PL188666B1 - Zawór szybkootwierający - Google Patents

Abstract

1 . Zaw ór szybkootwierajacy, do szybkiego wyplywu gazu ze zbiornika buforowego, wyposazony w korpus, zaopa- trzony w polaczony ze zbiornikiem buforowym otwór wlotowy, w komore polaczona z otworem wlotowym, oraz w otwór wylotowy, w grzybek, umieszczony w komorze zaworu, prze- m ieszczajacy sie m iedzy polozeniem zamykajacym, w którym dolna powierzchnia grzybka zamyka otwór wylotowy, i poloze- niem otwierajacym, w którym grzybek umozliwia szybki w y- plyw gazu ze zbiornika buforowego, przy czym ten grzybek jest zaopatrzony w kolnierz, dzielacy komore zaworu na czesc dolna i czesc górna, którego skierowana w strone otworu wylotowego dolna powierzchnia jest poddawana cisnieniu panujacemu w zbiorniku buforowym i wynikajacej z tego cisnienia sile o kierunku powodujacym otwieranie zaworu przez grzybek, którego górna powierzchnia, wraz z korpusem zaworu, ograni- cza czesc górna komory zaworu, w której panuje cisnienie, wywierajace na grzybek sile o kierunku powodujacym zam yka- nie zaworu, o tej samej wielkosci, lecz o kierunku przeciwnym wzgledem kierunku sily powodujacej otwieranie zaworu przez grzybek, i szybkie obnizenie cisnienia panujacego w czesci górnej komory zaworu, a równiez w zaworek impulsowy, umieszczony na przewodzie odciazajacym, laczacym czesc górna komory zaworu z otworem wylotowym, którego grzybek przemieszcza sie miedzy polozeniem zamknietym i polozeniem otwartym, przy czym ten zaworek impulsowy jest uruchamiany w kierunku polozenia otwartego dzialaniem cisnienia ............ PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór szybkootwierający, przystosowany do szybkiego wypływu gazu ze zbiornika buforowego, wyposażony w korpus, zaopatrzony w połączony ze zbiornikiem buforowym otwór wlotowy, w komorę połączoną z otworem wlotowym, oraz w otwór wylotowy, w grzybek, umieszczony w komorze zaworu, przemieszczający się między położeniem zamykającym, w którym dolna powierzchnia grzybka zamyka otwór wylotowy, i położeniem otwierającym, w którym grzybek umożliwia szybki wypływ gazu ze zbiornika buforowego, przy czym ten grzybek jest zaopatrzony w kołnierz, dzielący komorę zaworu na część dolną i część górną, którego skierowana w stronę otworu wylotowego dolna powierzchnia jest poddawana ciśnieniu panującemu w zbiorniku buforowym i wynikającej z tego ciśnienia sile o kierunku powodującym otwieranie zaworu przez grzybek, którego górna powierzchnia, wraz z korpusem zaworu, ogranicza część górną komory zaworu, w której panuje ciśnienie, wywierające na grzybek siłę o kierunku powodującym zamykanie zaworu, o tej samej wielkości, lecz o kierunku przeciwnym względem kierunku siły powodującej otwieranie zaworu przez grzybek i szybkie obniżenie ciśnienia panującego w części górnej komory zaworu, a również w zaworek impulsowy, umieszczony na przewodzie odciążającym, łączącym część górną komory zaworu z otworem wylotowym, którego grzybek przemieszcza się między położeniem zamkniętym i położeniem otwartym, przy czym ten zaworek impulsowy jest uruchamiany w kierunku położenia otwartego działaniem ciśnienia panującego w części górnej komory zaworu na powierzchnie dolną grzybka zaworka impulsowego, a w kierunku położenia zamkniętego, działaniem ciśnienia gazu zawartego w komorze impulsowej, wywierającego na powierzchnię górną grzybka zaworka impulsowego siłę w kierunku jego zamykania, oraz w sprężynę grzybka zaworu i w sprężynę zaworka impulsowego, a również w umieszczony w przewodzie impulsowym, łączącym komorę impulsową pośrednio z atmosferą zaworek sterujący, przyjmujący położenie zamknięte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej nie może wypłynąć i położenie otwarte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej może wypłynąć do atmosfery, w serwomotor umożliwiający szybkie przestawienie zaworka sterującego do położenia otwartego, oraz w sprężynę, powodującą powrót zaworka sterującego do położenia zamkniętego.

