CN107076321B - 背压瓣阀装置及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及背压瓣阀装置(1)，其包括具有进口开口(3)和出口开口(4)的外壳(2)。阀瓣(7)围绕轴(8)可枢转地铰接，轴(8)横向于流动方向延伸穿过外壳(2)。杠杆(10)可刚性地连接到轴(8)并与其形成角度。杠杆(10)具有止动面(11)，该止动面(11)布置在离杠杆(10)和轴(8)之间的连接部一定距离处，使得止动面(11)布置成当阀瓣(7)围绕所述轴(8)枢转时沿着弧形路径移动。该装置(1)还包括具有槽(14)的止动件(12)，槽(14)具有开口端(16)和沿着槽(14)的中心线(CL)的纵向延伸部。止动件具有沿着槽的第一侧的第一变形区(19)和沿着槽的第二侧的第二变形区(20)，该槽的第二侧与槽的第一侧相对。槽(14)布置成接纳止动面(11)，并且允许止动面(11)在与所述第一和第二变形区(19、20)接合时在槽(14)中在槽(14)的纵向延伸部中移动。

Description

背压瓣阀装置及其用途

发明领域

本发明涉及一种背压瓣阀装置以及该背压瓣阀装置在预期引导携带灰尘或颗粒的气体流的管道中的用途。

发明背景

众所周知，在容器或类似物中收集灰尘颗粒或其他颗粒材料以便以后处理或使用。容器可以设置有空气过滤系统。材料可以借助于穿过管道的气体流供给到容器。灰尘可能是爆炸性的。在一些情况下，由于与气流一起输送到容器的点火源或者由于容器内的点火源，在容器中可能发生点火。这种点火可能对人员、建筑物和设备造成破坏性的影响，因为点火可能导致伴随有压力波和火焰前锋(flame front)的爆炸，火焰前锋逆着正常气流方向沿着管道行进返回。

为了防止这种压力波和火焰前锋沿着管道行进返回，众所周知的是在管道中提供背压瓣阀装置。背压瓣阀装置通常包括阀瓣，该阀瓣布置成用作可以封闭管道的止回阀。在正常操作期间，通过携带灰尘或颗粒的空气流沿着管道流动，将阀瓣保持在打开位置。在由上游的爆炸导致的突发性压力波的情况下，阀瓣布置成通过将压力波作用在阀瓣上来关闭穿过管道的通道。

为了避免阀瓣的任何回弹，已知的是使用锁定机构。从DE 202009011668U1中获知一种这样的锁定机构。该文献公开了一种外壳，该外壳包括围绕轴可枢转地铰接的阀瓣。轴铰接在外壳的壁中并且进一步连接到布置在外壳的外部上的杠杆。杠杆的自由端布置成沿着锁定装置的滑动表面滑动以适应阀瓣在正常操作期间发生的枢转运动。如果枢转超过一定角度，则杠杆的自由端将接合锁定装置中的钩并且从而锁定阀瓣。通过释放杠杆和锁定装置之间的接合，可以手动地释放锁定。

最近，新的法规要求阀保持关闭足够长的时间以在爆炸事件期间避免火焰传播的解决方案。新的欧洲标准正在准备中(FprEN16447，标题：爆炸隔离瓣阀)。根据所提出的标准，制作瓣阀的部件应该构造成，使得瓣阀在不丧失其执行其安全功能的能力的情况下能够经受由任何爆炸施加的负载，这可以根据阀瓣的预期用途来预期。

发明概述

本发明的目标是提供一种背压瓣阀装置，该背压瓣阀装置允许在逆向压力波超过预定力的情况下瞬间关闭管道。

在这种压力波的情况下，背压瓣阀装置不应该允许阀瓣的任何回弹。

此外，操作人员应该清楚的是，背压瓣阀装置一旦被释放，则是在强调对管道及其组件检查的必要性。

特别地，本发明涉及一种背压瓣阀装置，其包括外壳，该外壳具有适于将外壳连接到管道的进口开口和出口开口，该装置还包括阀瓣和杠杆，该阀瓣围绕轴可枢转地铰接，该轴横向于从进口开口到出口开口穿过外壳的流动方向延伸，该杠杆可刚性地连接到轴并与该轴形成角度。该装置的特征在于，杠杆具有止动面，该止动面布置在离杠杆和轴之间的连接部一定距离处，使得止动面布置成当阀瓣围绕所述轴枢转时沿着弧形路径移动，并且该装置还包括止动件，该止动件具有槽和沿着槽的第一侧的第一变形区以及沿着槽的第二侧的第二变形区，槽的第二侧与槽的第一侧相对，槽具有开口端和纵向延伸部，并且该槽布置成接纳止动面并且允许止动面在与所述第一变形区和所述第二变形区接合时在槽中在该槽的纵向延伸部中移动。

