NL193201C

NL193201C - Waterdruk-gestuurde schakelklep.

Info

Publication number: NL193201C
Application number: NL8601749A
Authority: NL
Original assignee: Rossignoli Michele; Rossignoli Chiara; Soardo Flavia
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1999-02-02
Also published as: GB2179410B; NL193201B; NL8601749A; IT8584936A0; GB2179410A; GB8616533D0; IT1202009B

Description

1 193201

Waterdruk-gestuurde schakelklep

De uitvinding heeft betrekking op een waterdruk-gestuurde schakelklep, omvattende een eerste huisdeel, dat door een membraan is verdeeld in een voor aansluiting op het waterleidingnet 5 ingerichte hogere-drukkamer en een van een uitlaat met een regelbare uitlaatafsluiter voorziene lagere-drukkamer en een daarmede verbonden, van een inlaat voor heet water en twee uitlaten voorzien tweede huisdeel, waarbij het membraan samenwerkt met een axiaal in glijbussen in het eerste huisdeel geleide bedienings-stang, welke bedieningsstang anderzijds samenwerkt met een axiaal op één lijn ermede gelegen stuurklep, 10 welke door een eerste veerinrichting is belast om een uitlaat van het tweede huisdeel te sluiten en tegen de werking van deze veerinrichting in door de bedieningsstang kan worden geopend.

Een dergelijke schakelklep, die meer in het bijzonder bestemd is voor een centrale-verwarmingscircuit met aftapspiraal voor heetwatervoorziening, is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.885.736. (Zie in het bijzonder de uitvoeringsvorm volgens figuur 1.) 15 Bij deze schakelklep is de bedieningsstang vast aan het membraan bevestigd en reikt deze door de lagere-drukkamer van het eerste huisdeel heen in het tweede huisdeel. Het van het membraan afgekeerde einde van de bedieningsstang is voorts vast verbonden met de slechts met één der uitlaten van het tweede huisdeel samenwerkende enkelvoudige stuurklep. Naast de stuurklep is een tweede klep aangebracht, die met de tweede uitlaat van het tweede huisdeel samenwerkt en onafhankelijk van de (eerste) stuurklep 20 bedienbaar is om het centrale-verwarmingsmedium parallel aan de verwarmingsradiatoren door de aftapspiraal te kunnen leiden.

De uitvinding nu beoogt deze bekende schakelklep te verbeteren.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt, doordat de stuurklep twee coaxiaal ten opzichte van de bedieningsstang geplaatste, elk met een uitlaat van het tweede huisdeel in verbinding staande van elkaar 25 afgekeerde zittingen en twee hiermee samenwerkende verbonden klepelementen omvat, waarbij op de bedieningsstang binnen de hogere-drukkamer, een afsluitelement zit, dat samenwerkt met een centrale opening in het membraan, welke membraan aan de zijde van de lagere-drukkamer wordt belast door een tweede veerinrichting, waarvan de aandrukkracht tegengesteld is aan en groter is dan die van de eerste veerinrichting.

30 Het toepassen van de stuurklep voor de beide uitlaten van het tweede huisdeel van van elkaar afgekeerde zittingen en gekoppelde klepelement betekent niet alleen een vereenvoudiging doch tevens dat alleen dan ketelwater aan de aftapspiraal wordt toegevoerd via de bijbehorende uitlaat van het tweede huisdeel, wanneer daadwerkelijk om heet water (voor bijvoorbeeld sanitaire doeleinden) wordt gevraagd.

Het ter verwarming in de aftapspiraal uit het leidingwaternet betrokken leidingwater stroomt voorts door het 35 eerste huisdeel en het membraan daarin heen, waardoor minder leidingen noodzakelijk zijn en het geheel compacter is geworden. Daarbij zal de centrale opening in het membraan normaal, d.w.z. bij gesloten uitlaatklep van de lagere-drukkamer (dus geen vraag naar heet water) door het afsluitelement op de bedieningsstang zijn afgesloten.