Celem ułatwienia przemieszczania się materiału granulowanego, oraz ewentualnie uniknięcia tworzenia się grudek, na przykład w piecach cementowych, stosuje się urządzenia znane pod nazwą działa powietrznego.

Takie urządzenie jest wyposażone w zbiornik buforowy, w którym gromadzi się określoną ilość powietrza pod ciśnieniem, które następnie okresowo jest szybko rozprężane i wypływa przez przykładowo dyszę, a jego fala uderzeniowa powoduje rozbijanie grudek.

Celem umożliwienia, w pierwszej fazie gromadzenia powietrza w zbiorniku buforowym, a w drugiej fazie jego szybkiego wypływu z tego zbiornika, między zbiornikiem buforowym i dyszą umieszcza się zawór szybkootwierający, sterujący przepływem sprężonego powietrza z jego źródła do zbiornika buforowego i ze zbiornika buforowego do dyszy, względnie innego urządzenia spełniającego tę samą funkcję.

Sprawność takich dział powietrznych zależy od pojemności zbiornika buforowego i panującego w nim ciśnienia, ale również od prędkości uruchamiania połączenia zbiornika buforowego z otworem wylotowym zaworu i od spadku ciśnienia w zaworze.

Z francuskiego opisu patentowego nr FR-A-2 660 395 znany jest zawór szybkootwierający, którego grzybek ma kształt miski o małym ciężarze i bezwładności, co umożliwia szybkie przemieszczanie się grzybka. Zagłębienie miski grzybka umożliwia umieszczenie w niej prowadnika o małym przekroju i krótszego od prowadników zastosowanych w innych rozwiązaniach zaworu.

188 666

Celem szybkiego obniżenia ciśnienia w części górnej komory zaworu powietrze znajdujące się w tej części komory powinno zostać z niej szybko usunięte.

Z francuskiego opisu patentowego nr FR-A-2.712.639. znany jest zawór szybkootwierający, wyposażony w zawór główny, umieszczony na przewodzie wylotowym, łączącym część górną komory zaworu z otworem wylotowym, przyjmujący położenie otwarte i położenie zamknięte, uruchamiany w kierunku otwierania za pomocą ciśnienia panującego w części górnej komory zaworu, które wytwarza siłę działającą na dolną powierzchnię grzybka, a w kierunku zamykania za pomocą ciśnienia gazu zawartego w komorze impulsowej, które wytwarza siłę działającą na górną powierzchnię grzybka, i wyposażony w sprężyny, zapewniające powrót grzybka do położenia zamykającego.

Do zaworu jest przyłączone źródło gazu sprężonego, zasilające komorę impulsową, która z kolei zasila część górną komory zaworu poprzez przewód o małym przekroju, a ta część górna komory zaworu zasila zbiornik buforowy przez nieszczelność kontrolowaną. Ciśnienie w zbiorniku buforowym jest wiec tym czynnikiem, który dociska grzybek zaworu do jego gniazda. Między zbiornikiem buforowym i zaworem jest umieszczony regulator przepływu.

Celem zapoczątkowania przemieszczenia grzybka przerywa się dopływ gazu pod ciśnieniem, a następnie za pomocą regulatora przepływu łączy się pośrednio z atmosferą komorę impulsową, powodując gwałtowne obniżenie ciśnienia, a zaworek impulsowy otwiera się powodując wypływ gazu z części górnej komory zaworu. Obniżenie ciśnienia w części górnej komory zaworu powoduje otworzenie grzybka i połączenie zbiornika buforowego z otworem wylotowym zaworu. Taka kolejność działania umożliwia przepływ dużej ilości powietrza sterowany powietrzem sterującym o niskim ciśnieniu. Niestety szybki przepływ gazu jest połączony z dużym spadkiem ciśnienia.

W rozwiązaniu według FR-A-2.660.395 otwór wlotowy ma stały przekrój, aż do rejonu grzybka i zmniejszający się wzdłuż średnicy grzybka w kierunku jego osi. Ta stałość przekroju powoduje, że strata ciśnienia na odcinku od zbiornika buforowego do otworu wylotowego z zaworu jest mała.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US-4.201.362. znany jest zawór szybkootwierający, którego otwieranie jest spowodowane działaniem dwóch zaworów sterujących, wyposażony w drugi zawór sterujący, umieszczony na przewodzie sterującym, łączącym komorę impulsową z atmosferą, przyjmujący położenie zamknięte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej nie może wypływać i położenie otwarte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej może wypływać do atmosfery, w serwomotor otwierający szybko zawór sterujący, i w sprężynę powodującą powrót zaworu sterującego do położenia zamkniętego.

