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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für einen
Staubsammler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der ein Druckfluid
einem Staubsammlergrundkörper
zuführen
kann oder der die Zufuhr des Druckfluides durch Öffnen/Schließen eines
Fluiddurchganges entsprechend der Verschiebung einer Membran (Diaphragma)
unterbrechen kann.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Es
ist bekannt, den Staub oder dergleichen in der Weise zu sammeln,
dass ein Druckfluid (Luft), die einem Staubsammlergrundkörper zugeführt wird, über eine
Vielzahl von Düsen
abgelassen wird, um den Staub oder dergleichen, der in dem Staubsammlergrundkörper gefangen
ist, auszublasen, so dass der Staub oder dergleichen fallen kann.
Bei diesem Verfahren wird ein Ventil oder ein Staubsammler verwendet,
der dazu dient, das Druckfluid dem Staubsammlergrundkörper zuzuführen bzw.
die Zufuhr des Druckfluides zu unterbrechen.
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Wie
in 5 gezeigt ist, umfasst das Ventil für den Staubsammler
gemäß dem Stand
der Technik einen Hauptventilkörper 3,
der einen Einlassanschluss 1 und einen Auslassanschluss 2 aufweist, und
eine Membran 6, die entsprechend eines Differenzdruckes
relativ zu einer Membrankammer 4 flexibel gebogen wird,
um einen Durchgang 5 zur Herstellung einer Verbindung zwischen
dem Einlassanschluss 1 und dem Auslassanschluss 2 zu öffnen/schließen. Ein
nicht dargestelltes solenoid-betätigtes
Ventil (Magnetventil) wird auf einem oberen Bereich des Hauptventilkörpers 3 getragen.
Ein nicht dargestellter Ventilstopfen wird entsprechend einer Erregung
eines Solenoids (Elektromagnet) des Magnetventils verschoben, um
das Druckfluid in der Membrankammer 4 nach außen abzulassen.
Dadurch wird der Druck in der Membrankammer 4 eingestellt.
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Die
Membran 6 wird zwischen einer oberen Platte 7 mit
einem großen
Durchmesser und einer unteren Platte 8 mit einem kleinen
Durchmesser gehalten. Die Membran 6 ist in einem Zustand,
in dem sie durch eine Rückstellkraft
eines Federelementes 9 immer nach unten gedrängt wird.
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Im
Falle des Ventils für
den Staubsammler gemäß dem oben
beschriebenen Stand der Technik wird jedoch, wenn die Membran 6 nach
oben verschoben wird, um eine Verbindung zwischen dem Einlassanschluss 1 und
dem Auslassanschluss 2 herzustellen, eine Kraft aufgebracht,
um die Membran 6 durch das Druckfluid mit großem Volumen,
das von dem Einlassanschluss 1 zugeführt wird, nach unten vorzuspannen.
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Dadurch
tritt der folgende Nachteil auf. Die Spannkraft wird direkt auf
einen Bereich A der Membran 6 bis auf deren Bereiche, die
durch die oberen und unteren Platten 7, 8 gehalten
werden, aufgebracht. Wird eine Überlast,
die nicht kleiner ist als die Festigkeit der Filmdicke, auf den
Bereich A aufgebracht, so wird die Membran 6 beschädigt, was
zu einer Fehlfunktion des Ventils für den Staubsammler führt. Es
tritt auch der weitere Nachteil auf, dass die Membran 6 durch
die Verwendung über
eine lange Zeitdauer ermüdet,
und die Haltbarkeit des Ventils für den Staubsammler wird verschlechtert.