通过具有预期与具有变形区的止动件相互作用的杠杆的本发明的背压瓣阀装置，杠杆的动能被部分地传递到止动件的变形区并由该止动件的变形区接纳。可能由爆炸以及由其导致的压力波引起的极高的力迅速地关闭阀瓣，并且当阀瓣撞击管道端部时大部分力导致反弹。该反弹主要被由闭合的瓣阀所产生的增加的压力抵消。一些力被传递到管道外部的位置并且通过变形区的可控的物理变形被吸收。在爆炸后，杠杆不能向后移动，并且这导致瓣阀固定在闭合位置，使得空气在管道中的震荡不能重新打开瓣阀。

通过具有止动面的杠杆，该止动面适于通过槽的相对侧上的变形区与具有纵向延伸部的槽接合并相互作用，可以适应在杠杆的枢转运动和槽的纵向延伸部之间的任何不适当的角度不匹配，而对轴和阀瓣没有任何实质性的影响。因此，变形区使得装置对于不适当的偏差不那么敏感。

此外，通过变形区，对于工作人员变得明显的是，具有本发明的装置的管道一旦遭受了事故，则需要对整个系统进行彻底的检查，而不是仅仅替换止动件或者如在现有技术中那样简单地开启杠杆。这有助于整体安全和质量意识的工作环境。

如沿着槽的纵向中心线的相对侧看到的，槽可以具有对称的楔形轮廓，该对称的楔形轮廓从槽的开口来看具有可以逐渐变窄的宽度。楔形轮廓可以是线形的、阶梯形的或弧形的。通过楔形形状，使杠杆与其止动面一起从槽的开口沿着槽的纵向延伸部移动所需的力将逐渐增加，同时由于变形区的变形，杠杆将损失其动能。

如在槽的开口中看到的槽的宽度可以超过杠杆及其止动面的宽度。

如沿着槽的纵向中心线的相对侧看到的，变形区可以设置为指向槽的纵向中心线的多个齿。与具有直的纵向边缘的槽相比，齿将是可容易变形的，从而有效地促进杠杆的动能的损失。此外，当杠杆已经损失其动能时，齿将有效地与锁定面相互作用并将其锁定在一定位置中。从而，将有效地防止间接连接到杠杆的阀瓣的任何回弹。如在纵向中心线的两侧上看到的，齿可以是对称的。

如在横向于槽的纵向中心轴线的方向上看到的，齿的尖端之间的距离从槽的开口来看可以是逐渐减小的。因此，离开口越远，则越多的动能将被构成变形区的齿吸收。

止动件可以形成为板，其中槽布置在所述板中。

止动件可以包括至少两个板，该至少两个板布置成一个在另一个的顶部上并且沿着槽的纵向中心线纵向地移位，并且其中重叠区域中的齿沿着槽的纵向中心线相互移位。因此，离开口越远，齿将形成越致密的图案并且可以从杠杆吸收越多的动能。

止动件可以布置成可更换地安装到支撑件，所述支撑件具有沿着止动件的槽的纵向中心线的开口部分。安装可以通过例如螺栓连接来完成。

止动面可以包括对称地布置在杠杆上并且横向于槽的纵向中心线延伸的第一突出部和第二突出部。止动面可以被视为预期与槽的相对的纵向边缘(即第一变形区和第二变形区)相互作用的犁状物，以确保杠杆和止动件的槽之间居中地接合。此外，突出部可以被视为布置成与止动件的变形区可锁定地相互作用的倒钩。

止动面可以布置在杠杆的尾侧上。

止动件可以是可更换的。

在阀瓣关闭外壳的进口开口的位置中，阀瓣可以与竖直平面形成3°至30°的角度。阀瓣优选地具有静止位置，在该静止位置中，阀瓣基本上竖直地悬挂，而外壳的进口开口形成朝下指向的3°至30°的锐角。当经受逆着正常空气流动方向行进穿过管道的压力波时，阀瓣将朝向进口开口枢转并将进口开口关闭。同时，杠杆和止动面将与止动件及其变形区锁定地接合。然而，在杠杆及其止动面和止动件之间没有接合的情况下，将允许在正常操作期间的枢转运动。

