PL202836B1 - Szybko działający zawór powietrzny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest szybko działający zawór powietrzny, wyposażony w organ zamykający, umieszczony między przewodem wlotowym i przewodem wylotowym, zaopatrzony w inicjujący działanie zaworu głównego zawór pomocniczy, powodujący wypływ powietrza, dociskającego organ zamykający do gniazda, z tylnej komory do przewodu wylotowego.

W wielu przypadkach konieczne jest rozbijanie tworzących się zaglomerowanych grudek materiałów sypkich, które utrudniają prawidłowe opróżnianie zbiorników. Dotyczy to na przykład cementowni albo zbiorników ważących, opróżnianych grawitacyjnie.

W tym celu, zamiast stosowania elementów czysto mechanicznych w rodzaju metalowych drążków obsługiwanych ręcznie, znane jest stosowanie szybko działających zaworów powietrznych, powodujących gwałtowny, krótkotrwały wypływ powietrza, albo innego czynnika gazowego ze zbiornika.

Zasada działania i zastosowania szybko działającego zaworu polega na tym, że zgromadzone w zbiorniku o ograniczonej obję toś ci powietrze pod ciś nieniem wypł ywa ze zbiornika gwał townym strumieniem, powodując rozluźnienie materiału sypkiego. Wskutek działania fali uderzeniowej powietrza zaglomerowane grudki materiału sypkiego zostają rozbite, a materiał zostaje spulchniony.

Zawór może działać automatycznie i może zostać umieszczony w obszarze słabo dostępnym dla obsługi.

Znane szybko działające zawory powietrzne są ewentualnie wyposażone w dyszę wylotową.

Podczas całego okresu napełniania zbiornika sprężonym powietrzem jego ciśnienie panuje również w obszarze tylnej strony grzybka i dociska go do gniazda.

Po zniknięciu ciśnienia powietrza, dociskającego grzybek do gniazda, grzybek unosi się raptownie i powoduje szybki wypływ powietrza ze zbiornika w kierunku przewodu wylotowego zaworu.

W znanych zaworach tego rodzaju przewód wylotowy zaworu ma stał y przekrój na cał ej jego dł ugości, identyczny z przekrojem przewodu łączącego ten zawór ze zbiornikiem sprężonego powietrza.

W niektórych rozwią zaniach konstrukcyjnych geometria przewodu wylotowego jest zmienna od obszaru zbliżonego do grzybka, w którym przekrój przewodu jest okrągły, do jego zakończenia, którego przekrój jest eliptyczny.

Skuteczność takich zaworów zależy bezpośrednio od prędkości opróżnienia zbiornika sprężonego powietrza. Prędkość ta zależy bezpośrednio od prędkości otwierania otworu przez grzybek zaworu. Celowe jest z tego powodu zmniejszanie ciężaru grzybka. Grzybek ma korzystnie kształt odwróconej kopuły, albo odwróconego podwójnego stożka ściętego, którego wypukła dolna część zamyka otwór wylotowy zaworu, a którego cylindryczna tylna część jest wyposażona w ograniczone wymiarowo ślizgi współpracujące z prowadnicami w korpusie. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zaworu umożliwia zmniejszenie ciężaru grzybka i zmniejszenie tarcia przez zmniejszenie trących się powierzchni.

Ze względu na omówione zastosowanie zaworu, zwykle przewód wlotowy, łączący go ze zbiornikiem sprężonego powietrza, jest prostopadły do przewodu wylotowego. Umożliwione jest dzięki temu zmniejszenie odległości przewodu wylotowego od przewodu wlotowego. Na drodze przepływu powietrza przez wnętrze zaworu następuje spadek ciśnienia powietrza, zmniejszający skuteczność działania zaworu.

Powiększenia skuteczności działania zaworu można dokonywać przez powiększenie objętości zbiornika sprężonego powietrza, oraz przez podwyższenie jego ciśnienia. Nie jest to jednak zawsze możliwe ze względów ekonomicznych i z powodu braku potrzebnej przestrzeni w miejscu instalowania zaworu.

