PL190449B1 - Impulsowy zawór gazowy sterowany elektromagnetycznie - Google Patents

Abstract

1 . Impulsowy zawór gazowy sterowany elektromagne- tycznie, wyposazony w dwudzielny korpus z wlotem 1 wylo- tem gazu oraz z utworzonym w nim pierscieniowym gniaz- dem, wspólpracujacym z elementem zamykajacym, zamoco- wanym swa obwodowa kraw edzia w otaczajacej go membra- nie, przy czym strona membrany skierowana w kierunku gniazda zaworu znajduje sie w swietle wlotu gazu, natomiast jej strona przeciwna tworzy komore sterujaca, polaczona z wlotem gazu za pom oca otworu dlawiacego, przy czym ta komora sterujaca jest polaczona z wylotem gazu za posred- nictwem kanalu umieszczonego wspólosiowo wzgledem tej komory 1 otwieranego i zam ykajacego za pom oca oddzielnego zaworu sterowanego elektromagnesem, znamienny tym, ze wewnetrzna czesc (17) membrany jest zacisnieta sw a górna czescia miedzy czlonem prowadzacym (33), znajdujacym sie wewnatrz elementu zamykajacego (15), a wewnetrzna po- wierzchnia srodkowego otworu górnej czesci (19) korpusu, przy czym czlon prowadzacy (33) jest zaopatrzony w osiowy kanal (36), laczacy wnetrze (35) elementu zamykajacego (15) za posrednictw em osiow ego kanalu (45) w elem encie sterujacym (44), zamocowanym w srodkowym otworze górnej membrany (42) z utworzona nad nia górna komora sterujaca (52), zas kanal (45) w elemencie sterujacym (44) jest otwierany i zamykany przez powierzchnie stykow a czlo- nu zamykajacego (47), osadzonego w ruchomym rdzeniu (48) elektromagnesu (49) sterujacego zaworem gazowym F i g .2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest impulsowy zawór gazowy sterowany elektromagnetycznie, wyposażony w dwudzielny korpus z wlotem i wylotem gazu oraz z utworzonym w nim pier190 449 ścieniowym gniazdem, współpracującym z elementem zamykającym, zamocowanym swą obwodową krawędzią w otaczającej go membranie Strona membrany skierowana w kierunku gniazda zaworu znajduje się w świetle wlotu gazu, natomiast jej strona przeciwna tworzy komorę sterującą, połączoną z wlotem gazu za pomocą otworu dławiącego. Komora sterująca jest połączona z wylotem gazu za pośrednictwem kanału umieszczonego współosiowo względem tej komory i otwieranego i zamykającego za pomocą oddzielnego zaworu sterowanego elektromagnesem.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 4 911 401 znany jest zawór gazowy, którego część zamykająca jest połączona z membraną i jest wykonana wraz z tą membraną z materiału o właściwościach sprężystych i stosunkowo dużej sztywności. Zawór tego rodzaju jest przeznaczony do impulsowego dostarczania gazu, zapewniając krótki, lecz intensywny przepływ strumienia gazu, na przykład w celu oczyszczenia filtra gazu z zawartego w nim kurzu przez przepuszczanie tego strumienia w krótkim okresie czasu w kierunku przeciwnym do kierunku, w którym płynie filtrowany gaz. Opisany zawór gazowy jest wyposażony w membranę, której jedna strona, znajdująca się w świetle wlotu gazu i połączona z częścią zamykającą zaworu, ma mniejszą powierzchnię niż jej strona przeciwna, ograniczająca komorę sterującą, połączoną z wlotem gazu za pomocą przynajmniej jednego otworu dławiącego. Zawór gazowy otwiera się w wyniku nagłego spadku ciśnienia w komorze sterującej, na przykład przez otwarcie sterowanego elektromagnetycznie zaworu pomocniczego, powodującego połączenie komory sterującej z otaczającą atmosferą. Ponadto zawór ten jest wyposażony w zespół upustowy, z rurą przechodzącą przez część zamykającą i gniazdo zaworu do wylotu gazu, przy czym rura ta, wymagająca starannego uszczelnienia i ruchomej części zamykającej, stanowi przeszkodę w gnieździe w otwartym położeniu zaworu, hamując przepływający przez zawór gaz. ,

