DE69227132T2

DE69227132T2 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE69227132T2
Application number: DE69227132T
Authority: DE
Inventors: Eskil S-352 41 Vaexjoe Aurell
Original assignee: ABB Flaekt AB; Flaekt AB
Current assignee: ABB Technology FLB AB
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2012-06-24
Also published as: BR9206239A; NO940007D0; JPH06509155A; NO301665B1; FI101010B; CA2112359A1; SE468721B; EP0678177A1; AU2290892A; AU662918B2; DE69227132D1; SE9102082L; CZ394A3; NO940007L; EP0678177B1; US5533706A; FI940004A0; RU2101599C1; CZ281436B6; ATE171531T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist aus der US-A-4 190 230 bekannt.
Dieses Dokument offenbart ein Spülluftventil zum Reinigen von rohrförmigen Filterkörpern, das ein Ventilgehäuse mit einer kreiszylindrischen Haltekammer, die mit einem Ventilglied ein Hauptventil bildet, und einem hierin ausgebildeten kreisförmigen Hohlraum, und ein Steuerventil umfasst. Das Luftventil ist an einer mit einer Druckluftleitung verbundenen Spülluftkammer angebracht. Die Haltekammer ist einerseits über einen ringförmigen Spalt, der den Einlass der Haltekammer bildet, mit der Luftkammer ständig verbunden, und andererseits mittels des Steuerventils mit einer absperrbaren Luftleitung verbunden. In der Haltekammer ist ein Ventilkörper in Form einer bewegbaren Scheibe angeordnet. Die Scheibe ist an einen Druckrohrsitz einer Spülluftleitung anlegbar, um das Luftventil zu verschließen, und hiervon wegbewegbar, um das Luftventil zu öffnen. Die Luftleitung führt hierdurch Druckluftpulse zu den rohrförmigen Filterkörpern, wenn sich das Luftventil in seiner offenen Stellung befindet. Oberhalb der Scheibe und senkrecht hierzu erstreckt sich ein Zylinderkörper, der in dem Hohlraum dauerhaft aufgenommen ist. Somit besteht das Ventilglied aus einem Ventilkörper wie auch aus einem Zylinderkörper. Der Zylinderkörper des Ventilglieds enthält eine Verbindungsleitung, die einerseits in den Hohlraum mündet und die andererseits mit der Haltekammer durch eine in dem Zylinderkörper in der Nähe der Scheibe angeordnete Verbindungsöffnung verbindbar ist. Der Zylinderkörper ist speziell ausgestaltet, um die Scheibe in ihrer Axialrichtung während des Bewegens in und außer Eingriff mit dem Sitz des Druckrohrs sicher zu führen.
Wie es aus der oben genannten Beschreibung offensichtlich ist, weist dieses bekannte Ventilglied einen relativ komplexen Aufbau auf. Überdies erfordert die spezielle sichere Führung der Scheibe durch den Zylinderkörper, der sich in dem zylindrischen Hohlraum bewegt, eine Feinbearbeitung des Zylinderkörpers wie auch des Hohlraums, um eine einwandfreie Funktion des Luftventils zu erzielen, was dazu führt, dass das Luftventil teuer herzustellen ist.
Eine weitere bekannte Ventilanordnung wird zur Zuleitung von Druckluftpulsen zu taschenförmigen Filterelementen in einer Filteranlage zum Reinigen von verunreinigten Gasen eingesetzt. Die Druckluftpulse werden ins Innere der taschenförmigen Filterelemente zum Reinigen dieser Elemente durch Herausschlagen oder Herausschütteln von Staub zugeleitet, der sich während der Reinigung der verschmutzten Gase an den Wänden der Filterelemente absetzte. Die Filteranordnung ist dann an einem Drucklufttank angebracht. Die Wand des Drucklufttanks ist mit einem Durchgangsloch ausgebildet, durch das sich das Ventilglied des Hauptventilkörpers in geschlossener Stellung dichtend an einen Ventilsitz anlegt, der in dem Drucklufttank an einem Ende eines Druckrohrs angeordnet ist. Dieses Rohr erstreckt sich aus dem Drucklufttank heraus, um, wenn das Ventilglied zeitweilig in seine innere Offen-Stellung bewegt ist, einen Druckluftpuls zum Inneren des Filterelementes zuzuleiten.