Niedostatkiem omawianych zaworów jest hałas powodowany usuwaniem powietrza z tylnej komory za grzybkiem. Celem zmniejszenia tego hałasu stosuje się połączenie tylnej komory z przewodem wylotowym podczas uruchamiania zaworu.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 4,201,362 znane jest zamocowanie na tylnej stronie grzybka kilku usytuowanych szeregowo elementów tłumiących hałas, które jednak powiększają ciężar grzybka i zmniejszają skuteczność działania zaworu.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego szybko działającego zaworu powietrznego, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas zaworów tego rodzaju i powiększy skuteczność działania zaworu w stosunku do znanych zaworów.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie konstrukcji szybko działającego zaworu powietrznego, wyposażonego w inicjujący działanie zaworu głównego zawór pomocniczy, umieszczony między przewodem wlotowym i przewodem wylotowym, powodujący wypływ powietrza

PL 202 836 B1 z tylnej komory grzybka zaworu głównego i uniesienie go z gniazda. Gniazdo zaworu pomocniczego jest usytuowane w dolnej części grzybka zaworu głównego, a grzybek zaworu pomocniczego przemieszcza się w kierunku przeciwnym kierunkowi przemieszczania się grzybka zaworu głównego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiają szybko działający zawór powietrzny, w przekroju podłużnym, fig. 3 - odmianę zaworu, w przekroju podł uż nym, fig. 4 do 6 - fragmenty zaworu, w przekroju i w powię kszeniu, a fig. 7 - pokrywę zaworu według fig. 3, w widoku perspektywicznym i w przekroju.

Szybko działający zawór powietrzny 1 jest wyposażony w grzybek 2 powodujący po jego uniesieniu przepływ powietrza między przewodem wlotowym 3, połączonym ze zbiornikiem 4 sprężonego powietrza i przewodem wylotowym 5.

Celem połączenia zaworu ze zbiornikiem sprężonego powietrza zawór jest zaopatrzony w kołnierz 6. Celem połączenia z przedłużeniem przewodu wylotowego zawór jest zaopatrzony w kołnierz 7.

Grzybek 2 składa się z górnej części 2A, zamykającej przelot między przewodem wlotowym 3 i przewodem wylotowym 5, albo umożliwiającej przepływ powietrza między przewodem wlotowym 3 i przewodem wylotowym 5.

W przedstawionym rozwiązaniu konstrukcyjnym grzybek 2 ma kształt odwróconej kopuły albo odwróconego podwójnego stożka ściętego, a jego dolna część 2C jest osadzona na gnieździe 2B.

Usytuowany w korpusie 100 zaworu przewód wlotowy 3 zmniejsza swą średnicę w kierunku grzybka 2.

Grzybek jest prowadzony za pomocą prowadnika 10, współpracującego z prowadnicą 11, stanowiącą część pokrywy 12, przymocowanej rozłącznie do korpusu 100 zaworu.

W celu napełniania zbiornika sprężonego powietrza jego wlot jest połączony:

- albo z tylną komorą 13 korpusu zaworu, przy czym wówczas luz między boczną ścianką tej komory i grzybkiem umożliwia zasilanie zbiornika sprężonym powietrzem,

- albo z przewodem wlotowym zaworu, przy czym wówczas luz między boczną ścianką tylnej komory 13 i grzybkiem umożliwia zasilanie sprężonym powietrzem tylnej komory 13.

Możliwe jest ewentualnie równoczesne zasilanie sprężonym powietrzem tylnej komory 13 i przewodu wlotowego zaworu.

Możliwe jest zastosowanie sprężyny 130 dociskającej grzybek do gniazda zaworu, ale nie jest ona konieczna.

Mechanizm 14 otwierania zaworu pomocniczego umożliwia usunięcie powietrza znajdującego się w tylnej komorze 13, co powoduje samoczynne uniesienie się grzybka zaworu głównego.