Z publikacji międzynarodowych zgłoszeń patentowych PCT nr nr WO 96/27095 oraz WO 96/27096 znany jest zawór z korpusem złożonym z części dolnej oraz z zamykającej ją części górnej, w którym jedna z tych części jest wyposażona w promieniowy występ, druga zaś w promieniowe wycięcie, w które wchodzi ten występ, przy czym obydwie części są ze sobą połączone za pomocą pierścienia zaciskowego, osadzonego w obwodowym rowku wykonanym na obrzeżu obydwu połączonych części korpusu. Zapewnia to prawidłowe uszczelnienie obydwu części korpusu zaworu, nawet w przypadku występującego między nimi luzu osiowego.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji impulsowego zaworu gazowego, wyposażonego w zawór pomocniczy sterowany elektromagnetycznie i umożliwiający otwieranie zaworu gazowego w bardzo krótkim czasie.

Cel ten zrealizowano w impulsowym zaworze gazowym sterowanym elektromagnetycznie według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że wewnętrzna część membrany jest zaciśnięta swą górną częścią między członem prowadzącym, znajdującym się wewnątrz elementu zamykającego, a wewnętrzną powierzchnią środkowego otworu górnej części korpusu. Człon prowadzący jest zaopatrzony w osiowy kanał, łączący wnętrze elementu zamykającego za pośrednictwem osiowego kanału w elemencie sterującym, zamocowanym w środkowym otworze górnej membrany z utworzoną nad nią górną komorą sterującą, zaś kanał w elemencie sterującym jest otwierany i zamykany przez powierzchnię stykową członu zamykającego, osadzonego w ruchomym rdzeniu elektromagnesu sterującego zaworem gazowym.

Element zamykający zaworu oraz zewnętrzna i wewnętrzna część membrany stanowią korzystnie jedną całość wytworzoną z giętkiego, sprężystego materiału, przy czym element zamykający ma postać kubka, w którego wnętrzu znajduje się stożkowa wewnętrzna część membrany, mająca w miejscu swego zamocowania na zewnętrznej powierzchni członu prowadzącego postać rury.

Dolna komora sterująca, utworzona między górną powierzchnią zewnętrznej i wewnętrznej części membrany a wewnętrzną powierzchnią górnej części korpusu, ma postać pierścienia, przy czym górna część korpusu jest wyposażona w skierowany do środka tej komory pierścieniowy występ, przy czym w otwartym położeniu zaworu część zewnętrzna i wewnętrzna membrany znajdują się po obydwu stronach tego pierścieniowego występu.

190 449

Przestrzeń znajdująca się pod górną membraną, ograniczająca od dołu górną komorę sterującą jest połączona z dolną komorą sterującą.

Połączenie między dolną komorą sterującą a wylotem gazu jest zamykane i otwierane za pośrednictwem górnej membrany, sterowanej za pomocą elektromagnesu.

Dolna część korpusu zaworu jest korzystnie wyposażona w ściankę z wewnętrzną powierzchnią walcową, zaś górna część korpusu - w ściankę z zewnętrzną powierzchnią walcową, przy czym między tymi powierzchniami znajduje się wnęka, w której jest osadzone zgrubione obrzeze części zewnętrznej membrany oraz ponad nim pierścień uszczelniający.

Ruchomy rdzeń elektromagnesu zaworu według wynalazku jest korzystnie osadzony przesuwnie w pokrywie zamykającej otwór górnej części korpusu zaworu.

Badania eksploatacyjne impulsowego zaworu gazowego według wynalazku wykazały, ze jest on bardzo szybki w działaniu, tak ze czas jego otwarcia w celu przepuszczenia strumienia gazu, jak również czas jego zamknięcia wyrażają się w ułamkach sekundy.

Impulsowy zawór gazowy sterowany elektromagnetycznie według wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia ten zawór w widoku z boku; fig. 2 - zawór w przekroju wzdłuz linii II-II na fig. 1; fig. 3 - dolną część zaworu według fig. 2, w położeniu częściowo otwartym, w osiowym przekroju podłużnym; fig. 4 - fragment połączenia części górnej i dolnej korpusu zaworu, w osiowym przekroju podłużnym, a fig. 5 - górną część zaworu z elektromagnesem sterującym i pokrywą zamykającą górną część korpusu - w osiowym przekroju podłużnym.