Het door het eerste huisdeel heenleiden van het voor heetwaterbereiding benodigde koude leidingwater 40 betekent, dat het eerste huisdeel een naar verhouding lage temperatuur heeft, terwijl de temperatuur van het tweede huisdeel hoog is. Teneinde nu de warmteoverdracht tussen de beide met elkaar in verbinding staande huisdelen zoveel mogelijk te beperken zitten, in een voorkeursuitvoering van de stuurklep, de klepelementen van de stuurklep op een afzonderlijke klepstang, welke door een afzonderlijke glijbus in het tweede huisdeel is geleid en met een vrij einde in een halsvormig vernauwd overgangsgebied tussen de 45 beide huisdelen aanligt tegen het overeenkomstige vrije einde van de bedieningsstang.

Opgemerkt dient te worden, dat uit de Nederlandse Terinzagelegging 268216 een centrale verwarmingsketel met aftapspiraal voor heetwatervoorziening bekend is, waarbij met een enkele, met een dubbel stuurkleplichaam werkende driewegschakelklep het ketelwater naar behoefte door de aftapspiraal wordt geleid. Hierbij gaat het echter om een door een thermostaat gestuurde schakelklep.

50 Een verder kenmerk van de uitvinding bestaat daarin, dat de uit kunststof bestaande glijbussen inwendig aan hun van het eerste c.q. tweede huisdeel afgekeerde einde met een afdichtring zijn uitgerust, terwijl het naar het membraan c.q. de stuurklep toegekeerde busdeel van de glijbussen een lengte heeft die ten minste gelijk is aan de slaglengte van de bedieningsstang c.q. klepstang. Op deze wijze is een duurzame afdichting van de bedienings- c.q. klepstangen gewaarborgd, daar de naar verhouding lange glijbussen 55 ervoor zorgdragen, dat eventuele in het hete ketelwater c.q. leidingwater aanwezige deeltjes de afdichtings-ringen niet kunnen bereiken.

193201 2

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een aantal voorkeursuitvoeringsvoorbeelden van de waterdruk-gestuurde schakelklep volgens de uitvinding zijn weergegeven.

Figuur 1 toont drie glijbussen met O-ringen, aangebracht in een schakelklep volgens de uitvinding, 5 weergegeven als langsdoorsnede volgens de lijn l-l van figuur 2.

Figuur 2 is een zij-aanzicht van rechts van figuur 1 op grotere schaal.

Figuur 3 en 4 tonen elk een langsdoorsnede door een glijbus met twee O-ringen.

De weergegeven waterdruk-gestuurde schakelklep bestaat uit drie afzonderlijke eenheden 1, 2 en 3, 10 waarvan de huizen met elkaar zijn verbonden. De membraaneenheid 1 omvat een huis uit twee schaal-helften 4 en 5, die met bouten met elkaar zijn verbonden die steken door boringen 6. De boringen 6 verlopen op regelmatige hoekafstanden door de op elkaar passende flensranden van de schaalhelften 4 en 5. Het huis van de eenheid 1 heeft een inlaatleiding 7 en een uitlaatleiding 8. De uitlaatleiding 8 kan worden afgesloten door een kraan 9 voor het besturen van de stroming erdoor, welke kraan 9 is aangebracht in een 15 zijwaarts uitsteeksel 10 van de halve schaal 5. Een membraan 12 wordt vastgehouden tussen de schaalhelften 4 en 5 en verdeelt de inwendige ruimte in een deelruimte 13 verbonden met de inlaat 7 en een deelruimte 14, verbonden met de uitlaat 8. De membraan 12 heeft een centrale boring 15 en draagt hiertegen aan de zijde van de deelruimte 14 een versterkingsring 16 die slechts het centrale deel van de membraan beslaat. De ring 16 heeft een centrale opening nabij de boring 15 van de membraan en een 20 zodanige vorm, dat deze ring een grendelrand 17 heeft voor een contraring 18, aangebracht tegen de andere zijde van de membraan 12. Tegen de ring 16 ligt een einde aan van elk van twee coaxiale veren 19 en 20. Het andere einde van de veer 19 rust tegen de binnenwand van de schaalhelft 5, terwijl het andere einde van de veer 20 aanligt tegen de flensrand van een kap 21.

