad avlopps- ledning. Som fortsättning pâ ventilspindeln 32 är på andra sidan av huvudslutdelen 36 anordnad en stång 56, som uppbär en ferromagnetisk, cylindrisk kärna 58. Denna kärna inskjuter i en säckformig hylsa 60 av austenitiskt material, på vilken en avkännarspole 62 är anordnad.

Magnetventilen med effektförstärkare enligt fig. 1 fungerar på följande sätt. I normaltillståndet, dvs vid icke påverkad magnetventil 2, alltså vid strömlös spole 4, är hjälpslutdelen 7 och huvudslutdelen 36 i det visade, slutna läget, som med hjälp av avkännarspolen 62 indikeras som utslag = 0. Mot de båda slutdelarna 7 och 36 anligger tryckmedium, exempelvis varmvatten, som tillföres via inloppskanalen 44 Qch står under tryck. Nedströms huvudslutdelen 36 är utlopps- kammaren 42 och utloppskanalen 46 i allmänhet avlastade; emel- lertid kan även där förekomma ett tryck. Den mot slutdelen 36 vända delen av cylinderrummet 26 är avlastad via av- lastningshålet 52 och den från slutdelen 36 vända delen av cy- linderrummet 26 är avlastad via det kalibrerade hålet 30 och avlastningshâlet 52. Huvudslutdelen 36 hâlles i stängt läge av slutfjädern 50, för det mesta även av en tryckskillnad och vid motsvarande rymligt anordnande av anordningen även en egentyngden av det av kolven 20, ventilspindeln 32, huvudslutdelen 36, stången 56 och kärnan 58 bestående huvud- systemet.

Om nu spolen 4 sprângartat strömmatas och magnet- ventilen påverkas, lyftes plötsligt hjälpslutdelen 7 från sitt sä-_ te22,och det väntande mediet rusar in i den från huvudslut- delen 36 vända delen av cylinderrummet 26, i vilket raskt uppbygges ett tryck, då tvärsnittet av det kalibrerade hålet 30 tillsammans med ett vid kolvens 28 omkrets bestående läck- tvärsnitt är avsevärt mindre än det av hjälpslutdelen 7 fri- givna tvärsnittet. 10 15 20 25 30 35 451 088 4 Den genom de nämnda tvärsnitten strömmande medie- mängderna bortflyter nedströms kolven 28 genom avlastningshålet 52 praktiskt taget utan att bygga upp ett tryck. Kolven 28 är så stor relativt huvudslutdelen 36 att den senare snabbt öppnar under inverkan av den på kolven 28 uppträdande tryck- skillnaden.

Utgöres mediet av hetvatten, dvs vatten med näranog ångtemperatur vid motsvarande högt tryck, uppträder vid hjälpslutdelens 7 lyftning på grund av trycksänkningen i hjälpventilens tvärsnitt eventuellt en lätt förångning. Denna förångning stör på intet sätt förstärkarens funktion, i stället sänkes därigenom trycket på kolven 28 uppströms det kalibrerade hålet 30 något. Detta står i motsats till den nämnda tek- nikens ståndpunkt, där öppnandet av huvudventilen avsevärt för- dröjes av en förångning.

Till ett snabbt öppnande av huvudventilen som svar på ett plötsligt inkopplande av strömmen i spolen 4 bidrar i väsentlig grad att den mot huvudslutdelen 36 vända sidan av kol- ven 28 genom väggarna 39 är skild från strömninsvägen 44, 40, 42, 46, så att den genom strömmens omlänkning till utlopps- kammaren 42 alstrade impulsen inte kan inverka på kolven 20, varigenom öppningsrörelsen skulle hämmas.

I 'Genom cylinderrummets 26 avskiljande från utlopps- kammaren 42 undvikes därtill att huvudsystemet genom ström- ningskrafter kommer i svängningar, varigenom ventiltids- tvärsnittet, definierat som tidsintegralen av det öppna ventiltvärsnittet, skulle minska. Ventil-tidstvärsnittet föl- jer därför med minsta fördröjning tidsintegralen av den till spolen 4 avgivna elsignalen. Särskilt för korta inkopplingstider blir kvoten av ventil-tidstvärsnittets tidsintegral och tids- integralen av den i spolen 4 verkande elektriska effekten sär- skilt stor. Uttryckt på annat sätt följer huvudventilen vid ringa elektrisk effektinsats en öppningsorder med minsta för- lust vid ventil-tidstvärsnittet.