Impulsowy zawór gazowy sterowany elektromagnetycznie, przedstawiony na fig. 1, jest wyposażony w dwudzielny korpus złozony z dolnej części 13 i z górnej części 19. W dolnej części 13 korpusu znajduje się boczny wlot 11 i dolny wylot 12 gazu, przy czym zarówno wlot 11, jak i wylot 12 są zaopatrzone w gwinty służące do połączenia zaworu z przewodem rurowym, dostarczającym do niego gaz i odprowadzającym gaz z zaworu. Nad wylotem 12 gazu znajduje się ukształtowane w dolnej części 13 korpusu pierścieniowe gniazdo 14 zaworu (fig. 2).

Zawór gazowy przedstawiony na fig. 1 jest wyposażony w element zamykający 15, gniazdo 14, mający postać kubka i stanowiący jedną całość z zewnętrzną częścią 16 i wewnętrzną częścią 17 membrany. Zewnętrzna część 16 membrany ma postać wypukłego pierścienia, otaczającego z zewnątrz górne obrzeże elementu zamykającego 15, natomiast jej wewnętrzna część 17 ma postać stożkowego pierścienia, zakończonego u góry częścią rurową osadzoną na członie prowadzącym 33 elementu zamykającego 15. Zarówno element zamykający 15, jak i wewnętrzna oraz zewnętrzna część 17 i 16 membrany są wykonane z giętkiego, sprężystego materiału o wystarczającej sztywności i stanowią korzystnie jedną całość.

Dolna część 13 korpusu jest zamknięta od góry jego górną częścią 19, przy czym skierowane na zewnątrz obwodowe, zgrabione obrzeze 18 zewnętrznej części 16 membrany znajduje się we wnęce między wewnętrzną walcową powierzchnią 21 dolnej części 13 korpusu u walcową powierzchnią zewnętrzną 22 górnej części 19 korpusu.

Obwodowe, zgrabione obrzeże 18 zewnętrznej części 16 membrany jest zaopatrzone u dołu w pierścieniowy występ 23, stykający się z walcową ścianką 21 dolnej części korpusu 13 i uszczelniający połączenie obydwu części 13 i 19 tego korpusu. Ponadto we wnęce między walcowymi powierzchniami 21 i 22 obydwu części 13 i 19 korpusu jest osadzony lekko ściśnięty tymi powierzchniami pierścień uszczelniający 24.

Między górną powierzchnią zewnętrznej i wewnętrznej części 16, 17 membrany a dolną wewnętrzną powierzchnią górnej części 19 korpusu utworzona jest pierścieniowa dolna komora sterująca 31, przy czym dolna powierzchnia górnej części 19 korpusu jest zaopatrzona w skierowany do dołu pierścieniowy występ 40, przy czym w otwartym położeniu zaworu część wewnętrzna 17 i część zewnętrzna 16 membrany znajdują się po obydwu stronach tego pierścieniowego występu 40.

Dolna część korpusu 13 i górna część korpusu 19 są ze sobą wzajemnie połączone za pomocą pierścienia zaciskowego 25, osadzonego w zewnętrznym obwodowym rowku, otaczającym z zewnątrz zarówno część obwodu dolnej części 13 korpusu, jak i zewnętrzny obwód promieniowego występu 26 górnej części korpusu wchodzącego w odpowiednie wnęki promieniowe dolnej części korpusu 13 (fig. 1). Tego rodzaju połączenie dolnej i górnej części 13 i 19 korpusu zapewnia ich optymalne uszczelnienie oraz prawidłowe zamocowanie zgrabionego obrze190 449 za 18 zewnętrznej części 16 membrany, nawet w przypadku występowania osiowego luzu między tymi częściami.

Ciśnienie gazu panujące w dolnej komorze sterującej 31 powoduje kierowane w kierunku do dołu parcie na obydwie części 16 i 17 membrany, a więc i na element zamykający 15 zaworu, natomiast ciśnienie gazu we wlocie 11 wywiera na zewnętrzną część 16 membrany, a więc i na element zamykający 15 parcie skierowane ku górze. Dolna komora sterująca 31 jest połączona z wlotem 11 gazu poprzez otwór dławiący 32 w bocznej ściance tego elementu zamykającego 15, wskutek czego ciśnienie gazu w dolnej komorze sterującej 31 jest w zamkniętym położeniu zaworu takie same jak ciśnienie gazu we wlocie 11 gazu, jednakże skierowana do dołu siła parcia gazu w dolnej komorze sterującej 31, wywierana na całkowitą powierzchnię obydwu części 16 i 17 membrany, jest w zamkniętym położeniu zaworu większa od skierowanej do góry siły parcia, wywieranej na część wewnętrzną 16 membrany, która ma znacznie mniejszą powierzchnię, wskutek czego element zamykający 15 jest dociskany różnicą tych parć do gniazda 14 zamykając zawór. Przez cały czas działania zaworu ciśnienie gazu na wylocie 12 jest przy tym mniejsze od ciśnienia gazu na wlocie 11.