根据另一个方面，本发明涉及根据权利要求1至12中的任一项所述的背压瓣阀装置在预期引导携带灰尘或颗粒的空气流的管道中的用途。

应注意，本发明涉及权利要求中所列举特征的所有可能的组合。

附图简述

现在将参考示出本发明的实施方案的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面。

图1示出了根据本发明的处于静止位置的背压瓣阀装置的一个实施方案。

图2示出了在正常操作期间的背压瓣阀装置。

图3示出了当阀瓣由于在正常过程流的反方向上移动的压力波而已经关闭时的图1的装置。

详述

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选的实施方案。但是，本发明可以体现为许多不同的形式，并且不应被解释为限制于本文所阐述的实施方案；而是，这些实施方案出于彻底性和完整性而提供，并且向技术人员全面传达本发明的范围。

参考图1，示出了背压瓣阀装置1的一个示例。装置1被示出为处于其静止位置，即没有任何空气流通过该装置1。

装置1包括连接到管道5的外壳2。外壳2包括如在管道5的纵向延伸部中所看到的进口开口3和出口开口4。进口开口3和出口开口4具有对应于管道5的横截面的横截面。外壳2的进口开口3被倒角并且基于竖直平面形成3°至30°的向下指向的锐角。

装置1布置成在容器(未示出)之前(即上游)的位置处连接到管道5，使得正常的过程流在其到达容器之前穿过背压瓣阀。容器适于接纳沿着管道供给的携带灰尘或颗粒的流体流(见箭头)。优选的是，界定外壳2的壁6中的至少一个是可打开的(未示出)以能够进入其内部。

装置1还包括邻近进口开口3的可枢转地铰接的阀瓣7。阀瓣7沿着其上部沿着横向于穿过外壳2的流动方向延伸的轴8铰接。轴8穿过外壳2的两个相对的基本上竖直的侧壁6可枢转地布置。

在静止位置中，阀瓣7布置成基本上竖直地延伸。因此，由于外壳2的进口开口3的倒角，在阀瓣7的下端和进口开口3的下端之间形成了水平间隙30。从而，在阀瓣与进口开口不接合的情况下，将允许阀瓣在正常操作期间枢转地运动。

在正常操作期间，阀瓣7布置成由预期流动穿过管道5的携带灰尘或颗粒的空气(见箭头)克服重力而保持打开，如将在图2中所示。

轴8具有通过竖直侧壁6中的一个延伸到外壳2的外部的自由端9。杠杆10可刚性地连接到轴8并与其形成角度。在所示出的实施方案中，杠杆10正交于轴8延伸。但是，应当理解，其他角度是可应用的。此外，有利的是，杠杆10当连接到轴时被布置成基本上与阀瓣7平行地延伸。从而，这将不会对阀瓣7的优选的竖直静止位置产生负面干扰。

杠杆10具有止动面11，止动面11布置在离杠杆10和轴8之间的连接部一定距离处，使得止动面11布置成当阀瓣7围绕轴8枢转时沿着弧形路径移动。此外，杠杆10及其止动面11一起布置成在其枢转期间与止动件12相互作用(将在下面讨论)。

止动面11包括对称地布置在杠杆10上并且横向于止动件12的槽14的纵向中心线CL延伸的第一突出部和第二突出部13。突出部13可以鉴于彼此形成角度，以一起形成成角度的止动面。突出部13可以例如由扁平杆的一部分形成，该扁平杆的一部分焊接或螺栓连接到杠杆10的自由端。在螺栓连接的情况下，如果止动面11由于与止动件12的相互作用而变形，则止动面11可以容易地更换。

现在转向图2，止动件12包括具有槽14的至少一个片材金属板15，槽14具有直的纵向中心线CL，具有闭合端18和形成开口17的开口端16。在所示出的实施方案中，止动件12包括两个板15，这两个板15布置成一个在另一个的顶部上并且沿着纵向中心线CL略微地移位。不言而喻，槽14可以沿着止动件的整个长度延伸，由此其缺少闭合端18。而且，板15的数量可以改变。

如沿着槽14的纵向中心线CL的相对侧看到的，槽14具有对称的楔形轮廓，该对称的楔形轮廓具有从槽14的开口17看去逐渐变窄的宽度A。如在槽14的开口17中看到的，槽14的宽度A应超过止动面11的宽度B。无论止动面11是由杠杆10本身形成还是止动面11是由连接到杠杆10的突出部13形成，后者都适用。通过槽14的对称的楔形形状，带有其止动面11的杠杆10可以沿着槽14被有效地引导，如在下面将讨论的。