In dieser Ventilanordnung nach dem Stand der Technik besitzt das Hauptventil eine kreisförmige Membran, die zwischen dem Ventilgehäuse und der Wand des Drucklufttanks eingeklemmt ist und das Loch in der Tankwand bedeckt. Das Ventilglied ist an der Außenseite der Membran fixiert. Es ist von einem ringförmigen Membranabschnitt umgeben, der Überlauf- Durchgangslöcher aufweist, die den Einlass der Ventilkammer bilden und eine Verbindung zwischen dem Drucklufttank und der Ventilkammer schaffen. In der bekannten Ventilanordnung besteht der Auslass der Ventilkammer aus einem ringförmigen Spalt, der an der Außenseite des Ventilgehäuses mündet. Dieser Spalt ist verschlossen, wenn sich das Steuerventil in seiner geschlossenen Stellung befindet, und offen, wenn sich das Steuerventil in seiner offenen Stellung befindet.
Wenn das Ventilglied des Hauptventils sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, wird es durch den Druck, der in der Ventilkammer herrscht, die durch die Überlauflöcher in der Membran mit dem Drucklufttank in Verbindung steht, gegen den Ventilsitz gedrückt. Somit ist der Druck in der Ventilkammer der gleiche wie der im Drucklufttank, aber da dieser Druck auf eine größere Fläche wirkt als der Druck in dem Drucklufttank, wird die Membrane aus der Ventilkammer herausgedrückt, so dass das Ventilglied in seine geschlossene Stellung gedrückt wird.
Wenn das Steuerventil geöffnet wird, strömt Luft in der Ventilkammer durch den ringförmigen Spalt aus und der Druck in der Ventilkammer fällt, so dass der Druck in dem Drucklufttank die Membran in die Ventilkammer drückt und so durch die Bewegung des Ventilgliedes in seine innere Offen- Stellung das Hauptventil öffnet. Wenn das Steuerventil hiernach kurz geschlossen wird, wird der Druck in der Ventilkammer über die Überlauflöcher in der Membran wieder aufgebaut, wodurch das Hauptventil durch das sich in seine Schließ-Stellung bewegende Ventilglied geschlossen wird.
In der bekannten Ventilanordnung ist das Ventilglied aus Kunststoff hergestellt und an der Außenseite der Membran durch eine Halteschraube angebracht, die durch eine an der Membraninnenseite angeordnete Kunststoff-Unterlegscheibe, mittig durch die Membran und durch das Ventilglied hindurchgeht und auf der eine Mutter aufgeschraubt ist. Dementsprechend ist das Hauptventil in der Hinsicht, dass es aus vielen Teilen besteht, ziemlich komplex. Überdies neigen die Befestigungsschraube und die Mutter in der Umgebung, in der das Filterelement und folglich die Ventilanordnung eingesetzt werden, zur Korrosion. Aufgrund der Korrosion werden sich die Befestigungsschraube, das Ventilglied und die Kunststoff-Unterlegscheibe leicht lösen, wenn sie Vibrationen ausgesetzt werden. Die Membran ist auch schwierig zwischen dem Ventilgehäuse und der Wand des Drucklufttanks einzuklemmen, da diese Befestigung genau zur Hublänge der Membran eingestellt werden muss, die dem Abstand bis zum Ventilsitz auf dem Druckrohr entspricht. Die bekannte Ventilanordnung ist auch mit dem Nachteil behaftet, dass die Membran an den Überlauflöchern leicht reißt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Ventilanordnung zu schaffen, in der das Hauptventil eine beträchtlich einfachere Konstruktion als das Hauptventil der gattungsgemäßen Ventilanordnung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Ventilanordnung gelöst, wie sie im Anspruch 1 definiert ist.