W tym układzie sterowania zdwojonego szybkość powrotu grzybka może być jeszcze powiększona, umożliwiając osiągniecie większej sprawności.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego zaworu szbkootwierającego, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas zaworów, zwłaszcza zaworu, w którym następuje mniejsza strata ciśnienia.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie konstrukcji zaworu szybkootwierąjącego, w którym przekrój przewodu odciążającego powiększa się w kierunku od części górnej komory zaworu do miejsca połączenia przewodu odciążającego z otworem wylotowym, celem ograniczenia spadku ciśnienia w przewodzie odciążającym, a równocześnie zaworek impulsowy ma małą bezwładność.

Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest, że wstępna cześć przewodu odciążającego, na poziomie otworu przed zaworkiem impulsowym, ma w przekroju poziomym kształt pierścienia, usytuowanego dokoła okrągłego przekroju końcowej części przewodu odciążającego, natomiast wielkość przekroju obu części przewodu odciążającego jest taka sama.

Zaworek impulsowy jest korzystnie zaworkiem membranowym ze sztywną ruchomą częścią środkową i z obwodowym pierścieniem sprężystym.

Otwór umożliwiający dopływ gazu do komory impulsowej jest korzystnie usytuowany w membranie.

188 666

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku zaworek sterujący jest wyposażony w mały grzybek, który przemieszcza się pod wpływem pola magnetycznego utworzonego za pomocą elektromagnesu.

Wypływ gazu z komory impulsowej odbywa się korzystnie przez końcową część przewodu odciążającego.

Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest, że otwór wlotowy zaworu, łączący zbiornik buforowy z korpusem, w którym jest umieszczony grzybek, ma na całej swej długości stały przekrój, ale o geometrii, która zmienia się wzdłuż osi przewodu wylotowego w taki sposób, że w miejscu połączenia otworu wlotowego z częścią korpusu w pobliżu grzybka przekrój poprzeczny otworu wlotowego jest eliptyczny, a mała oś elipsy jest równoległa do kierunku skoku grzybka.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, przedstawiającym zawór według wynalazku, w przekroju pionowym.

Zawór 1 jest wyposażony w korpus 2, zaopatrzony w komorę 3 otwór wlotowy 4 0 średnicy odpowiadającej wielkości przepływu powietrza przez zawór, w gniazdo 5 grzybka i w otwór wylotowy 6. Zawór 1 jest również wyposażony w grzybek 7, umieszczony w komorze 3, poruszający się między położeniem zamykającym, w którym powierzchnią 7A grzybka 7 zawór zamyka otwór wylotowy 5 i położeniem otwierającym, w którym powietrze może się nagle wydostać ze zbiornika buforowego przez otwór wylotowy 6 zaworu.

Grzybek 7 jest zaopatrzony w kołnierz 8 dzielący komorę 3 zaworu na część pod grzybkiem i na część górną 9, przy czym dolna powierzchnia 8A kołnierza 8, skierowana w stronę otworu wylotowego 6, znajduje się pod ciśnieniem powietrza w zbiorniku buforowym, wywierającym na grzybek 7 siłę w kierunku otwierania zaworu.

Część górna 9 komory 3 zaworu jest ograniczona górną powierzchnią 8B kołnierza 8 i korpusem 2 zaworu, a panuje w niej ciśnienie wywierające na grzybek 7 siłę w kierunku zamykania zaworu.

Zawór jest również wyposażony w zespół sterujący 10, powodujący szybkie obniżenie ciśnienia w części górnej 9 komory zaworu i szybkie otwarcie zaworu, a następnie szybki powrót grzybka 7 do położenia zamykającego zawór.

Celem gwałtownego obniżania ciśnienia w części górnej 9 komory 3 zawór jest również wyposażony w zaworek impulsowy 12, umieszczony na przewodzie odciążającym 11 łączącym część górną komory 3 z otworem wylotowym 6, przemieszczający się między położeniem zamkniętym i położeniem otwartym. Zaworek impulsowy 12 jest uruchamiany w kierunku położenia otwartego działaniem ciśnienia panującego w części górnej 9 komory 3 na powierzchnię dolną zaworka impulsowego 12, powodującego powstanie siły w kierunku otwarcia zaworka impulsowego 12, a w kierunku położenia zamkniętego, działaniem ciśnienia gazu zawartego w komorze impulsowej 13, wywierającego na powierzchnię górną zaworka impulsowego 12 siłę w kierunku jego zamykania, oraz w sprężyny 14,15 grzybka zaworu i zaworka impulsowego.

