CZ15055U1 - Nepřímočinný membránový uzávěr s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem - Google Patents

Description

Nepřímočínný membránový uzávěr s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem

Oblast techniky

Technické řešení se týká nepřímočinného membránového uzávěru s vestavěným dvoucestným 5 elektromagnetickým řídícím ventilem pro plynotěsné uzavřeníprůtoku plynných médií potrubím.

Dosavadní stav techniky

Membránové uzávěry pro uzavření průtoku plynných médií potrubím jsou nejčastěji ovládány elektromagnetickými řídícími ventily. Jsou konstruovány jako přímo nebo nepřímočinné. Přímočinné membránové uzávěry jsou charakteristické pevným spojením membránového uzavíracího elementu, tvořeného membránou, přítlačným talířem a upínacím šroubem s matkou, s jádrem elektromagnetického řídícího ventilu. Pohyb membránového uzavíracího elementu otevírající nebo uzavírající průchod plynného média membránovým uzávěrem je tudíž ovládán přímo elektromagnetickým řídícím ventilem. Pro otevření přímočinného membránového uzávěru musí elektromagnetický řídící ventil vyvinout sílu, která překoná hmotnost kompletního membránové15 ho uzavíracího elementu, jakož i odpor přítlačné pružiny. Vyžaduje to poměrně velký výkon a tím i značnou velikost ovládací cívky, která je hlavní nevýhodou přímočinných membránových uzávěrů. Pramení z ní jejich další nevýhody jako zvýšená prostorová náročnost, montážní, servisní a opravářská obtížnost a vyšší materiálové a tím i výrobní a cenové nároky. Uvedené nevýhody jsou důvodem k upřednostňování nepřímočinných membránových uzávěrů před přímočin20 nými.

Nepřímočinné membránové uzávěry se od přímočinných liší tím, že pohyb membránového uzavíracího elementu, otevírajícího nebo uzavírajícího proudění plynného média membránovým uzávěrem, není ovládán elektromagnetickým řídícím ventilem přímo, nýbrž nepřímo usměrňováním tlaku plynného média na membránový uzavírací element jeho prostřednictvím. Klasický elek25 tromagnetický řídící ventil pro nepřímočinné membránové uzávěry, jak jej známe např. z vynálezu chráněného CZ patentem 280201, je umístěn vně membránového uzávěru a je konstruován jako trojcestný, přičemž první cesta spojuje tento ventil se vstupním hrdlem membránového uzávěru, druhá s prostorem mezi membránovým uzavíracím elementem a víkem membránového uzávěru a třetí cesta odvětrává tento prostor. Uvedené cesty jsou tvořeny impulsními trubkami.

Funkce tohoto ventilu spočívá v tom, že má-li být membránový uzávěr pro přepravované plynné médium neprůchozí, je přívod elektrického proudu k elektromagnetickému řídícímu ventilu přerušen, což znamená, že odvětrávací cesta je uzavřena a první a druhá cesta jsou průchodné. Přepravované plynné médium proudí ze vstupního hrdla jak dovnitř tělesa membránového uzávěru, tak zmíněnými cestami do prostoru mezi víkem uzávěru a membránovým uzavíracím elementem, kde na něj vytváří tlak, který spolu se sílou přítlačné pružiny a hmotností membránového uzavíracího elementu překoná působení tlaku plynného média na tento uzavírací element z vnitřku tělesa membránového uzávěru a přitlačí membránu uzavíracího elementu na sedlo výstupního hrdla membránového uzávěru. Tím je vstup plynného média do výstupního hrdla plynotěsné uzavřen. Zprůchodnění membránového uzávěru se dosáhne přivedením elektrického proudu k elektromagnetickému řídícímu ventilu, který uzavře cestu plynného média ze vstupního hrdla do prostoru mezi víkem uzávěru a membránovým uzavíracím elementem a otevře odvětrávací cestu z tohoto prostoru, čímž dojde k jeho odvětrání a snížení tlaku plynného média na membránový uzavírací element shora. Vzniklý přetlak plynného média v tělese membránového uzávěru, působící na membránový uzavírací element zespoda, překoná přítlačnou sílu přítlačné pružiny a hmotnost membránového uzavíracího elementu, nadzvedne ho ze sedla výstupního hrdla, které tím otevře a umožní proudění plynného média uzávěrem. Nepřímočinný membránový uzávěr s klasicky uspořádaným trojcestným elektromagnetickým řídícím ventilem je nevýhodný zvýšenými prostorovými nároky, zhoršenými montážními, servisními a opravářskými podmínkami a únikem přepravovaného plynného média při odvětrávání do ovzduší.