Celem poprawienia rozluźnienia materiału sypkiego należy, by zawór główny otworzył się w sposób raptowny i dlatego należy również szybko usunąć powietrze z tylnej komory 13. W tym celu mechanizm 14 usuwania powietrza z tylnej komory 13 jest wyposażony w zawór pomocniczy 16, zapewniający szybkie usunięcie powietrza z tylnej komory 13 w kierunku przewodu wylotowego 5.

Po usunięciu powietrza z tylnej komory 13 grzybek 2 odsuwa się od gniazda 2B i umożliwia przepływ powietrza przez zawór.

W rozwiązaniu konstrukcyjnym według wynalazku na dolnej części 2C grzybka zaworu głównego jest usytuowane gniazdo 17 zaworu pomocniczego 16. W celu usunięcia powietrza z tylnej komory 13 grzybek zaworu pomocniczego 16 przemieszcza się w dół, w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania się grzybka 2 zaworu głównego.

Takie rozwiązanie konstrukcyjne ma wiele zalet. Po pierwsze hałas powstający podczas uwolnienia powietrza zawartego w tylnej komorze nie rozprzestrzenia się, gdyż nie ma bezpośredniego kontaktu z otoczeniem jak w znanych zaworach. Po drugie przemieszczenie grzybka zaworu pomocniczego w dół eliminuje możliwość dostawania się grudek materiału sypkiego na przednią część grzybka zaworu głównego. Po trzecie zawór pomocniczy 16 oddziela się od grzybka zaworu głównego, który staje się lżejszy i może się szybciej otworzyć.

Grzybek zaworu pomocniczego 16 jest przymocowany do końca trzpienia 16A, prowadzonego w środkowym otworze prowadnika 10. Drugi koniec trzpienia 16A jest połączony z elektromechanicznym siłownikiem 20, wymuszającym pożądane przemieszczenie trzpienia 16A.

W odmianie rozwiązania konstrukcyjnego siłownik 20 jest zastąpiony odkształcalną membraną, która przemieszczając się pod działaniem ciśnienia w komorze 21 wywiera odpowiednią siłę na trzpień 16A. Komora 22, usytuowana z drugiej strony membrany, jest połączona z tylną komorą 13.

Sprężyna 23 wspomaga przytrzymywanie grzybka zaworu pomocniczego na jego gnieździe. Sprężyna 23 jest osadzona na wewnętrznej powierzchni prowadnicy 11.

PL 202 836 B1

Dla umożliwienia wypływu powietrza z tylnej komory, dolna część 2C grzybka zaworu głównego jest ewentualnie zaopatrzona w otwory 25, których wylot jest usytuowany w obszarze 26 pod grzybkiem zaworu głównego.

Dolna poszerzona część prowadnika 10 jest zaopatrzona w zewnętrzną ściankę 30, ograniczającą komorę 31. Komora 31, nasuwając się podczas unoszenia grzybka zaworu głównego na prowadnicę 11, sprężając zawarte w komorze 31 powietrze, pełni funkcję amortyzatora w końcowym etapie przemieszczania się grzybka zaworu głównego.

Górna część 2A grzybka zaworu głównego składa się z dwóch części (fig. 1 i 2), cylindrycznej i mającej postać odwróconego stożka ściętego. Dolna część 2C ma postać odwróconego stożka ściętego.

Gniazdo 2B grzybka 2 jest usytuowane w korpusie zaworu, ale korzystnie jest wyposażone we wciśnięty w korpus zaworu pierścień 120, ułatwiający eksploatację zaworu.

W odmianie rozwiązania konstrukcyjnego zaworu górna część 2A grzybka jest wyposażona w pierścień 121.

Pierścienie 120 i 121 są wykonane z materiału miększego od materiału korpusu i są elementami wymiennymi.