Napełnianie zbiornika buforowego odbywa się przez doprowadzenie sprężonego powietrza, pochodzącego ze źródła S, bezpośrednio do części górnej 9 komory 3, w ilości regulowanej przez połączony ze zbiornikiem buforowym regulator 16, i dalej przez nieszczelność między korpusem zaworu i kołnierzem grzybka.

Zawór jest również wyposażony w umieszczony w przewodzie impulsowym 17, łączącym komory impulsową 13 pośrednio z atmosferą. zaworek sterujący 18, przyjmujący położenie zamknięte, przy którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej 13 nie może wypłynąć i położenie otwarte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej 13 może wypłynąć do atmosfery, w serwomotor 19 umożliwiający szybkie przestawienie zaworka sterującego 18 do położenia otwartego, oraz w sprężynę 20, powodującą powrót zaworka sterującego 18 do położenia zamkniętego.

Przekrój przewodu odciążającego 11 powiększa się, rozpoczynając od części górnej 9 komory 3 zaworu do otworu wylotowego zaworu celem ograniczenia spadku ciśnienia, a zaworek impulsowy 12 ma małą bezwładność.

Komora impulsowa 13 ma małą objętość i łączy się z dużą częścią górną 9 komory 3 za pomocą otworu 21 o małym przekroju i wstępnej części 11A przewodu odciążającego.

188 666

Wstępna część 11A przewodu odciążającego, na poziomie otworu 21, przed zaworkiem impulsowym 12, ma w przekroju poziomym kształt pierścienia, otaczającego usytuowaną poniżej końcową część 11B przewodu odciążającego. Wielkość przekroju obu tych części przewodu odciążającego 11 jest taka sama.

Zaworek impulsowy 12 jest zaworkiem membranowym ze sztywną ruchomą częścią środkową i z obwodowym pierścieniem sprężystym. Membrana może być metalowa.

Otwór 21 umożliwiający dopływ gazu do komory impulsowej 13, jest usytuowany w membranie.

Zastosowanie takiego zaworka impulsowego 12 umożliwia utworzenie dużego przekroju przepływu powietrza przez zawór, za pomocą elementu mechanicznego o małym ciężarze, uruchamianego szybko na małej długości skoku.

Zaworek sterujący 18 jest wyposażony w mały grzybek, który przemieszcza się pod wpływem pola magnetycznego utworzonego za pomocą elektromagnesu.

Wypływ gazu z komory impulsowej 13 odbywa się przez końcową część 1 IB przewodu odciążającego 11 w taki sposób, że powstający z tego powodu hałas jest kierowany w stronę pieca, a nie na zewnątrz zaworu, co byłoby uciążliwe dla obsługi.

Otwór wlotowy 4, zaworu, łączący zbiornik buforowy z korpusem 2, w którym jest umieszczony grzybek 7, ma na swej długości przekrój o geometrii, która zmienia się wzdłuż osi przewodu wlotowego w taki sposób, że w miejscu połączenia otworu wlotowego 4 z częścią korpusu 3 w pobliżu grzybka 7 przekrój poprzeczny otworu wlotowego 4 staje się eliptyczny, a mała oś elipsy jest równoległa do kierunku skoku grzybka.

Pozwala to na ograniczenie skoku grzybka 7 i równocześnie ograniczenie wielkości całego zaworu. Przepływ powietrza z jego źródła S może się odbywać bezpośrednio do części górnej 9 komory 3, a nie jak w znanych rozwiązaniach za pomocą sterowanego zaworu dławiącego. Tym samym większa jest szczelność grzybka, osadzonego na gnieździe zaworu podczas napełniania zbiornika buforowego.

Inną zaletą zaworu według wynalazku jest, że pokrywa zaworu, w której z jednej strony jest umieszczona prowadnica grzybka, a z drugiej strony jest umieszczony zespół sterujący, nie ogranicza w znaczny sposób objętości części górnej 9 komory 3. Takie rozwiązanie umożliwia łatwą i mało pracochłonną wymianę części zaworu.