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Das
US-Patent 5,108,067, auf welchem der Oberbegriff des Anspruchs 1
basiert, beschreibt ein Membranventil mit einer elastischen Membran,
die einen Druckbehälter
verschließt
und bewegt werden kann, indem der Druck auf beiden Seiten zwischen der
Ventilabdeckung und dem Mundstück
eines Auslassrohres eingestellt wird. In ihrer zentralen Region weist
die Membran eine Verstärkung
auf, die ihre Elastizität
in diesem Bereich im Wesentlichen aufnimmt. In dem Bereich zwischen
der Verstärkung
und einem Torus, der zu der Ventilabdeckung vorsteht, weist die
Membran mehrere Ausgleichslöcher
auf, die es ermöglichen,
dass ein in dem Druckbehälter angeordnetes
Druckmedium durch die Ausgleichslöcher in einen Zwischenraum
zwischen der Membran und der Ventilabdeckung eintreten kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil
für einen
Staubsammler vorzuschlagen, das es ermöglicht, eine Beschädigung einer
Membran zum Öffnen/Schließen eines Fluiddurchgangs
zu vermeiden und die Haltbarkeit zu verbessern, indem die durch
ein strömendes
Druckfluid auf die Membran ausgeübte
Last verringert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Anordnung eines Staubsammlers mit einem Ventil
für den
Staubsammler gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
einen Längsschnitt
entlang einer Axialrichtung des Ventils für den Staubsammler gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
einen Längsschnitt,
der einen Zustand darstellt, in dem eine Membran ausgehend von einem
in 2 gezeigten Ursprungszustand nach oben bewegt
ist und ein Druckfluid zu der Seite des Staubsammlergrundkörpers zugeführt wird;
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4 zeigt
einen Längsschnitt
in einer Axialrichtung eines Ventils für einen Staubsammler gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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5 zeigt
mit teilweisen Auslassungen einen Längsschnitt eines Ventils für einen
Staubsammler gemäß dem Stand
der Technik.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine schematische Anordnung eines Staubsammlers, an dem ein Ventil
für den Staubsammler
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
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Der
Staubsammler 10 umfasst einen Staubsammlergrundkörper 12 aus
einem Wärme
speichernden Material, ein Rohr 18 für die Zufuhr eines Druckfluides
aus einem Druckbehälter 14,
der mit dem Druckfluid (beispielsweise Luft oder Gas) gefüllt ist,
in eine Kammer 16 des Staubsammlergrundkörpers 12,
eine Vielzahl von Düsen 20,
die mit dem Rohr 18 verbunden sind, um das Druckfluid zu
dem Staub oder dergleichen, der in dem Staubsammlergrundkörper 12 gefangen
ist, abzulassen, und das Ventil 24 für den Staubsammler für die Zufuhr
des Druckfluides zu dem Staubsammlergrundkörper 12 oder für die Unterbrechung
der Zufuhr des Druckfluides durch Öffnen/Schließen einer Öffnung,
die an einem ersten Ende des Rohres 18 angeordnet ist,
mit Hilfe einer Membran (Diaphragma) 22.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst das Ventil 24 für den Staubsammler
einen Ventilkörper 28,
der luftdicht an dem Druckbehälter 14 angebracht
ist und einen Fluidanschluss 26 für die Zufuhr des Druckfluides
von dem Druckkessel 14 aufweist, eine Kappe 32,
die mit Hilfe von Bolzen 30 integral mit dem Ventilkörper 28 verbunden
ist, die Membran 22, die an ihrem Umfangskantenbereich 33 zwischen
dem Ventilkörper 28 und
der Kappe 32 angeordnet ist, und ein solenoid-betätigtes Ventil
(Elektromagnetventil) 36, das mit einem oberen Bereich
der Kappe 32 verbunden ist, um den Druck einer Membrankammer 34,
die durch die Membran 22 und die Kappe 32 verschlossen
wird, einzustellen. Der Ventilkörper 28 und
die Kappe 32 dienen als ein Hauptventilkörperabschnitt.