Door de membraaneenheid 1 verloopt verschuifbaar een dunne bedieningsstang 23 van niet gehard 25 roestvrij staal, welke stang buiten de schaalhelft 4 uitsteekt met een einde 24, dat bestemd is om te dienen als nokstang, zoals hieronder nader wordt verklaard en welke bedieningsstang uitsteekt buiten de schaalhelft 5 met zijn andere einde 25, dat een kop 26 heeft, die bestemd is voor het besturen van een micro-schakelaar 3. In de deelruimte 13 draagt de bedieningsstang 23 een klepschijf 27, die afgedicht daaraan is bevestigd en is bestemd om afgedicht aan te liggen tegen de rand 17 van de ring 16, die dient als 30 klepzitting.

De stang 23 is verschuifbaar en afgedicht gemonteerd in twee glijbussen van polytetrafluorethyleen (ptfe), waarvan een glijbus 28 is gelegen in de wand van de schaalhelft 4 en op zijn plaats wordt gehouden door een afdichtring 29 met uitwendige schroefdraad en de andere glijbus 30 is geplaatst in de wand van de schaalhelft 5 en op zijn plaats wordt gehouden door een afdichtring 31 met uitwendige schroefdraad. Voor 35 hierna duidelijk wordende redenen is de glijbus 30 afgedekt door de kap 21, waarvan het blok op een afstand wordt gehouden door een veerring of Seegerring 32,

De glijbussen 28 en 30 hebben een axiale boring die iets groter is dan de diameter van de stang 23 en een inwendige zitting die bestemd is voor het opnemen van een rubber O-ring 34 en zijwaarts is afgesloten door een schijf of deksel 35, eveneens van ptfe. Ptfe is een zelfsmerend materiaal met een grote slijt-40 weerstand dat zeer weinig wrijving geeft en geen krassen veroorzaakt van de pen wanneer deze daarin beweegt.

De glijbussen 28 en 30 hebben aan de zijde, waarin zij in aanraking komen met de vloeistoffen een grote lengte en nauwkeuriger een lengte die verband houdt met de maximale verschuivingsamplitudes die de bedieningsstang 23 kan uitvoeren, daar zij bestemd zijn de O-ring erbinnen te beschermen tegen aanraking 45 met vaste en harde deeltjes, bijvoorbeeld zandkorrels, gesuspendeerd in water en/of om een schrapende werking uit te voeren om de bedieningsstang, om deze vrij te houden van de kalklaag, die zich onvermijdelijk vormt op de delen ervan die in aanraking zijn met water.

De klepeenheid 2 heeft een huis 36 voor een driewegklep 37, 38 en 39, welk huis uitstekend en afgedicht is bevestigd aan een hol uitsteeksel 40 van de schaalhelft 4. In het uitsteeksel 40 is verschuifbaar 50 een klepstang 41 van niet gehard roestvrij staal gemonteerd, welke stang op een lijn is geplaatst met de bedieningsstang 23. Meer in het bijzonder wordt de klepstang 41 gedragen door een glijbus 42 van ptfe, aangebracht in de axiale ruimte van het uitsteeksel 40 en op zijn plaats gehouden door een afdichtring 43 met schroefdraad. In het blokje 42 is een afdichtende O-ring 45 van rubber aangebracht. De klepstang 41 kan aan de zijde van het uitsteeksel 40 in aanraking komen met de bedieningsstang 23, terwijl het andere 55 einde van de klepstang 41 in de spruit 38 wordt gehouden. De klepstang draagt twee klepelementen 46 en 47, die bestemd zijn voor aanraking met de vlakken van de klepzittingen 48 resp. 49 aan de spruiten 38 en 39. Het deel van klepstang 41 dat loopt tussen de klepelementen 46 en 47 is bedekt met een buisvormig