Der kreiszylindrische Abschnitt des Ventilgehäuses erstreckt sich vorzugsweise soweit in Axialrichtung des Kolbens, dass er, in dessen Axialrichtung gesehen, zumindest den Hauptteil und vorzugsweise den gesamten Kolben umgibt, auch wenn sich der Kolben in seiner geschlossenen Stellung befindet. Die Druckmediumöffnungen sind geeigneterweise am freien Ende in der Wand des kreiszylindrischen Abschnitts ausgebildet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in geschlossener Stellung zeigt.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die die Ventilanordnung in offener Stellung zeigt.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ventilanordnung wird zum Zuschalten von Druckluftpulsen zu senkrecht angeordneten, taschenförmigen Filterelementen (nicht gezeigt) in einer Filteranlage zum Reinigen von verunreinigten Gasen eingesetzt. Die Ventilanordnung ist an einem Druckmediumtank 1 über einem kreisförmigen Loch 2 befestigt, das in der oberen Wand des Tanks vorhanden ist. Der Tank 1 ist hier ein Drucklufttank.
Ein senkrechtes Druckrohr 3, das mit dem Loch koaxial verläuft, reicht durch die untere Wand des Drucklufttanks 1 in den Tank und mündet in einem bestimmten Abstand unterhalb des Lochs 2. Das obere Ende des Druckrohrs 3 bildet einen Ventilsitz 3a, und dessen unteres Ende 3b führt nach außerhalb des Tanks 1, der mit den Öffnungen der taschenförmigen Filterelemente zu verbinden ist.
Die Ventilanordnung weist ein Ventilgehäuse 4 aus Aluminium aus, das aus zwei kreisförmigen, koaxialen Teilen, nämlich einem oberen Teil 4a und einem rohrförmigen, mit einem Außengewinde versehenen unteren Teil 4b auf, die mit Zwischenabstandselementen (nicht gezeigt) miteinander verschraubt sind. Eine mit einem Innengewinde versehene Rohrfassung 5, in die der untere Teil 4b eingeschraubt ist, ist in das Loch 2 eingeschweißt. Der untere Teil 4b besitzt einen ringförmigen oberen Flansch 6, der mit dem oberen Ende der Rohrfassung 5 in Eingriff. gelangt, wenn das untere Teil vollständig in die Rohrfassung eingeschraubt ist. Ein Dichtring 7 ist zwischen dem unteren Teil 4b und der Rohrfassung 5 vorhanden.
Der obere Teil 4a weist an seiner Unterseite ein becherförmiger, kreisförmiger Hohlraum 8 auf, und der untere Teil 4b besitzt an seiner oberen Seite einen becherförmigen, kreisförmigen Hohlraum 9. Zwischen den zwei Teilen 4a und 4b ist ringförmig dichtend an den Wänden der zwei Hohlräume 8 und 9 (Fig. 1) eine flache kreisförmige Platte oder Scheibe aus flexiblem Material, wie beispielsweise Silikongummi, angeordnet. Die Scheibe 10 kann in die in Fig. 2 gezeigte Stellung aufwärts gebogen werden, in der die dichte Anlage mit der Wand des Hohlraums 9 aufgegeben wurde und eine ringförmige Verbindung 11 zwischen dem Inneren des unteren Teils 4b - dieses Innere bildet die Ventilkammer 12 des Ventilgehäuses 4 - und dem ringförmigen Spalt 13, der durch die Abstandselemente zwischen den zwei Teilen 4a und 4b geschaffen ist, gebildet wurde. Der Spalt 13 steht mit der Außenseite des Ventilgehäuses 4 in Verbindung.