Wewnętrzna część 17 membrany jest stożkowa i zwęzając się w kierunku do góry jest zakończona częścią rurową, zaciśniętą na zewnętrznej powierzchni członu prowadzącego 33, a ponadto ściśniętą od zewnątrz zewnętrzną powierzchnią otworu znajdującego się w środku górnej części 19 korpusu. Człon prowadzący 33 jest ponadto zaopatrzony na swej powierzchni zewnętrznej w pierścieniową uszczelkę 34, zapewniającą właściwe prowadzenie i uszczelnienie członu prowadzącego, który znajduje się wewnątrz elementu zamykającego 15 zaworu. Element zamykający 15 ma wewnątrz wolną wewnętrzną przestrzeń 35, połączoną z osiowym kanałem 36 członu prowadzącego 33.

Górna część 19 korpusu jest wyposażona w otaczającą osiowy kanał 36 powierzchnię stykową 41, współpracującą z górną płaską membraną 42 pomocniczego zaworu. Górna membrana 42 jest dociskana do powierzchni stykowej 41 tego zaworu pomocniczego w wyniku oddziaływania skierowanej do dołu siły parcia na element zamykający 15 wówczas, gdy zawór gazowy pozostaje zamknięty. Otwarcie zaworu gazowego następuje wtedy, gdy górna membrana 42 zaworu pomocniczego zostanie podniesiona ponad powierzchnię stykową 41, w wyniku połączenia dolnej komory sterującej 31 poprzez osiowy kanał 36 członu prowadzącego 33 z wylotem 12 gazu, w którym panuje mniejsze ciśnienie. Spadek ciśnienia gazu w dolnej komorze sterującej 31 powoduje przesunięcie w kierunku do góry obydwu części 16 i 17 membrany oraz połączonego z nią elementu zamykającego 15, a tym samym otwarcie zaworu (fig. 3).

Górna membrana 42, szczelnie zaciśnięta wzdłuz swej obwodowej krawędzi, między górną częścią korpusu 19 a zamykającą go pokrywą 43, jest zaopatrzona w osiowy otwór, w którym jest zamocowany element sterujący 44, zaopatrzony w osiowy kanał 45. Element sterujący 44 jest dociskany siłą parcia do powierzchni stykowej 46 członu zamykającego 47, wykonanego z giętkiego, elastycznego materiału i osadzonego w ruchomym rdzeniu 48 elektromagnesu 49.

W przestrzeni nad górną membraną 42 utworzona jest górna komora sterująca 52, połączona z dolną komorą sterującą 31 za pomocą nieuwidocznionego na rysunku otworu dławiącego w górnej membranie 42.

W zamkniętym położeniu zaworu gazowego, ciśnienie gazu w górnej komorze sterującej 52 jest takie samo jak jego ciśnienie na wlocie 11 gazu. Po przekazaniu impulsu elektrycznego do elektromagnesu 49, jego ruchomy rdzeń 48 przesuwa się w kierunku do góry, ściskając sprężynę powrotną 54, a równocześnie otwierając, w wyniku uniesienia członu zamykającego 47, osiowy kanał 45 elementu sterującego 44, wskutek czego ciśnienie gazu w górnej komorze sterującej 52 spada do wartości ciśnienia panującego w wewnętrznej przestrzeni 35 elementu zamykającego 15. W konsekwencji wyrównania ciśnień, górna membrana 42 przesuwa się w kierunku do góry, łącząc dolną komorę sterującą 31 przez osiowy kanał 36 członu prowadzącego 33 i przestrzeń wewnętrzną 35 elementu zamykającego 15 oraz otwór dławiący 32 w tym elemencie - z wylotem 12 gazu. Wynikiem tego jest przesunięcie elementu zamykającego 15 w kierunku do góry oraz otwarcie zaworu.