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Ein
Führungsring 38 und
ein erster Membranhalter 40 sind übereinander auf der oberen
Seite der Membran 22 angeordnet. Ein Scheibenelement 42 und
ein zweiter Membranhalter 44 sind übereinander an der unteren
Seite der Membran 22 vorgesehen. Bei dieser Anordnung werden
der Führungsring 38,
der erste Membranhalter 40, das Scheibenelement 42 und
der zweite Membranhalter 44 mit Hilfe eines Bolzens 46,
der durch den zentralen Bereich hindurchtritt, und einer an dem
Bolzen 46 befestigten Mutter 48 integral mit der Membran 22 verbunden. Der
Führungsring 38,
der erste Membranhalter 40, das Scheibenelement 42 und
der zweite Membranhalter 44 sind in einem Zustand, in dem
sie mit Hilfe der elastischen Rückstellkraft
eines Federelementes 50, das in der Membrankammer 34 angeordnet
ist, immer nach unten gepresst werden.
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Ein
ringförmiger
Vorsprung (Führungselement) 52,
der sich nach oben erweitert, ist an der Umfangskante des Führungsrings 38 ausgebildet.
Der ringförmige
Vorsprung 52 ist entlang einer ringförmigen Vertiefung 54,
die in der Kappe 32 ausgebildet ist, verschiebbar und erfüllt dadurch
die Führungsfunktion,
um jegliche Positionsabweichung zu vermeiden, die andernfalls bewirkt
würde,
wenn die Membran 22 und das Scheibenelement 42 verschoben
werden. Eine ringförmige
Nut 56 ist an einem äußeren Umfangsbereich
des Führungsrings 38 ausgebildet.
Die Ringnut 56 ist vorgesehen, um über einen Verbindungsdurchgang 58,
der sich in der radialen Richtung erstreckt, mit der Membrankammer 34 zu kommunizieren.
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Das
Scheibenelement 42 hat eine im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt
und umfasst einen dickwandigen Abschnitt 62 zum Aufsetzen
auf dem ersten Ende 60 des Rohres 18 als einen
Sitzabschnitt und einen dünnwandigen
Abschnitt 66, der eine gekrümmte Oberfläche 64 aufweist, um
die Strömung
des Druckfluides zu vergleichmäßigen. Das Scheibenelement 42 dient
zum Halten und Schützen der
Membran 22. Eine Vielzahl von kleinen Löchern 68 ist durch
den dünnwandigen
Abschnitt 66 so ausgebildet, dass sie durch diesen von
der oberen Seite zu der unteren Seite durchtreten. Wenn das Druckfluid
durch die kleinen Löcher 68 hindurchtritt,
wird der Staub oder dergleichen, der in dem Druckfluid enthalten
ist, entfernt. Es wird bevorzugt, dass das Scheibenelement 42 aus
einem Kunstharz- oder Kunststoffmaterial besteht. Es ist auch zulässig, ein
Scheibenelement (nicht dargestellt) zu verwenden, das die Vielzahl
kleiner Löcher 68 nicht
aufweist.
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Der
Durchmesser an der äußeren Umfangsseite
des Scheibenelements 42 ist so gestaltet, dass zwischen
dem Scheibenelement 42 und der inneren Wandfläche des
Ventilkörpers 28 ein
festgelegter Freiraum gebildet wird. Eine schräge Oberfläche 72, die einer
Querschnittsgestalt einer Innenwandfläche 70 der Kappe 32 entspricht,
ist an der oberen Fläche des
dünnwandigen
Abschnitts 66 des Scheibenelements 42 ausgebildet.
Wenn das Scheibenelement 42 nach oben bewegt wird, wird
die Membran 22 gehalten, ohne dass eine Lücke zwischen
der Membran 22 und der inneren Wandfläche 70 der Kappe 32 und der
schrägen
Fläche 72 des
dünnwandigen
Abschnitts 66 erzeugt wird.