I fig. 2 är i ett ventilhusblock 68 anordnade en första magnetventil 2 och en andra magnetventil 2', vars anslutning sker via varsin i ventilhusblocket 68 inlödd .x 10 15 20 25- 30 35 451 088 5 insats 70, 70'. De båda insatserna uppvisar varsin sätesyta 22 resp. 22'; I blocket 68 finnes två runda urtag 72, 72' med flera gånger stegvis varierande diameter, vars axlar A och A' är vinkelräta mot varandra. Dessa urtag 72, 72' upp- visar en innerkon 73, 73', en motkon 74, 74', ett mindre cylinderhål 75, 75', en skuldra 76, 76', ett större cylinder- hål 77, 77', ett större ringrum 78, 78' och ett mindre ring- rum 79,79'. Till det större cylinderhålet 77,77' ansluter efter en skuldra 80, 80' ett utvidgat cylinderhâl 81, 81' och till dessa en skuldra 82, 82'.

I det stora cylinderhålet 77, 77' sitter en insats 83, 83', som i analogi med huset till effektförstärkaren 1 uppvisar ett cylinderrum 26, 26' och en utloppskammare 42, 42' och anligger med en motskuldra 84, 84' via en tätning 85, 85' mot skuldran 76, 76'. Insatsen 83, 83' kammaren 42 mynnande lyktliknande urtag 86, 86', som förbinder uppvisar i utlopps- utloppskammaren 42, 42' med det större ringrummet 78, 78'.

Från den mot huvudslutdelen 36,36' vända delen av cylinder- rummet 26, 26' leder kanaler 90, 90' till det lilla ring- rummet 79, 79', som via ledningar 92, 92' är förbundet med en utloppskon 94, till vilken en avloppsledning 95 an- sluter. r I området för skuldran 82, 82' är ett utåt konkavt lock 96, 96', som ingriper i det utvidgade cylinderhålet 81, 81' och är tätande förbundet med detta via en O-ring 98, 98', 100'. Lockets 96, 96' trycker därvid mot insatsen 83, 83', varvid tätningen 85, 85' fäst med skruvar 100, insida komprimeras. Skruvarna 100, 100' pressar samtidigt ett utåt konvext lock 102, 102' mot det konkava lockets 96, 96' fläns. I det mellan luckan bildade rummet 104, 104' befinner sig den säckformiga hylsan 60, 60', på vilken avkännarspolen 62, 62' sitter och pressas mot botten av det konkava locket 96, 96' av en mot det konvexa locket 102, 102' uppstödd fjäder 106, 106'.

Inloppskanalen 44 mynnar i innerkonen 73, medan inloppet till innerkonen 73' sker via det stora ringrummet 78. 10 15 20 25 30 35 451 088 6 Från inloppskanalen 44 avgrenas den vinkelformiga kanalen 48, och 70.

Från sätesytorna 22, 22' i dessa kammare 20, 20' leder för- bindelseledningar 24, 24' till en ringkanal 110, 110', som av- gränsas av det konkava locket 96, 96', det utvidgade cylinder- som leder till kamrarna 20' och 20 i insatserna 70' hålet 81, 81' och insatsens 83, 83' yttre cylinderyta. Från ringkanalen 110, 110' leder fyra över Omkretsen fördelade hål 112, 112' till den från huvudslutdelen 36, 36' vända delen av cylinderrummet 26, 26'.

Ventilhusblocket 68 är med sin framsida 116 medelst icke visade skruvar så fäst vid en ångisolerventil 118 att en avlasüüngsöppning 120 på denna kommunicerar med inlopps- kanalen 44. Kommunikationsstället avspärras från omgivningen med en ringtätning 122.

Anordningen enligt fig. 2 fungerar på följande sätt.

I normaldrift ankommer till innerkonen 73 via avlastningsöpp- ningen 120 och inloppskanalen 44 mättad vattenånga med trycket 50 bar. Anordningens rörliga delar befinner sig i visade lägen och rummen nedströms sätesytorna 22, 22' och ven- tilsätena 38, 38' är tryckavlastade och, då hela ventilhus- blocket 68 har en temperatur på ungefär 1500, vattenfria genom avångning via ledningen 95. Uppströms sätesytorna 22, 22' I ° se, 3s- Magnetventilerna 2, 2' och ventilsätena kan kondensat förekomma. är vid normaldrift strömlösa 0". På- verkas nu magnetventilen 2, strömmar ånga via förbindelse- och avkännarspolen 62, 62' ger en signal "Utslag = ledningen 24 in i den från huvudslutdelens 26 vända delen av cylinderrummet 26, varvid genom avspänningen en del av det even- tuellt förekommande kondensatet förångas. En ringa del av ångvattenblandningen ankommer via det kalibrerade hålet 30 till den mot slutdelen 36 vända delen av cylinderrummet 26 och ankommer därifrån praktiskt taget motståndsfritt via hålet 90 och ledningen 92 till avloppsledningen 95. Genom bland- ningstillförseln till den från huvudslutdelen 36 vända delen av cylinderrummet 26 stiger trycket där avsevärt, för- stärkt av förångning av medfört vatten. Huvudsystemet med huvudslutdelen 36 accelereras följaktligen i öppningsriktningen. 10 15 20 25 30 35 451 088 7 Genom den därvid uppträdande förstoringen av den från slut- delen vända delen av cylinderrummet 26 äger en ytterligare förångning av eventuellt där förekommande kondensat, vilket understödjer trycket. Då det rörliga systemet är mycket lätt bygqtf kan man i allmänhet bortse från en anslagsdämpning.