-1 CZ 15055 Ul

Nověji jsou nepřímočinné membránové uzávěry vybaveny dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem, přičemž jsou konstrukčně uspořádány tak, že propojení prostoru nad membránovým uzavíracím elementem se vstupním prostorem je zajištěno propouštěcím otvorem v membráně funkčně nahrazujícím impulsní trubku, která pří použití trojcestného elektromagnetického řídícího ventilu splňuje tutéž funkci. Odvětrávací cesta je řešena odvětrávací impulsní trubkou, která je vedena souose s propouštěcím otvorem skrze střed membrány a přítlačného talíře, s nimiž je pevně spojena, a vyúsťuje do výstupního potrubí, do něhož, místo do okolního ovzduší, může tak být prostor nad membránou odvětráván. Je-li přívod elektrického proudu k elektromagnetickému řídícímu ventilu přerušen, uzavírá jeho jádro vstup plynného média do odvětrávací impulsní trubky a znemožňuje tak odvětrání prostoru mezi membránovým uzavíracím elementem a víkem membránového uzávěru. Působením soustavy přítlačných pružin a své hmotnosti dosedá membrána membránového uzavíracího elementu na sedlo výstupního hrdla a uzavírá ho, přičemž přepravované plynné médium se přes propouštěcí otvor v membráně dostává rovněž do prostoru mezi membránovým uzavíracím elementem a víkem membránového uzávěru a působení jeho tlaku na tento uzavírací element shora membránu ještě na sedlo přitlaěuje. Za účelem otevření membránového uzávěru se k řídícímu elektromagnetickému ventilu přivede elektrický proud, zvednutím jeho jádra se zprůchodní odvětrávací impulsní trubka a přes ní se prostor mezi víkem membránového uzávěru a membránovým uzavíracím elementem odvětrá, přičemž plynné médium neuniká do ovzduší, ale proudí do výstupního hrdla. Přetlak plynného média, který tímto vznikne v tělese membránového uzávěru působí na membránový uzavírací element zespoda, nadzvedne ho a tím zprůchodní membránový uzávěr. Tento nepřímoěinný membránový uzávěr s dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem odstraňuje nevýhody nepřímočinného membránového uzávěru s klasickým trojcestným elektromagnetickým řídícím ventilem. Nevýhodou nepřímočinného membránového uzávěru vybaveného tímto ventilem však je pevné spojení im25 pulsní trubky s membránovým uzavíracím elementem, v důsledku něhož se každý pohyb tohoto elementu přenáší na impulsní trubku. Požadavek dosažení těsného uzavření takto pohyblivé impulsní trubky jádrem elektromagnetického řídícího ventilu vyžaduje pak značně složité uspořádání zejména systému přítlačných pružin působících na membránový uzavírací element. Uvedená konstrukční složitost má za následek vyšší servisní a údržbářskou náročnost, jakož i vyšší výrob30 ní náklady a náklady na opravy tohoto typu nepřímočinného membránového uzávěru. Nevýhodou pevného spojení impulsní trubky s membránovým uzavíracím elementem je také to, že tato impulsní trubka a tím i elektromagnetický řídící ventil mohou být zabudovány pouze ve středu víka membránového uzávěru.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky v podstatné míře odstraňuje nepřímoěinný membránový uzávěr s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem, jehož podstata spočívá v tom, že odvětrávací impulsní trubka propojující prostor ohraničený víkem membránového uzávěru a membránovým uzavíracím elementem s výstupním hrdlem membránového uzávěru je zabudována do vrtání ve víku membránového uzávěru a proti ní je z vnější strany do tohoto vrtání zabudován dvoucestný elektromagnetický řídící ventil. Konec odvětrávací impulsní trubky, který směřuje k dvoucestnému elektromagnetickému řídícímu ventiluje opatřen sedlem pro jádro tohoto ventilu, její druhý konec ústí ve výstupním hrdle membránového uzávěru. Odvětrávací impulsní trubka a elektromagnetický řídící ventil mohou být zabudovány ve kterémkoliv místě víka membránového uzávěru, prakticky však buď v jeho středu nebo v místě jeho přechodu do přírubové části, nachá45 zejícím se nad výstupním hrdlem membránového uzávěru. Při zabudování dvoucestného elektromagnetického řídícího ventilu a odvětrávací impulsní trubky ve středu víka prochází odvětrávací impulsní trubka postupně jedinou přítlačnou pružinou, přítlačným talířem, membránou a upínacím šroubem s matkou a vyúsťuje ve výstupním hrdle membránového uzávěru pod úrovní jeho uzavíracího sedla. Alternativa se zabudováním elektromagnetického řídícího ventilu a od50 větrávací impulsní trubky v místě, v němž víko přechází do přírubové části nacházející se nad výstupním hrdlem membránového uzávěru, je oproti variantě s jejich středovým umístěním výhodnější v tom, že odvětrávací impulsní trubka nemusí být vedena skrz membránový uzavírací