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Ein
Durchgang 74, der eine Verbindung zwischen dem Fluidanschluss 26 und
der ringförmigen Nut 56 des
Führungsrings 38 herstellt,
ist in dem Ventilkörper 28 und
der Kappe 32 ausgebildet. Ein Filter 76 ist an
einer Zwischenposition des Durchgangs 74 angeordnet. Wenn
das Scheibenelement 42 auf dem ersten Ende 60 des
Rohres 18 aufsetzt, um die Öffnung zu verschließen (Zustand
gemäß 2),
so tritt daher das Druckfluid, das von dem Fluidanschluss 26 zugeführt wird,
durch die Vielzahl kleiner Löcher 68 des
Scheibenelements 42 und durch den Freiraum zwischen dem
Scheibenelement 42 und der Innenwandfläche des Ventilkörpers 28 hindurch
und wird über
den Durchgang 74, die ringförmige Nut 56 und den
Verbindungsdurchgang 58 der Membrankammer 34 zugeführt. Eine
Rippe 78 ist an einem Bereich nahe bei dem Fluidanschluss 26 des
Ventilkörpers 28 ausgebildet,
um die Steifigkeit zu gewährleisten.
Eine Öffnung 82 zur
Herstellung einer Verbindung zwischen der Membrankammer 34 und
einer Ventilkammer 80 des Elektromagnetventils 36 ist
an einem oberen Bereich der Kappe 32 ausgebildet.
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Das
Magnetventil 36 umfasst einen Elektromagnetabschnitt 84,
ein Verschiebungselement 88 zur Verschiebung entgegen einer
elastischen Rückstellkraft
eines ersten Federelementes 86 entsprechend einer Erregung
des Elektromagnetabschnitts 84, einen Ventilstopfen 90 für den Eingriff
mit einem ersten Ende des Verschiebungselements 88, um
die Ventilkammer 80 zu öffnen/schließen, und
einen Ablassanschluss 92 zum Ablassen des Druckfluides
in der Membrankammer 34 nach außen, wenn der Ventilstopfen 90 von
einem Sitzabschnitt abgehoben ist, um den Ventil-Offen-Zustand herzustellen
(vgl. 3). Ein Filter 94 ist an dem Ablassanschluss 92 angebracht.
Das Bezugszeichen 96 bezeichnet ein zweites Federelement
zur Rückführung des
Ventilstopfens 90 zu dem Sitzabschnitt.
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Das
Ventil 24 für
den Staubsammler gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben
aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise
erläutert.
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Zunächst wird
der Ursprungszustand erläutert,
in dem die Zufuhr des Druckfluides zu dem Staubsammlergrundkörper 12 unterbrochen
ist.
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Das
Druckfluid, das in den Druckbehälter 14 eingefüllt ist,
tritt durch die Vielzahl kleiner Löcher 68 des Scheibenelements 42 und
durch den Freiraum zwischen dem Scheibenelement 42 und
der inneren Wandfläche
des Ventilkörpers 28.
Außerdem
wird das Druckfluid über
den Durchgang 74, die ringförmige Nut 56 und den
Verbindungsdurchgang 58 der Membrankammer 34 zugeführt. In
dieser Situation liegt der Ventil-Geschlossen-Zustand vor, in dem
das Elektromagnetventil 36 in dem nicht-erregten Zustand
ist und der Ventilstopfen 90 auf dem Sitzabschnitt aufsitzt.
Dementsprechend ist die Membrankammer 34 geschlossen. Dadurch
wird die Kraft zum Abwärtspressen
der Membran 22 entsprechend der Wirkung des der Membrankammer 34 zugeführten Druckfluides
erzeugt. Das Scheibenelement 42 wird auf dem ersten Ende 60 des
Rohres 18 aufgesetzt, so dass das erste Ende 60 des
Rohres 18 verschlossen wird (vgl. 2). Als
Folge hiervon wird der Ursprungszustand erreicht, in dem die Zufuhr
des Druckfluids, das in den Druckbehälter 14 gefüllt ist,
in den Staubsammlergrundkörper 12 unterbrochen
ist.