Das rohrförmige untere Teil 4b besitzt einen oberen Abschnitt 14, in dem der Hohlraum 9 ausgebildet ist, und einen kreiszylindrischen unteren Teil 15, der einen größeren Innendurchmesser aufweist als der obere Abschnitt 14. Eine kreisförmige Stützfläche 16 ist zwischen den zwei Abschnitten 14 und 15 des unteren Teils 4b ausgebildet. Eine Gummischeibe 17 ist an die Stützfläche 16 angelegt und wird mittels einer Kunststoff-Unterlegscheibe 18, die in eine ringförmige Nut 19 in der Innenwand des Abschnitts 15 eingeschnappt ist, festgehalten. Dieser Schnappeingriff wird durch eine ringförmige Nut 20 erzielt, die in der Unterseite der Kunststoff-Unterlegscheibe 18 an deren Umfang angrenzend ausgebildet ist. Mehrer Radialnuten 21 sind ebenfalls in der Unterseite der Kunststoff-Unterlegscheibe 18 ausgebildet.
Ein Ventilglied in Form eines kreiszylindrischen Kolbens 22, der einen im wesentlichen U-förmigen Längsschnitt besitzt, ist im unteren Abschnitt 15 angeordnet. Der Kolben 22 ist aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt und weist somit eine gute thermische Widerstandsfähigkeit wie auch eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Der Außendurchmesser des Kolbens 22 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des unteren Abschnitts 15, um so einen ringförmigen Spalt 23 zwischen dem Kolben 22 und der Innenwand des unteren Abschnitts 15 zu schaffen. Der Spalt 23, der zur besseren Deutlichkeit in den Zeichnungen mit einer übertriebenen Breite gezeigt ist, schafft eine kontinuierliche Verbindung zwischen dem Innern des Drucktanks 1 und der Ventilkammer 12 und bildet den Einlass der Ventilkammer. Der Kolben 22 bildet das Hauptventil der Ventilanordnung und ist zwischen einer äußeren Schließ-Stellung, in der er mit dem Ventilsitz 30a des Druckrohrs 3 (Fig. 1) dicht in Eingriff gelangt, und einer inneren Offen-Stellung (Fig. 2) frei verschiebbar, in der er vom Ventilsitz 3a abgehoben ist und mit seinem oberen Ende mit der Kunststoffunterlegscheibe 18 in Anlage kommt, die zusammen mit der Gummischeibe 17 eine Dämpfungseinheit bildet.
Der obere Teil 4a besitzt eine axial ausgerichtete Durchgangsbohrung 24, die einen Auslass aus dem Hohlraum 8 bildet. Der obere Teil 4a weist in seiner oberen Seite eine Radialnut 25 auf. Ein Magnetventil 26, das nur schematisch dargestellt ist, ist auf dem oberen Teil 4a angebracht, um, wenn es in seiner offenen Stellung ist, eine Verbindung zwischen der Bohrung 24 und der Nut 25 zu schaffen, und wenn es in geschlossener Stellung ist, diese Verbindung zu unterbrechen. In der geschlossenen Stellung der Ventilanordnung (Fig. 1) befindet sich das Magnetventil 26 in der geschlossenen Stellung. Die Scheibe 10 besitzt eine Überlauf-Durchgangsbohrung 27, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 8 und der Ventilkammer 12 schafft. Die Scheibe 10 und das Magnetventil 26 bilden zusammen das Steuerventil der Ventilanordnung.
Wenn die Ventilanordnung aus der in der Fig. 1 gezeigten Schließ-Stellung geöffnet werden soll, um über das Druckrohr 3 einen Druckluftpuls mit kurzer Dauer zu den taschenförmigen Filterelementen zu leiten, wird das Magnetventil 26 geöffnet, um so eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 8 und der Umgebung zu schaffen. Die Scheibe 10 wird dann in die in Fig. 2 gezeigte Stellung verbogen. Das hat zum Ergebnis, dass dann der aus der Verbindung 11 und dem Spalt 13 gebildete Auslass der Ventilkammer 12 geöffnet wird (Fig. 2). Der Druck in der Ventilkammer 12 wird hierdurch reduziert, so dass das Hauptventil durch den Kolben 23 geöffnet wird, der das Ventilglied bildet und sich in die in Fig. 2 gezeigte Position bewegt, in der er mit der Dämpfungseinheit in Anlage gelangt, die aus der Gummischeibe 17 und der Kunststoff- Unterlegscheibe 18 besteht, und in der die obere Öffnung des Druckrohrs 3 freigelegt wurde.