Claims

1. Waterdruk-gestuurde schakelklep, omvattende 55 een eerste huisdeel, dat door een membraan is verdeeld in een voor aansluiting op het waterleidingnet ingerichte hogere-drukkamer en een van een uitlaat met een regelbare uitlaatafsluiter voorziene lagere-drukkamer en 193201 4 een daarmede verbonden, van een inlaat voor heet water en twee uitlaten voorzien tweede huisdeel, waarbij het membraan samenwerkt met het axiaal in glijbussen in het eerste huisdeel geleide bedieningsstang, welke bedieningsstang anderzijds samenwerkt met een axiaal op één lijn ermede gelegen stuurklep, welke door een eerste veerinrichting is belast met een uitlaat van het tweede 5 huisdeel te sluiten en tegen de werking van deze veerinrichting in door de bedieningsstang kan worden geopend, met het kenmerk, dat de stuurklep twee coaxiaal ten opzichte van de bedieningsstang (23) geplaatste, elk met een uitlaat (38, 39) van het tweede huisdeel (2) in verbinding staande van elkaar afgekeerde zittingen (48, 49) en twee hiermee samenwerkende verbonden klepelementen (46, 47) omvat, 10 waarbij op de bedieningsstang (23) binnen de hogere-drukkamer (13), een afsluitelement (27) zit, dat samenwerkt met een centrale opening (17) in het membraan (12), welk membraan aan de zijde van de lagere-drukkamer (14) wordt belast door een tweede veerinrichting (19, 20), waarvan de aandrukkracht tegengesteld is aan en groter is dan die van de eerste veerinrichting (51).

2. Schakelklep volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat van de stuurklep (46, 47) de klepelementen 15 (46, 47) op een afzonderlijke klepstang (41) zitten, die door een afzonderlijke glijbus (42) in het tweede huisdeel (2) is geleid en met een vrij einde in een halsvormig vernauwd overgangsgebied (59) tussen de beide huisdelen (1, 2) aanligt tegen het overeenkomstige vrije einde van de bedieningsstang (23).

3. Schakelklep volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat de uit kunststof bestaande glijbussen (28, 42) inwendig aan hun van het eerste (1) c.q. tweede huisdeel (2) afgekeerde einde met een afdichtring 20 (34, 45) zijn uitgerust, terwijl het naar het membraan (12) c.q. de stuurklep (46, 47) toegekeerde busdeel van de glijbussen (28, 42) een lengte heeft die ten minste gelijk is aan de slaglengte van de bedieningsstang (23) c.q. kiepstand (41).