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Anschließend wird
in dem oben beschriebenen Ursprungszustand, wenn von einer nicht
dargestellten Steuerung dem Magnetventil 36 ein EIN-Signal zugeführt wird,
das Verschiebungselement 88 entgegen der elastischen Rückstellkraft
des ersten Federelements 86 entsprechend der Erregung des Elektromagnetabschnitts 84 nach
oben bewegt. Außerdem
wird der Ventilstopfen 90 nach oben bewegt und von dem
Sitzabschnitt abgehoben, um den Ventil-Offen-Zustand zu erreichen. Dadurch
wird das Druckfluid in der Membrankammer 34 über die
Ventilkammer 80 und den Ablassanschluss 92 nach
außen
abgelassen. Der Druck in der Membrankammer 34 verringert
sich. Dementsprechend werden der Führungsring 38, der
erste Membranhalter 40, die Membran 22, das Scheibenelement 42 und
der zweite Membranhalter 44 in integrierter Weise nach
oben bewegt. Das Scheibenelement 42 wird von dem ersten
Ende 60 des Rohres 18 abgehoben, so dass der Freiraum
ausgebildet wird (vgl. 3).
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Als
Folge hiervon strömt
das Druckfluid, das in den Druckbehälter 14 gefüllt ist, über den
Freiraum zwischen dem Scheibenelement 42 und dem ersten Ende 60 des
Rohres 18 entlang des Rohres 18. Das Druckfluid,
das dem Inneren der Kammer 16 des Staubsammlergrundkörpers 12 zugeführt wird,
wird von der Vielzahl der Düsen 20 zu
dem Staub oder dergleichen abgelassen.
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Bei
der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Membran 22 und das
Scheibenelement 42 in integrierter Weise nach oben bewegt,
wenn das Druckfluid in dem Druckbehälter 14 über das
Rohr 18 dem Staubsammlergrundkörper 12 zugeführt wird.
Im Wesentlichen die gesamte Bodenfläche der Membran 22 wird
durch das Scheibenelement 42 abgeschirmt. Dementsprechend
dient das Scheibenelement 42 als eine Druckaufnahmefläche für das von
dem Fluidanschluss 26 zu dem ersten Ende 60 des
Rohres 18 fließende
Druckfluid. Dadurch wird die Spannungskraft, die durch das Druckfluid
aufgebracht wird, mittels des Scheibenelements 42 abgeschlossen.
Dadurch wird die Spannungskraft nicht auf die Membran 22 aufgebracht.
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Wenn
das Scheibenelement 42 nach oben bewegt wird, wird mit
anderen Worten, wie in 3 gezeigt, die Membran 22 gehalten,
ohne dass eine Lücke
zwischen der Membran 22 und der inneren Wandfläche 70 der
Kappe 32 und der schrägen
Fläche 72 des
Scheibenelements 42 erzeugt würde. Dementsprechend wirkt
das Druckfluid nicht direkt auf die Membran 22. Dadurch
wird die Beschädigung der
Membran 22 vermieden, die andernfalls durch die Wirkung
des strömenden
Druckfluides bewirkt würde.
Dadurch ist es möglich,
die Haltbarkeit zu verbessern.
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Bei
der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung tritt das Druckfluid durch die Vielzahl
kleiner Löcher 68,
die durch das Scheibenelement 42 ausgebildet sind, um den
in dem Druckfluid, das in dem Druckbehälter 14 gefüllt ist,
enthaltenen Staub oder dergleichen zu entfernen. Dementsprechend
ist es möglich,
das Eintreten von Staub oder dergleichen in den Freiraum zwischen
dem äußeren Umfangskantenbereich
des Scheibenelements 42 und der inneren Wandfläche des
Ventilkörpers 28 zu
vermeiden.
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde erläutert anhand eines Ventils,
bei dem das Magnetventil auf der Kappe 32 getragen wird.
Es besteht jedoch keine Einschränkung
hierauf. Wie in 4 gezeigt ist, wird vorzugsweise
auch ein Ventil 24a für
den Staubsammler verwendet, das mittels Luft betrieben wird und
kein Magnetventil 36 aufweist. Die Verwendung des luftbetriebenen
Ventils 24a für
den Staubsammler hat den Vorteil, dass es möglich ist, den Druck in der
Membrankammer 34 mit Hilfe eines Betätigungsventils 98 fernzusteuern.