SE507228C2 - Regleringsarrangemang för temperaturen hos vatten uttaget från en vattenledning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 507228 2 användning har sjunkit ytterligare och temperaturförändringen har avkänts av temperaturavkännaren. Detta kan leda till att vatten uttaget för användning blir för kallt, när uttagen mängd är relativt hög, innan temperaturen höjes igen genom en motsva- rande ytterligare öppning av den flödesreglerande ventilen medelst temperaturavkännaren; temperaturen kan öka över önskat värde innan den överdrivna ökningen i temperaturen avkännes av temperaturavkännaren. Temperaturavkännaren kan sedan strypa flödet genom den flödesreglerande ventilen återigen, varvid slutligen, när ett undre gränsvärde uppnåtts, tryckskillnaden vid mätöppningen avkännande genomflödet sjunker så lågt att den flödesreglerande ventilen återigen är stängd genom att motverka utböjningen av membranet, med det resultat, att om uttagning av vatten fortsätter, temperaturen för uttaget vatten för använd- ning återigen är väsentligt under önskat värde till dess den flödesreglerande ventilen återigen är öppen tillsammans med den tryckskillnadsberoende utböjningen av membranet och temperatur- avkännarens verkan på stängningsdelen av den flödesreglerande ventilen. Speciellt kommer överskridande av önskat temperatur- värde att kräva mycken värmeenergi på primärsidan av värmevax- laren.

Uppfinningen är baserad på problemet att åstadkomma ett regler- arrangemang av inledningsvis nämnt slag, som möjliggör att temperaturen hos vattenurtaget för användning bibehålles med relativt liten uppvärmningsenergi, oberoende av mängden urtaçet vatten per enhetstid.

I enlighet med uppfinningen löses detta problem genom att membranet är stelt förenat med stängningsdelen av den flödes- reglerande ventilen i dess stängande riktning och att dess ut- böjning i öppningsriktningen för den flödesreglerande ventilen kontinuerligt står i förhållande till tryckskillnaden vid mätöppningen och skillnaden mellan fjäderkraften och tryckkraf- ten hos temperaturavkännaren. 10 15 20 25 30 35 3 507228 Vid denna lösning kommer en förändring av tryckskillnaden avkänd av mätöppningen, som motsvarar vattenflödet uttaget för användning, omedelbart att förorsaka en ungefärligen propor- tionell förändring i membranutböjningen, motsvarande till det flöde, i öppningsriktningen för den flödesreglerande ventilen som bestämmer flödet för varmvattnet, även innan temperaturav- kännaren har etablerat en temperaturförändring. På detta sätt, förhindras en för stor fluktation i temperaturen för vattnet, som skall användas över och ovanför det önskade värdet och därigenom en hög förbrukning av energi.

Mätningsöppningen är företrädesvis anordnad uppströms tempera- turavkännaren i vattenledningen. Den avkänner därför en föränd- ring i varmvattenflödet, som skall användas särskilt snabbt, Väven innan vattentemperaturen har märkbart förändrats. Öppningen av mätöppningen kan vara àstadkommen av ett ventil- säte, som samverkar med en stängningsdel fjädrad i tillslut- ningsriktningen medelst en fjäder som har en inställbar fjäder- kraft mot den riktning i vilken vattnet strömmar genom mätöpp- ningen. På detta sätt, kan det önskade värdet för temperaturen hos det vatten, som skall användas inställas särskilt enkelt, t.ex., ju högre det skall inställas desto högre är fjäderkraf- ten och omvänt.

Mätöppningen kan ha en shuntkanal, vars öppningsbredd är dimen- sionerad så att, när uttaget varmvatten avbrytes, en minimal öppning upprätthålles för den flödesreglerande ventilen. Detta tillförsäkrar att mätöppningen ej utövar någon tryckskillnad pà membranet och detta befinner sig i jämvikt för att hålla den flödesreglerande ventilen huvudsakligen stängd, när inget varm- vatten för användning uttages, men att vatten för användning fortfarande har en lägre begränsad temperatur före uttag. 10 15 20 25 30 507228 4 Åtgärd kan sedan göras för tillslutningsdelen av den flödes- reglerande ventilen, omedelbart före den när sitt stängda läge, att vara fjädrad i öppningsriktningen medelst en ytterligare fjäderkraft. Även i extrema belastningssituationer, såsom t.ex. vid hög uppvärmd vattentemperatur och hög tryckskillnad vid mätöppningen och att liten mängd varmvatten uttages per tids- enhet, uppnås därför en stabil reglering, även om öppnings- karakteristikan för den flödesreglerande ventilen i detta fall borde vara exponentiell. Den ytterligare fjäderkraften ökar väsentligt den kraft som behövs för att stänga den flödesregle- rande ventilen omedelbart innan den stänger, så att även uttag av små mängder av varmvatten vid högre temperatur resultarer i en stabil reglering.