3 193201 afstandsorgaan 50. Het klepelement 46 wordt belast door een kegelveer 51 die het klepelement 46 veerkrachtig dringt tegen de zitting 48 en daardoor, dankzij een Seegerring 52 nabij de klep 47, de klepstang 41 in de maximaal uitgebrachte stand naar de bedieningsstang 3 houdt. Indien nodig kunnen de glijbussen 28, 30 en 42 geheel of gedeeltelijk worden vervangen door glijbussen 5 53 en 61, als weergegeven in figuur 3 en 4, die elk in geschikte inwendige zittingen 54 en 56 twee rubber O-ringen 57 en 58 opsluiten. De schakelklep, voorzien van de steun- en afdichtblokken 28, 30 en 42, is bijvoorbeeld verbindbaar met zijn spruit 37 met een hoofdwarmtewisselaar (verbrandingsgassen/water) of ketel, die een bron vormt van relatief zeer warm water, met zijn spruit 38 met een systeem van radiatoren, met zijn spruit 39 met de 10 eerste inlaat van een tweede warmtewisselaar (water/water) voor het verschaffen van relatief weinig warm water, ook genoemd sanitair warm water, met de inlaatleiding 7 met het waterleidingnet voor drinkbaar water en met zijn uitlaat 8 met de tweede inlaat van de tweede warmtewisselaar. De tweede uitlaat van de tweede warmtewisselaar wordt bestuurd door de kraan 9 voor het afgeven van sanitair warm water. Wanneer deze kraan wordt geopend ontstaat in de deelruimte 14 van de eenheid 1 een onderdruk 15 waardoor, door het overwinnen van de kracht van de veer 19, eerste membraan 12 naar de deelruimte 14 toe wordt bewogen, waardoor de kegelveer 51 de stang 41 kan aandrukken tegen de bedieningsstang 23, waardoor de kop 26 van deze stang 23 aankomt tegen de microschakelaar 3. De veer 51 brengt het klepelement 46 aan tegen de zitting 48 voor het afsluiten van de stroming door spruit 38 en het tegelijk openen van de doorgang door spruit 39. Vervolgens laat de membraan 12 de klep 27 los wanneer de veer 20 19 blijft meegeven, waardoor water uit de deelruimte 13 naar de ruimte 14 kan stromen. De microschakelaar 3 start, wanneer deze wordt bediend door de kop 26, de werking van de brander en/of van de pomp van de ketel (wanneer deze niet reeds werken) en/of van andere veiligheids- en meetinstrumenten van de installatie. Door de verbinding tussen de spruiten 37 en 39 vindt een toevoer plaats van zeer warm water, afkomstig van de ketel, naar de tweede warmtewisselaar, waarin het water afkomstig van de 25 membraaneenheid 1 wordt verhit, dat vervolgens als sanitair warm water wordt afgeleverd. Wanneer de kraan 9 voor het sanitaire water wordt gesloten houdt de stroming door de membraaneenheid 1 op, daar de veer 20 nu de membraan 12 tegen de klep 27 kan aandrukken voor het direct sluiten van de verbinding tussen deelruimten 13 en 14 en voor het tegelijk sluiten van de verbinding tussen de spruiten 37 en 39 en in plaats daarvan openen van de klep 46, 48, waardoor de spruiten 37 en 38 worden 30 verbonden, waardoor ook de kop 26 wordt weggenomen van de microschakelaar 3, daar de veer 19 een grotere kracht uitoefent dan de kegelveer 51 en daardoor via het klepelement 27 de bedieningsstang 23 wegdrukt totdat deze aan zijn punt aankomt tegen de klepstang 41. Opgemerkt wordt dat het uitsteeksel 40 aan de schaalhelft 4 zit met een dunne holle nek 59, die verder is voorzien van twee kruisvormige gaten 60. Daardoor houdt de nek 57 de warmwatercircuits van de ketel 35 (klepeenheid 2) fysiek gescheiden van de circuits van het drinkbare water (membraaneenheid 1). Zou er ongewenste lek optreden hetzij langs de bedieningsstang 23 of langs de klepstang 41, dan wordt het lekwater afgevoerd door de boringen 60 maar treedt geen vermenging of vervuiling op met resp. van het water van het ene en het andere circuit. Verder zijn de bedieningsstang 23 en de klepstang 41 los van elkaar en kunnen zij alleen door onderling 40 tegen elkaar aanliggen op elkaar inwerken, waardoor zij bewegingen onafhankelijk van elkaar kunnen uitvoeren. Opgemerkt wordt dat door het gebruik van de glijbussen 28, 30 en 42 het probleem van de schuif-geleiding van de bedieningsstang 23 en van de klepstang 41 zeer goed wordt opgelost, welke daardoor kunnen worden vervaardigd van niet gehard roestvrij staal, daar zij bij het gebruik beschermd blijven tegen 45 mogelijke oorzaken, die het krassen ervan kunnen teweegbrengen, zodat het overbodig is deze delen te harden. Daar de rubber O-ringen niet in aanraking zijn met pennen of naalden van messing (dat koper bevat) dat zeer schadelijk is voor rubber, hebben zij een zeer lange levensduur. Bij praktijkproeven werd een miljoen slagen van de bedieningsstang 23 en de klepstang 41 bereikt zonder merkbare wijzigingen in de werking van de schakelklep. 50

4. Schakelklep volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de glijbussen (28, 42) elk zijn opgenomen in een bushouder, waarin zij met een bus omsluitende ring (29, 43) afdichtend vergrendeld zitten. Hierbij 2 bladen tekening