188 666

188 666

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór szybkootwierający, do szybkiego wypływa gazu ze zbiornika buforowego, wyposażony w korpus, zaopatrzony w połączony ze zbiornikiem buforowym otwór wlotowy, w komorę połączoną z otworem wlotowym, oraz w otwór wylotowy, w grzybek, umieszczony w komorze zaworu, przemieszczający się między położeniem zamykającym, w którym dolna powierzchnia grzybka zamyka otwór wylotowy, i położeniem otwierającym, w którym grzybek umożliwia szybki wypływ gazu ze zbiornika buforowego, przy czym ten grzybek jest zaopatrzony w kołnierz, dzielący komorę zaworu na część dolną i część górną, którego skierowana w stronę otworu wylotowego dolna powierzchnia jest poddawana ciśnieniu panującemu w zbiorniku buforowym i wynikającej z tego ciśnienia sile o kierunku powodującym otwieranie zaworu przez grzybek, którego górna powierzchnia, wraz z korpusem zaworu, ogranicza część górną komory zaworu, w której panuje ciśnienie, wywierające na grzybek siłę o kierunku powodującym zamykanie zaworu, o tej samej wielkości, lecz o kierunku przeciwnym względem kierunku siły powodującej otwieranie zaworu przez grzybek, i szybkie obniżenie ciśnienia panującego w części górnej komory zaworu, a również w zaworek impulsowy, umieszczony na przewodzie odciążającym, łączącym część górną komory zaworu z otworem wylotowym, którego grzybek przemieszcza się między położeniem zamkniętym i położeniem otwartym, przy czym ten zaworek impulsowy jest uruchamiany w kierunku położenia otwartego działaniem ciśnienia panującego w części górnej komory zaworu na powierzchnię dolną grzybka zaworka impulsowego, a w kierunku położenia zamkniętego, działaniem ciśnienia gazu zawartego w komorze impulsowej, wywierającego na powierzchnię górną grzybka zaworka impulsowego siłę w kierunku jego zamykania, oraz w sprężynę grzybka zaworu i w sprężynę zaworka impulsowego, a również w umieszczony w przewodzie impulsowym, łączącym komorę impulsową pośrednio z atmosferą, zaworek sterujący, przyjmujący położenie zamknięte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej nie może wypłynąć i położenie otwarte, w którym gaz znajdujący się w komorze impulsowej może wypłynąć do atmosfery, w serwomotor umożliwiający szybkie przestawienie zaworka sterującego do położenia otwartego, oraz w sprężynę, powodującą powrót zaworka sterującego do położenia zamkniętego, znamienny tym, że przekrój przewodu odciążającego (11) powiększa się w kierunku od części górnej (9) komory zaworu do miejsca połączenia przewodu odciążającego (11) z otworem wylotowym (6), celem ograniczenia spadku ciśnienia w przewodzie odciążającym (11), a równocześnie zaworek impulsowy (12) ma małą bezwładność.
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępna część (11A) przewodu odciążającego, na poziomie otworu (21), przed zaworkiem impulsowym (12), ma w przekroju poziomym kształt pierścienia, usytuowanego dokoła okrągłego przekroju końcowej części (11B) przewodu odciążającego, natomiast wielkość przekroju obu części przewodu odciążającego (11) jest taka sama.
3. 3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zaworek impulsowy (12) jest zaworkiem membranowym ze sztywną ruchomą częścią środkową i z obwodowym pierścieniem sprężystym.
4. 4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że otwór (21) umożliwiający dopływ gazu do komory impulsowej (13) jest usytuowany w membranie.
5. 5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zaworek sterujący (18) jest wyposażony w mały grzybek, który przemieszcza się pod wpływem pola magnetycznego wytworzonego za pomocą elektromagnesu.
6. 6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że wypływ gazu z komory impulsowej (13) odbywa się przez końcową część (11B) przewodu odciążającego (11).
7. 7. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór wlotowy (4) zaworu, łączący zbiornik buforowy z korpusem, w którym jest umieszczony grzybek (1), ma na całej swej długości stały przekrój, ale o geometrii, która zmienia się wzdłuż osi przewodu wlotowego (4)

   188 666 w taki sposób, że w miejscu połączenia otworu wlotowego (4) z częścią korpusu w pobliżu grzybka (7) przekrój poprzeczny otworu wlotowego (4) jest eliptyczny, a mała oś elipsy jest równoległa do kierunku skoku grzybka.