Elektromagnetyczny zawór gazowy jest sterowany za pomocą jednostki sterującej 51, ale może być również zdalnie sterowany, na przykład za pomocą przewodu rurowego połączonego z górną komorą sterującą 52. Odprowadzenie tym przewodem gazu wypełniającego górną ko6

190 449 morę sterującą 52 i sterowanego oddzielnym zaworem elektromagnetycznym, znajdującym się w pewnej odległości od zaworu gazowego, powoduje otwarcie tego zaworu gazowego.

Przedstawiony poniżej zawór gazowy według wynalazku stanowi jedynie przykład rozwiązania konstrukcyjnego i może być oczywiście odpowiednio zmieniony, nie naruszając tym istoty wynalazku.

-II

Fig . 2

Fig. 1

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

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Impulsowy zawór gazowy sterowany elektromagnetycznie, wyposażony w dwudzielny korpus z wlotem i wylotem gazu oraz z utworzonym w nim pierścieniowym gniazdem, współpracującym z elementem zamykającym, zamocowanym swą obwodową krawędzią w otaczającej go membranie, przy czym strona membrany skierowana w kierunku gniazda zaworu znajduje się w świetle wlotu gazu, natomiast jej strona przeciwna tworzy komorę sterującą, połączoną z wlotem gazu za pomocą otworu dławiącego, przy czym ta komora sterująca jest połączona z wylotem gazu za pośrednictwem kanału umieszczonego współosiowo względem tej komory i otwieranego i zamykającego za pomocą oddzielnego zaworu sterowanego elektromagnesem, znamienny tym, ze wewnętrzna część (17) membrany jest zaciśnięta swą górną częścią między członem prowadzącym (33), znajdującym się wewnątrz elementu zamykającego (15), a wewnętrzną powierzchnią środkowego otworu górnej części (19) korpusu, przy czym człon prowadzący (33) jest zaopatrzony w osiowy kanał (36), łączący wnętrze (35) elementu zamykającego (15) za pośrednictwem osiowego kanału (45) w elemencie sterującym (44), zamocowanym w środkowym otworze górnej membrany (42) z utworzoną nad nią górną komorą sterującą (52), zaś kanał (45) w elemencie sterującym (44) jest otwierany i zamykany przez powierzchnię stykową członu zamykającego (47), osadzonego w ruchomym rdzeniu (48) elektromagnesu (49) sterującego zaworem gazowym.
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, ze jego element zamykający (15) oraz zewnętrzna część (16) i wewnętrzna część (17) membrany stanowią jedną całość wytworzoną z giętkiego, sprężystego materiału.
3. 3. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jego element zamykający (15) ma postać kubka, w którego wnętrzu znajduje się stożkowa wewnętrzna część (17) membrany, mająca w miejscu swego zamocowania na zewnętrznej powierzchni członu prowadzącego (33) postać rury.
4. 4. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna komora sterująca (31), utworzona między górną powierzchnią zewnętrznej i wewnętrznej części (16, 17) membrany a wewnętrzną powierzchnią górnej części (19) korpusu, ma postać pierścienia, przy czym górna część (19) korpusu jest wyposażona w skierowany do środka tej komory (31) pierścieniowy występ (40), przy czym w otwartym położeniu zaworu część zewnętrzna i wewnętrzna (16,17) membrany znajdują się po obydwu stronach tego pierścieniowego występu (40).
5. 5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, ze przestrzeń znajdująca się pod górną membraną (42), ograniczająca od dołu górną komorę sterującą (52) jest połączona z dolną komorą sterującą (31).
6. 6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, ze połączenie między dolną komorą sterującą (31) a wylotem (12) gazu jest zamykane i otwierane za pośrednictwem górnej membrany (42), sterowanej za pomocą elektromagnesu (49).
7. 7. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna część (13) jego korpusu jest wyposażona w ściankę z wewnętrzną powierzchnią, walcową (21), zaś górna część (19) korpusu w ściankę z zewnętrzną powierzchnią walcową (22), przy czym między tymi powierzchniami (21) i (22) znajduje się wnęka, w której jest osadzone zgrubione obrzeże (18) części zewnętrznej (16) membrany oraz ponad nim pierścień uszczelniający (24).
8. 8. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że ruchomy rdzeń (48) elektromagnesu (49) jest osadzony przesuwnie w pokrywie (43), zamykającej otwór górnej części (19) korpusu.