Uppfinningen beskrives i det följande i detalj med hänvisning till bifogade ritningsfigurer för en föredragen utföringsform.

Figur l visar därvid ett blockkretsdiagram av ett reglerings- arrangemang enligt uppfinningen.

Figur 2 visar huvudkomponenterna för regleringsarrangemanget delvis i sektion.

Figur 3 visar en sprängvy från figur 2 och illustrerar en modi- fierad komponent.

Sàsom visas i figur l, matar ett värmesystem 1 en varmvatten- krets 2, i vilken en värmeväxlare ligger med sin primärsida i serie med en flödesreglerande ventil 4. Sekundärsidan hos värmeväxlaren 3 har en igenom gående vattenledning 5, vilken vattenledning är förenad med ett tillförselsystem med kallvat- ten. I vattenledningen 5 är en temperaturavkännare 6 förlagd nedströms värmeväxlaren 3 och mäter vattentemperaturen i vattenledningen 5. Temperaturavkännaren 6 är en s.k. "ång- 10 15 20 25 30 35 507228 tryckstermometer" som omvandlar uppmätt temperatur till ett motsvarande ångtryck.

Uppströms sekundärsidan för värmeväxlaren 3 innehåller vatten- ledningen också en mätöppning 7 och nedströms om värmeväxlaren 3 en uttagsventil 8 för varmvatten.

Såsom visas i figur 2 har den flödesreglerande ventilen 4, som bestämmer flödet för varmvattnet genom primärsidan av värme- växlaren 3, ett membran 9, vars kanter är hermetiskt fastklämda mellan kanterna för två förenade kamrar 10, 11. Membranet 9 är också fastklämt mellan två membranplåtar 12 och 13, vilka, såsom membranet 9, har ett hål i mitten, vid vars kant membran- plàtarna 12, 13 och membranet 9 hålles tillsammans hermetiskt medelst flänsen till en del 14a hos en flerdelad ventilplunge 'l4. Hermetiskt fastsatt i en öppning i väggen till kammaren 10 är ett flerdelat hus 15, vars änddel 16 bildar ett ventilhus i vilket det är utformat ett ventilsäte 17 på vilket en ventil- stängningsdel 18 anligger i stängt tillstånd för den flödesreg- lerande ventilen 4. Stängningsdelen 18 är fäst vid ena änden av en ytterligare del l4b hos ventilplungen 14. Delen l4b passe- rar, tätad, genom en öppning i ett hölje 19 till ventilhuset 16 och har sin andra ände fäst i en gängad borrning till en mutter 20. En fjäder 21 anligger mot muttern 20 vid en ände och indi- rekt mot höljet 19. En ring 22 är sedan fast låst på delen l4b hos ventilplungen 14 medelst åtminstone en làsskruv 23 passe- rande genom ett gängat hål hos ringen 22. Mellan höljet 19 och ringen 22 är delen l4b omgiven av en ytterligare fjäder 24.

Stängningsdelen 18 har en central axiell borrning, i vilken en ände av delen 14b av ventilplungen 14 är fäst. Delen 14b, liggande fast mot övre sidan av tillslutningsdelen 18, är vidare omsluten av en kammare 26, vars inre är i förbindelse medelst ett radiellt hål 27 och ett axiellt hål 28 i delen l4b samt hålet 25 med inloppssidan av ventilhuset 16. Den andra 10 15 20 25 30 35 507228 delen av l4b av ventilplungen 14 anligger mot en ände av en tapp bildande en ytterligare del 14c av ventilplungen 14, var- vid andra änden av tappen skjuter in i ett axiellt blindhål vid den undre änden av delen l4a av ventilplungen 14, varjämte tappen är tätad mot en ändvägg av huset 15. Ett ytterligare hus 29 är fäst, tätat, i ett hål i kammarens ll vägg. I huset 29 är anordnat en bälg 30, vars överdel 31 genom mellanliggningen av en ytterligare del 14 är uppburen av en ytterligare del l4e, utformad med en tapp, i ett axiellt hål till den andra änden av delen l4a, varvid l4e passerar, tätad, genom en bas 32 till huset 29. Den undre änden av bälgen 30 är uppburen på huset 29.