Wenn die Ventilanordnung aus der in Fig. 2 gezeigten Offenstellung zu schließen ist, wird das Magnetventil 26 geschlossen, so dass sich in dem Hohlraum 8 über das Loch 27 in der Scheibe 10 ein Druck aufbaut. Die Scheibe 10 wird dann in ihre flache Stellung (Fig. 1) zurückgeführt, in der der Auslass 11, 13 der Ventilkammer 12 geschlossen ist. Durch den Spalt 23 und die Radialnuten 21 in der Unterseite der Kunststoff-Unterlegscheibe 18 wird dann wieder der Druck in der Ventilkammer 12 aufgebaut, so dass das Hauptventil geschlossen wird.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, erstreckt sich der kreiszylindrische untere Abschnitt 15 soweit wie das obere Ende des Druckrohrs 3 nach unten, so dass der gesamte Kolben 22 in dessen Axialrichtung gesehen von dem Abschnitt 15 umgeben ist, also auch dann, wenn sich der Kolben in seiner Schließ-Stellung befindet. Das hat zur Folge, dass der Kolben 22 während seiner gesamten Verschiebebewegung genau geführt werden wird, wodurch die Gefahr des Verklemmens vermieden wird. Der Abschnitt 15 besitzt an seinem unteren Ende mehrere Ausnehmungen 28, die eine unerwünschte Drosslung des Druckluftstroms aus dem Drucktank 1 in das Druckrohr 3 verhindert, wenn das Hauptventil geöffnet ist.

Claims

1. Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse (4), in dem eine Ventilkammer (12) ausgebildet ist, die einen Auslaß (11, 13) und einen mit einer Druckmediumquelle (1) verbindbaren Einlaß (23) aufweist, einem Steuerventil (10, 26), das den Auslaß der Ventilkammer in geschlossener Stellung verschließt und in offener Stellung freigibt, und einem Hauptventil, das ein Ventilglied hat, welches in der Ventilkammer bewegbar ist und abhängig von dem Druck in der Ventilkammer zwischen einer äußeren Schließ-Stellung und einer inneren Offen-Stellung verschiebbar ist, wobei der Einlaß der Ventilkammer (12) aus einem ringförmigen Spalt (23) zwischen dem Ventilglied und einem kreiszylindrischen Abschnitt (15) des Ventilgehäuses (4) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied aus einem länglichen, kreiszylindrischen Kolben (22) besteht, der nur durch den kreiszylindrischen Abschnitt (15) des Ventilgehäuses (4) geführt darin in allen Richtungen frei versetzbar ist, und daß der ringförmige Spalt (23) durch den Zwischenraum zwischen dem Kolben (22) und dem kreiszylindrischen Abschnitt begrenzt ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreiszylindrische Abschnitt (15) des Ventilgehäuses (4) sich soweit in Axialrichtung des Kolbens (22) erstreckt, daß er, in dessen Axialrichtung gesehen, auch wenn sich der Kolben in seiner Schließ-Stellung befindet, zumindest den Hauptteil des Kolbens umgibt.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich der Kolben in seiner Schließ-Stellung befindet, der kreiszylindrische Abschnitt (15) des Ventilgehäuses (4) den gesamten Kolben (22), in dessen Axialrichtung gesehen, umgibt.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmediumöffnungen (28) in der Wand des kreiszylindrischen Abschnitts (15) an dessen freiem Ende ausgebildet sind.