-2CZ 15055 Ul element, čímž se dosáhne odstranění jednoho z možných zdrojů netěsnosti nepřímočinného membránového uzávěru, nacházejícího se v místě průniku těchto jeho dvou součástí. V membráně a přítlačném talíři nepřímočinného membránového uzávěru podle tohoto technického řešení je vytvořen propouštěcí otvor, jimž se přepravované plynné médium dostává do prostoru ohraníče5 ného víkem a membránovým uzavíracím elementem, je-li membránový uzávěr uzavřen.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, na nichž je na obr. 1 schematicky znázorněn nárysný řez uzavřeným nepřímočinným membránovým uzávěrem s dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem a odvětrávací impulsní trubkou vestavěnými ve středu víka ío membránového uzávěru, na obr. 2 je nárysný řez tímtéž nepřímočinným membránovým uzávěrem v otevřené poloze, na obr. 3 je pak schematicky znázorněn nárysný řez uzavřeným nepřímočinným membránovým uzávěrem s dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem a odvětrávací impulsní trubkou vestavěnými do víka membránového uzávěru v místě jeho přechodu do přírubové části nad výstupním hrdlem membránového uzávěru a na obr. 4 nárysný řez tímtéž nepřímočinným membránovým uzávěrem v otevřené poloze.

Příklady provedení

Nepřímočinný membránový uzávěr s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem podle obr. 1 a 2 sestává ze základního tělesa 1 ve tvaru zespoda uzavřeného válce, jehož obvodová stěna je v polovině své výšky z jedné strany opatřena vstupním hrdlem 2 a z druhé strany symetricky situovaným výstupním hrdlem 3 se sedlem 9. Seshora je membránový uzávěr opatřen víkem 4, které je se základním tělesem I spojeno pomocí přírubového spoje, přičemž mezi přírubami je neprodyšně uchycena membrána 5, k níž je upínacím šroubem 6 a upínací maticí 15 připevněn přítlačný talíř 7. Z vnější strany je ve středu víka 4 svisle nabudován dvoucestný elektromagnetický řídící ventil 8 a z vnitřní strany víka 4 je souose proti němu pevně uchycena odvětrávací impulsní trubka 11, která je na svém konci směřujícím k dvoucestnému elektromagnetickému řídícímu ventilu 8 opatřena sedlem 12 pro jádro 10 tohoto ventilu a opačným směrem je postupně kolmo k víku 4 vedena skrz přítlačný talíř 7, membránu 5, upínací šroub 6 a upínací matici 15, přičemž její spodní konec ústí ve výstupním hrdle 3 pod úrovní jeho sedla 9. Mezi víkem 4 a přítlačným talířem 7 je kolem odvětrávací impulsní trubky 11 umístěna přítlačná pružina 13. V přítlačném talíři 7 a membráně 5 je vytvořen propouštěcí otvor 14.