第一变形区19沿着槽14的第一侧延伸，并且第二变形区20沿着槽14的第二侧延伸，槽14的第二侧与槽的第一侧相对。如沿着槽14的纵向中心线CL的相对侧所看到的，变形区19、20设置为指向槽14的纵向中心线CL的多个齿21。

由于槽14的楔形纵向延伸部，如在横向于槽14的纵向中心线CL的方向上看到的齿21的尖端之间的距离C是逐渐减小的，如从槽的开口17所看到的。

在所公开的实施方案中，两个板15布置成一个在另一个的顶部上并且沿着槽14的纵向中心线CL纵向地移位，从而形成一个共同的槽。而且，重叠区域22中的齿21沿着纵向中心线CL互相移位。因此，在共同的槽14的开口17中，止动件12具有单一的材料厚度，而在远离开口17的重叠区域22中，止动件12具有双重材料厚度。此外，在重叠区域22中，齿21单独地移位，从而提供更致密的图案以及在齿21的尖端之间提供不同的宽度。

止动件12可以由具有均匀的厚度的钢板15制成。由于止动件12预期通过杠杆10发生变形，如将在下面讨论的，所以止动件12应该是可容易更换的。这可以例如通过将止动件12的板15螺栓连接到固定的支撑件23来完成。支撑件23被高度示意性地示出并且应该基于环境条件被设计。支撑件23应该具有非常刚性的设计，并且被连接到高度示意性示出的适当的基座40。

为了不干涉杠杆10及其止动面11，优选的是，支撑件23设置有沿着止动件12的槽14的纵向中心线CL延伸的开口部分24。

在正常操作期间见，见图2，阀瓣7布置成由预期流动穿过管道5的携带灰尘或颗粒的空气(见箭头)克服重力而保持打开。

如果在外壳2的下游发生爆炸，见图3，将产生具有朝向外壳2的进口开口3的方向(见箭头)的压力波。压力波将具有超过携带灰尘或颗粒的空气流的固有能量的力，由此阀瓣7将与杠杆10一起以弧形路径围绕轴8枢转、越过竖直平面到达关闭进口开口3的位置。

在枢转期间，杠杆10与其止动面11将与止动件12的槽14会合。通过杠杆10与其止动面11一起沿着槽14行进并且从而使变形区19、20变形，动能将被止动件12及其变形区19、20吸收。在变形区19、20包括齿21的情况下，这些齿21将由于变形而弯曲。由于槽14及其变形区19、20的楔形几何形状，杠杆10及其止动面11将逐渐地遭到增加的阻力。在止动件12包括重叠的板15的情况下，由于在重叠区域22中增加的厚度和齿21的局部较致密的图案，阻力将增加。

通过杠杆10与其止动面11一起以锁定方式与变形区19、21接合，将防止杠杆10进行返回运动。在止动面11由突出部13形成的情况下，这些突出部13将用作接合变形区19、20的倒钩。如果是变形区19、20包括齿21的情况，则尤其如此。

通过防止杠杆10进行返回运动，阻止阀瓣7在与外壳2的进口开口3会合时回弹。因此，确保管道5在事故的情况下保持关闭，从而有效地防止火焰、火花、烟雾流动到管道5的上游。力可能是非常高的，从而可能发生的是，杠杆10、阀瓣7、轴8以及轴8和阀瓣7之间的连接部可能变形。因此，为了恢复装置1的功能，很可能的是，不仅止动件12而且装置1的另外的部件都必须被更换。

在上面给出的段落中，已经示出了本发明的一个优选的实施方案。不言而喻，在其最简单的形式中，止动面11由杠杆10本身的外表面形成。

杠杆10被示出为具有圆形横截面的杆。应当理解，杠杆10可以具有其他的横截面。在非圆形横截面的情况下，如果杠杆10被定向成以杠杆10的拐角部分朝向止动件12，则可能是有利的。

止动面11可以布置在杠杆10的尾侧上。

具有或不具有齿21的槽14可以通过切割形成。由齿21形成的两个变形区19、20的外侧和相对侧上的区域可以视作加强区。如果认为需要的话，加强区可以设置有加强件。

在上面讨论的实施方案中，止动件12包括布置成一个在另一个的顶部上并且沿着中心线CL相互移位的两个板15。不言而喻，可以改变板的数量以及变形区19、20的设计。作为示例，可以省略齿21。

在所讨论的实施方案中，槽已经呈现为具有对称的楔形轮廓，该对称的楔形轮廓具有如从槽的开口看到的逐渐变窄的宽度。该轮廓可以具有保持功能、由具有齿或不具有齿的平行的边缘构成。