Huvudslutdelens 36 öppningsrörelse indikeras via spolen 62. Med denna rörelse strömmar mediet via inlopps- kanalen 44,utloppskammaren 42 och de lyktliknande urtagen 86 till även magnetventilen 2, öppnar på analogt sätt huvudslutven- innerkonen 73'. Påverkas samtidigt med magnetventilen 2 tilen 36' och mediet strömmar vidare via utloppskammaren 42' till avloppsledningen 45, vars tvärsnitt är så stort att det där inte kan bygga upp något störande mottryck.

Anordningen enligt fig. 2 har den egenskapen att den vid opåverkade magnetventiler 2, 2' är optimalt tät, då såväl hjälpslutdelarna 7, 7' som huvudslutdelarna 36, 36' är tätt inslipade på sina sätesytor och i övrigt endast tätnin- gen 85 och magnetventilernas tätningar är tryckbelastade.

Tätningen 85 kan dessutom undvikas, då insatsen 83 tätt in- lödes i urtaget 77.

Med anordningen enligt fig. 2 förbindes avlastnings- öppningen 120 i ångisolerventilen via ett stort tvärsnitt med utloppsledningen 95 då, och endast då, båda magnet- ventilerna 2 och 2' öppnas. Öppnas endast en av magnetventi- lerna inskränker sig genomströmningstvärsnittet till summan av det till denna hörande kalibrerade hålet 30 och tillhörande kolvs 28 omkretsläckning. Står t.ex. magnetventilen 2 öppen, strömmar mediet genom förbindelseledningen 24, radialhålen 112, det kalibrerade hålet 30 och parallellt därmed genom den oundvikliga spalten vid kolvens 28 omkrets i motsvarande cylinderrumsdel och genom ledningen 92 till av- loppsledningen 95. Parallellt med denna medieström flyter dessutom en obetydlig mängd av mediet genom spelet i ventil- spindelns 32 styrning från den mot inloppskanalen 44 öppna ut- loppskammaren 42 till den sistnämnda cylinderrumsdelen. En tätning 91 förhindrar tillträde av ånga från det stora ring- rummet 78 till det lilla ringrummet 79. 10 15 20 25 30 35 451 088 8 Påverkas däremot endast magnetventilen 2', förblir huvudslutdelen 36 på sitt säte och läckning uppstår endast via läcktvärsnitten och vid kolven 28'. Någon förlust utmed ventilspindelns 32' styrning uppträder icke.

Om i kallt tillstånd för anläggningen rummet mellan de båda ventilsätena 38 och 38' fylles med kallt vatten och här- efter de bägge huvudslutdelarna 36, 36' genom magnetventilernas 2 och 2' stängning föres till stängningläge och sedan genom idrifttagande av anläggningen ventilhusblocket med innehåll upphettas, så kan.det inneslutna vattnet avvika genom spelet i ventilspindelns 32 styrning och slutligen förångas, utan att otillåtliga tryck uppträder.

I fig. 2 antydes även åtgärder för i fall att magnet- ventilhalsarna skulle råka ut för brott. Dessa är försedda med en brottanvisning 130, 130', och en analog brottanvisning 132, 132' finnes på spindeln 6, 6'. Därtill uppvisar hjälp- slutdelen 7, 7' en förtjockning av ett ryggsäte 134, 134', som samverkar med en smal konisk tätningsyta 136, 136' på magnetventilhusets insida. Skulle genom ett olycksfall exem- pelvis magnetventilen 7' slås av, kan hjälpslutdelen 7' icke tryckas ut, ytan tätar i stället kammaren 20' utåt. Det före- ligger därför tack vare dessa särdrag ingen fara för att trycket för öppnande av huvudventilerna skulle gå förlorat.