Utrymmet mellan huset 29 och bälgen 30 är förenat med tempera- turavkännaren 6 medelst en ledning 33.

Det inre av kammaren 10 är förenat via en ledning 34 med hög- tryckssidan av mätöppningen 7 och det inre av kammaren 11 är förenat medelst en ledning 36 med làgtryckssidan av mätöpp- ningen. Öppningen i mätöppningen 7 begränsas av ett ventilsäte 36 som samverkar med en stängningsdel 38 fjädrad i stängningsrikt- ningen medelst en fjäder 37 med justerbar fjäderkraft mot den riktning i vilken vattnet strömmar genom mätöppningen. Fjäderns 37 kraft inställes medelst en huv 39 som kan vridas manuellt.

Huven har en invändig gänga och är skruvad över en husförbin- delse 4O av mätöppningen 7, genom vars ändyta en tapp 41 före- nad med insidan av huven 39 passerar, tätad och anligger mot fjädern 37 medelst en stödplatta 42. Fjädern 37 i sin tur över- för trycket till ventilstängningsdelen 38. Det önskade värdet för temperaturen hos vattnet strömmande genom värmeväxlaren på sekundärsidan genom vattenledningen är inställbart medelst denna huv 39. Mätöppningen 7 är vidare försedd med en shunt- kanal, ej visad, vars öppningsbredd är dimensionerad så att när varmt vatten uttaget genom urtagsventilen 8 avbrytes, dvs. när 10 15 20 25 30 35 ' ' ' o 507228 uttagningsventilen 8 är stängd, en minimal öppning bibehàlles för den flödesreglerande ventilen 4.

Figur 3 visar förstorat en sprängskiss av den flödesreglerande ventilen 4, i form av en modifikation som innefattar insätt- ningen av en fjädrande gummifjäder i form av en O-ring 43 istället för helixfjädern 24 visad i figur 2.

Operationssättet för regleringsarrangemanget som visats är enligt följande: Sá länge som uttagsventilen 8 är stängd, strömmar inget vatten genom vattenledningen 5, så att på grund av shuntkanalen ej någon tryckskillnad vid mätöppningen 7 bildas. Trycken i kam- rarna 10 och ll är därför lika, så att kraften från bälgen 30, motsvarande àngtrycket utövat av temperaturavkännaren 6 i ut- rymmet mellan huset 29 och bälgen 30, överföres medelst ven- tilplungen 14, mot fjäderns 21 kraft, till stängningsdelen 18 hos flödesreglerarventilen 4 i dess stängningsriktning. Fjä- derns 21 kraft inställes så att ventilstängningsdelen 18 upp- rättháller ett flöde av varmvatten som motsvarar en hetvatten- temperatur på sekundärsidan av värmeväxlaren 3 i vattenled- ningen 5 av omkring BSWL När uttagsventilen 8 är öppnad, kommer kallvattnet tillfört från vattentillförselsystemet medelst vattenledningen 5 att strömma genom mätningsöppningen 7 och sekundärsidan av värme- växlaren 3 förbi temperaturavkännaren 6. Redan innan tempera- turavkännaren 6 avkänt en motsvarande minskning i varmvatten- temperaturen, sker en tryckskillnad vid mätöppningen 7. Detta tryck förflyttar membranet 9, med hjälp av fjäderns 21 kraft, i öppningsriktningen för stängningsdelen 18 mot kraften från ång- trycket alstrat av temperaturavkännaren 6. Flödesreglerande . ventilen 4 öppnas således ytterligare, motsvarande tryckskill- naden vid mätöppningen 7, så att flödet av varmvatten genom 10 15 20 25 30 35 507228 8 primärsidan av värmeväxlaren ökar. Effekten ger en ökning av temperaturen i vattenledningen 5 och en motsvarande ökning i ångtrycket alstrat av temperaturavkännaren 6. Tryckskillnaden vid mätöppningen 7 stiger emellertid endast till önskat tempe- raturvärde inställt medelst huven 39, som kan inställas t.ex. vid 50°C. När jämvikt råder för krafterna, som verkar på stäng- ningsdelen 18 hos flödesreglerande ventilen 4, är flödet genom den flödesreglerande ventilen 4 sådant att den uppmätta tempe- raturen med temperaturavkännaren 6 motsvarar önskade värdet.