另外，所公开的实施方案的变型可以由技术人员在实践所要求保护的发明时从对附图、公开内容和所附权利要求的学习中理解并实现。在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”并不排除多个。仅仅在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施的事实并不表示这些措施的组合不可被有利地使用。

Claims (13)

1.背压瓣阀装置(1)，其包括外壳(2)，所述外壳(2)具有:

进口开口(3)和出口开口(4)，所述进口开口(3)和所述出口开口(4)适于将所述外壳(2)连接到管道(5)，所述背压瓣阀装置(1)还包括：

阀瓣(7)，所述阀瓣(7)围绕轴(8)可枢转地铰接，所述轴(8)横向于从所述进口开口(3)到所述出口开口(4)穿过所述外壳(2)的流动方向延伸，和

杠杆(10)，其可刚性地连接到所述轴(8)并且与所述轴(8)形成角度，其特征在于，

所述杠杆(10)具有止动面(11)，所述止动面(11)布置在离所述杠杆(10)和所述轴(8)之间的连接部一定距离处，使得所述止动面(11)布置成当所述阀瓣(7)围绕所述轴(8)枢转时沿着弧形路径移动，并且

所述背压瓣阀装置(1)还包括止动件(12)，所述止动件具有槽(14)和沿着所述槽(14)的第一侧的第一变形区(19)以及沿着所述槽(14)的第二侧的第二变形区(20)，所述槽(14)的所述第二侧与所述槽(14)的所述第一侧相对，所述槽(14)具有开口端(16)和沿着所述槽(14)的纵向中心线(CL)的纵向延伸部，并且所述槽(14)布置成接纳所述止动面(11)且在所述止动面(11)与所述第一变形区(19) 和所述第二变形区(20)接合时允许所述止动面(11)在所述槽(14)中在所述槽(14)的所述纵向延伸部中移动。

2.根据权利要求1所述的背压瓣阀装置，其中当沿着所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)的相对侧看时，所述槽(14)具有对称的楔形轮廓，当从所述槽(14)的所述开口端(16)看时，所述楔形轮廓具有逐渐变窄的宽度(A)。

3.根据权利要求1或2所述的背压瓣阀装置，其中当从所述槽(14) 的所述开口端(16)看时，所述槽(14)的宽度(A)超过所述杠杆(10)及其止动面(11)的宽度(B)。

4.根据权利要求1或2所述的背压瓣阀装置，其中当沿着所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)的相对侧看时，所述第一变形区(19) 和所述第二变形区(20)被设置为指向所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)的多个齿(21)。

5.根据权利要求4所述的背压瓣阀装置，其中在横向于所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)的方向上看到的所述齿(21)的尖端之间的距离(C)当从所述槽(14)的所述开口端(16)来看时是逐渐减小的。

6.根据权利要求5所述的背压瓣阀装置，其中所述止动件(12)形成为板(15)，其中所述槽(14)布置在所述板(15)中。

7.根据权利要求6所述的背压瓣阀装置，其中所述止动件(12)包括至少两个板(15)，所述至少两个板(15)布置成一个在另一个的顶部上并且沿着所述槽(14)的所述纵向中心线纵向地移位，并且其中在重叠区域(22)中的所述齿(21)沿着所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)相互移位。

8.根据权利要求1、2和5-7中的任一项所述的背压瓣阀装置，其中所述止动件(12)布置成可更换地安装到支撑件(23)，所述支撑件具有沿着所述止动件(12)的所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)的开口部分(24)。

9.根据权利要求1、2和5-7中的任一项所述的背压瓣阀装置，其中所述止动面(11)包括第一突出部和第二突出部(13)，所述第一突出部和所述第二突出部(13)对称地布置在所述杠杆(10)上并且横向于所述槽(14)的所述纵向中心线(CL)延伸。

10.根据权利要求1、2和5-7中的任一项所述的背压瓣阀装置，其中所述止动面(11)布置在所述杠杆的尾侧上。

11.根据权利要求1、2和5-7中的任一项所述的背压瓣阀装置，其中所述止动件(12)是可更换的。

12.根据权利要求1、2和5-7中的任一项所述的背压瓣阀装置，其中所述阀瓣(7)在当其关闭所述外壳(2)的所述进口开口(3)时的位置中与竖直平面形成3°至30°的角度(α)。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的背压瓣阀装置的用途，在预期引导携带灰尘或颗粒的气体流的管道中使用。