I fig. 3 visas en egenmediestyrd säkerhetsventil 150, som påverkas av en styrventil 152. I stället för denna schematiskt utformade styrventil 152 kan användas magnetven- tilen med effektförstärkare enligt uppfinningen, t.ex. i ut- föringsformen enligt fig. 1 och fig. 2. Säkerhetsventilen 150 uppvisar i analogi med effektförstärkaren en slutdel 156, som påverkas av en kolv 158 resp. av en fjäder 160. Kolven 158 har ett utjämningshål 162, som motsvarar de kalibreradc hålen 30, 30'. Vid stängd styrventil 152 är genom utjämningshålet 162 trycket på båda sidor av kolven 158 utjämnat, och säkerhetsventilen 150 hålles följaktligen stängd av fjädern 160 och det uppströms rådande trycket; öppnas styrventilen 152, sjunker trycket ovanför kolven 158 och säkerhetsventilen öppnas av den på kolven verkande tryckskillnaden. u. 10 15 20 25 30 451 D88 9 Skulle i fig. 3 användas överskottssystemet en- ligt fig. 2 måste man ta hänsyn till att det kalibrerade hålet 30, 30' väljes tillräckligt litet i förhållande till utjämningshålet 162, så att det genom läckning vid en av kolvarna 28, 28' enbart på kolven 158 uppträder en så hög tryckskillnad att säkerhetsventilen 150 öppnar.

I fig. 4 visas i analogi med fig. 3 en ångisolerventil 170. Denna är i princip utformad såsom effektförstärkaren enligt fig. 1, dock med den skillnaden att styrventilen 152 inte styr ångisolerventilen 170 likriktat och att slut- delen 172 inte öppnar i strömningsriktningen. Ångisolerven- tilens 170 styrning sker analogt som säkerhetsventilens 150 styrning. Även här gäller vad som sagts beträffande stor- leken av utjämningshålet 162. Även i fig. 4 kan med de ovan- nämdna fördelarna i stället för styrventilen 152 användas magnetventilen med effektförstärkare enligt uppfinningen.

I de båda utföringsexemplen enligt fig. 1 och 2 är det kalibrerade hålet 30, 30' anordnat i kolven 28, 28'.

Självklart kan detta hål i stället anordnas i det kolven om- givande väggmaterialet.

Uppfinningen innefattar även en lösning, vid vilken den huvudslutdelen 36 32 sträcker sig genom inloppskammaren 40 och cylinderrummet 26 med kolven 28 förbindande ventilspindeln följaktligen befinner sig på den andra sidan av huvudslut-' delen 36 än som visas i fig. 1. En dylik lösning har i jäm- förelsened det visade exemplet den nackdelen att den är förbunden med en utsträckt, ringa mediegenomströmning längs ventilspindeln 32 och genom det kalibrerade hålet 30. Som för- del med en dylik lösning skall dock nämnas att ventilspindeln utskjuter i sidled i mindre utsträckning och därför är mindre benägen för tvärsvängningar än i fig. 1 och 2.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 451 088 10 PATENTKRAV Ventilanordning med minst en magnetventil (2) ocb effektförstärkare och utformad som från/till-ventil och an- ordnad i en strömningsvägflwd oföränderlig strömningsríktning, varvid en strömlöst öppnande eller strömlöststängande elektro- magnet är inrättad att påverka en med en fast sätesyta sam- verkande hjälpslutdel (7) i magnetventilen, vilken hjälpslut- del (7) är inrättad att i samma riktning styra en kolv (28) och beroende av dess rörelse en i riktning mot strömmen öpp- nande huvudslutdel (36) i effektförstärkaren, varvid den på från huvudslutdelen (}6) vända sidan av kolven (28) befint- liga cylindervolymen (26) via den av hjälpslutdelen (7) reg- lerade ventilöppníngen är förbunden med effektförstärkarens Liliströknningssjaa, k ä n n e L e c k n a a av au; cylinder- volymerna (26) på båda sidor av kolven (28) är inbördes för- bundna via en kalíbrerad läckledning (30) och kolven (28) med huvudslutdelen (36), att efter effektförstërkaren är i strömningsvägen i serie inkopplad en andra, analog effektför- stärkare med en ytterligare magnetventil (2'), att den på den från huvudslutdelen (36') vända sidan av kolven (28') i den andra cffektförstärkaren befintliga cylíndervolymen är via den'av hjälpslutdelen (7') i den andra magnetventilen (2') reglerade ventilöppningen förbunden med den första effekt- förstärkarens tillströmningssida samt att den på den mot till- hörande huvudslutdel (36 resp. 36') vända sidan av kolven (28 resp. 28') befintliga cylindervolymen i bägge effektFör~ stärkarna är förbunden med den andra effektförstärkarens utlopp. f) WW