V případě, že přívod elektrického proudu k dvoucestnému elektromagnetickému řídícímu ventilu 8 je přerušen, dosedá jeho jádro 10 do sedla 12 odvětrávací impulsní trubky 11, která je tímto pro přepravované plynné médium neprůchozí. Plynné médium přiváděné vstupním hrdlem 2 se hromadí v tělese i v prostoru pod membránou 5 a také prouděním přes propouštěcí otvor 14 v prostoru nad ní, tj. v prostoru mezi víkem 4 a membránou 5. Tlak plynného média na membránu 5 je z obou prostorů vyrovnán a působením síly přítlačné pružiny J_3 a hmotností samotné membrány 5, přítlačného talíře 7, upínací matice 15 a upínacího šroubu 6 uzavírá membrána sedlo 9 výstupního hrdla. Nepřímočinný membránový uzávěr je pro přepravované plynné médium neprůchozí - je uzavřen. Pro jeho otevření se k dvoucestnému elektromagnetickému ventilu 8 při40 vede elektrický proud, čímž dojde k zvednutí jádra 10 a zprůchodnění odvětrávací impulsní trubky 11, kterou přepravované plynné médium unikne - odvětrá z prostoru mezi víkem 4 a membránou 5 do výstupního hrdla 3. Přetlak plynného média v prostoru pod membránou 5, který se tímto vytvoří, překoná sílu přítlačné pružiny 13 a hmotnost membrány 5, přítlačného talíře 7, upínacího šroubu 6 a upínací matice 15 a celý tento membránový uzavírací element nadzvedne a otevře tak plynnému médiu cestu ze vstupního hrdla 2 přes těleso 1 do výstupního hrdla 3.

Jiné provedení nepřímočinného membránového uzávěru s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem podle obr. 3 a 4 sestává taktéž ze základního tělesa i ve tvaru zespoda uzavřeného válce, jehož obvodová stěna je v polovině své výšky z jedné strany opatřena vstupním hrdlem 2 a z druhé strany symetricky situovaným výstupním hrdlem 3 se sedlem 9. Seshora

-3 CZ 15055 Ul je membránový uzávěr opatřen víkem 4, které je se základním tělesem I spojeno pomocí přírubového spoje, přičemž mezi přírubami je neprodyšně uchycena membrána 5, k níž je upínacím šroubem 6 a upínací maticí 15 připevněn přítlačný talíř 7. Dvoucestný elektromagnetický řídící ventil 8 a odvětrávací impulsní trubka JT jsou však vestavěny do víka 4 v místě jeho přechodu do přírubové části nad výstupním hrdlem 3. Odvětrávací impulsní trubka 1_1 tak neprochází skrz přítlačný talíř 7, membránu 5 a upínací šroub 6. V membráně 5 a upínacím talíři 7 se nachází pouze propouštěcí otvor J4, což má za následek dosažení vyššího stupně plynotěsnosti nepřímočinného membránového uzávěru. Další konstrukční odchylky od provedení vyobrazeného na obr. 1 a 2 toto provedení nepřímočinného membránového uzávěru s vestavěným dvoucestným ío elektromagnetickým řídícím ventilem neobsahuje. Princip fungování obou provedení nepřímočinného membránového uzávěru s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem je shodný.

Průmyslová využitelnost

Nepřímočinný membránový uzávěr s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídícím ventilem podle tohoto technického řešení lze použít pro hrazení průtoku plynných médií potrubím bez omezení pokud jde o druh přepravovaného plynného média nebo světlost potrubí, jímž je přepravováno.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Nepřímočinný membránový uzávěr s vestavěným dvoucestným elektromagnetickým řídí20 cím ventilem, vyznačující se tím, že dvoucestný elektromagnetický řídící ventil (8) a odvětrávací impulsní trubka (11) jsou proti sobě pevně uchyceny ve víku (4) nepřímočinného membránového uzávěru, přičemž odvětrávací impulsní trubka (11) je v něm uchycena zevnitř a na svém konci směřujícím k dvoucestnému elektromagnetickému řídícímu ventilu (8) je opatřena sedlem (12) pro jádro (10) dvoucestného elektromagnetického řídícího ventilu (8) a druhým kon25 cem vyúsťuje ve výstupním hrdle (3) nepřímočinného membránového uzávěru.
2. 2. Nepřímočinný membránový uzávěr podle nároku 1, vyznačující se tím, že v membráně (5) a přítlačném talíři (7) je vytvořen propouštěcí otvor (14).