Ringen 22 anligger inte mot fjädern 24 eller 43 förrän just före det att stängningsdelen 18 nått sitt stängda läge, varför fjädern 24 eller 43 ej blir effektiv förrän strax innan stäng- ningen av flödesreglerande ventilen. En stabil reglering vid extrema belastningssituationer uppnås därför. En extrem belast- ningssituation kan innefatta mycket hög temperatur på varmvatt- net på primärsidan hos värmeväxlaren 3 och en mycket hög tryck- skillnad vid mätöppningen 7, när små mängder vatten för använd- ning per tidsenhet uttages. Karakteristikan för flödesregle- rande ventilen 4, dvs., dess öppningsbredds beroende på stäng- ningsdelens 18 rörelse, skulle, om så behövdes ha varit expo- nentiell. Förverkligandet av en sådan karakteristika är svår och dyrbar. Användningen av den ytterligare fjädern 24 eller 43 undviker ett sådant förverkligande därigenom att den kraft, som behövs för att stänga flödesreglerande ventilen, ökar skarpt strax före det stängda läget är nått. Denna ökning av stäng- ningskraften gör att en stabil reglering uppnås i extrema belastningssituationer som nämnts.

Trycket hos varmvattnet, som verkar på stängningsdelen 18 i öppningsriktningen, verkar samtidigt genom hålen 25, 28 och 27 också på den sida av stängnigsdelen 18, som ligger vänd från ventilsätet 17, så att det inte har någon verkan på krafterna verkande på stängningsdelen 18. 9 507228 Det inre av bälgen 30 är i förbindelse med atmosfären genom ett ventilationshål, ej visat, i basen 32. Det inre av huset 15 är på samma sätt i förbindelse med atmosfären genom ett hål 44.

Vid det visade och beskrivna reglerarrangemanget, är verkan från vattenflödet genom vattenledningen 5 på temperaturen i sekundärsidan av värmeväxlaren 3 följaktligen kontinuerligt kompenserat i enlighet med storleken på genomflodet.

Claims (5)

10 15 20 25 30 507228 10 PATENTKRAV

1. Regleringsarrangemang för temperaturen hos vatten uttaget från en vattenledning (5), vilket arrangemang har en värmeväx- lare (3), vars primärsida ligger i serie med en flödesregle- rande ventil (4) i en hetvattenkrets (2) och vars sekundärsida har vattenledningen (5) passerande därigenom och som har en temperaturavkännare (6), som mäter vattentemperaturen i vatten- ledningen (5) nedströms värmeväxlaren (3) och omvandlar tempe- raturen till ett tryck verkande på en stängningsdel (18) av den flödesreglerande ventilen (4) mot kraften från en fjäder (21) anliggande mot flödesreglerande ventilens (4) hus (16) och med en mätöppning (7) liggande i vattenledningen (5), varvid den flödesreglerande ventilen (4) innefattar ett membran (9) mellan två kamrar (10, 11), av vilka en (10) är förenad med högtrycks- sidan för mätningsöppningen (7) och den andra (ll) är förenad med làgtryckssidan av mätningsöppningen (7), varvid utböjningen av membranet (9) förorsakat av tryckskillnaden vid mätöppningen (7) verkar mot trycket från temperaturavkännaren (6) på stäng- ningsdelen (18) hos flödesreglerande ventilen (4), k ä n n e - t e c k n a t a v, att membranet (9) är stelt förenat med stängningsdelen (18) hos den flödesreglerande ventilen (4) och att membranets (9) utböjning i öppningsriktningen för den flödesreglerande ventilen (4) kontinuerligt står i förhållande till tryckskillnaden vid mätöppningen (7) och skillnaden mellan fjäderkraften och tryckkraften hos temperaturavkännaren (6).

2. Regleringsarrangemang enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t a v, att mätöppningen (7) är anordnad uppströms tempera- turavkännaren (6) i vattenledningen (5).

3. Regleringsarrangemang enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v, att öppningen hos mätningsöppningen (7) är begränsad av ett ventilsäte som samverkar med stängningsdelen 10 15 507228 ll (38) fjädrande i stängningsriktningen medelst en fjäder (37) som har en reglerbar fjäderkraft mot riktningen i vilken vattnet strömmar genom mätöppningen (7).

4. Regleringsarrangemang enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a t a v, att mätöppningen (7) har en shuntkanal, vars öpp- ningsbredd är dimensionerad så att när uttaget av varmt vatten avbrytes, en minsta öppning hos flödesreglerande ventilen (4) upprätthàlles.

5. Regleringsarrangemang enligt något av kraven l till 4, k ä n n e t e c k n a t a v, att omedelbart innan den när sitt stängda läge, stängningsdelen (18) hos den flödesreglerande ventilen (4) fjädrande föres i öppningsriktningen av en ytter- ligare fjäderkraft (24; 43).