Górna część 2A grzybka zaworu jest wyposażona w uszczelkę 40 (fig. 4). Uszczelka nie ma na celu zapewnienie idealnej szczelności, ale umożliwia zmniejszenie luzu do około dwóch dziesiątych do trzech dziesiątych milimetra i uniemożliwia zatarcie się grzybka podczas jego przemieszczania się.

W korzystnym rozwiązaniu konstrukcyjnym zaworu górna część grzybka nie jest prowadzona przez korpus zaworu, natomiast jest prowadzona przez tuleję 41, stanowiącą część pokrywy 12.

Powierzchnia najbardziej oddalonego od organu zamykającego przekroju C przewodu wylotowego jest większa niż powierzchnia najbliższego organowi zamykającemu przekroju B przewodu wylotowego. Powierzchnia, najbliższego organowi zamykającemu przekroju A przewodu wlotowego, jest równa powierzchni najbardziej zbliżonego do organu zamykającego przekroju A przewodu wylotowego. Powierzchnia najbardziej oddalonego od organu zamykającego przekroju C przewodu wylotowego jest większa niż powierzchnia przekroju stożka wylotowego, w miejscu najbliższym organowi zamykającemu.

Zwężająca się stożkowa część 5A otworu wylotowego jest przedłużona poszerzającą się stożkową częścią 5B otworu wylotowego. Taki układ umożliwia powiększenie prędkości powietrza w obszarze przewężenia i powiększenie efektu spulchnienia materiału sypkiego.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Szybko działający zawór powietrzny, wyposażony w organ zamykający, umieszczony między przewodem wlotowym i przewodem wylotowym, zaopatrzony w inicjujący działanie zaworu głównego zawór pomocniczy, powodujący wypływ powietrza, dociskającego organ zamykający do gniazda, z tylnej komory do przewodu wylotowego, znamienny tym, że gniazdo (17) zaworu pomocniczego (16) jest usytuowane w wypukłej dolnej części (2C) grzybka (2) zaworu głównego, a grzybek zaworu pomocniczego (16) przemieszcza się w kierunku przeciwnym kierunkowi przemieszczania się grzybka (2) zaworu głównego.
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że grzybek zaworu pomocniczego (16) jest przymocowany do końca trzpienia (16A), prowadzonego wzdłuż zaworu głównego, natomiast drugi koniec trzpienia (16A) jest połączony z siłownikiem (20), wymuszającym przemieszczanie trzpienia (16A).
3. 3. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że siłownik (20) ma postać zespołu elektromechanicznego, przemieszczającego trzpień (16A) w pożądanym kierunku.
4. 4. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że przemieszczanie trzpienia (16A) jest wymuszane odkształcalną membraną, przemieszczającą się pod wpływem ciśnienia powietrza w komorze (21).
5. 5. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że grzybek (2) zaworu głównego ma kształt podobny do odwróconej kopuły i jest zaopatrzony w prowadnik (10), współpracujący z prowadnicą (11), stanowiącą część korpusu zaworu.
6. 6. Zawór według zastrz. 5, znamienny tym, że na wklęsłej stronie grzybka (2) zaworu głównego jest usytuowana komora (31), której otwór jest skierowany w stronę prowadnicy (11), przy czym grzybek (2) nasuwając się na prowadnicę (11) spręża zawarte w komorze (31) powietrze, amortyzujące jego przemieszczanie.

   PL 202 836 B1
7. 7. Zawór według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że gniazdo (2B) zaworu głównego jest utworzone przez pierścień (120), osadzony w korpusie zaworu głównego.
8. 8. Zawór według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że w górnej części (2A) grzybka (2) zaworu głównego jest osadzony pierścień (121).
9. 9. Zawór według zastrz. 5, znamienny tym, że w górnej części (2A) grzybka (2) zaworu głównego jest umieszczona uszczelka (40).
10. 10. Zawór według zastrz. 5, znamienny tym, że górna cześć (2A) grzybka (2) zaworu głównego współpracuje z tuleją (41).
11. 11. Zawór według zastrz. 10, znamienny tym, że tuleja (41) jest częścią korpusu zaworu, a korzystnie jest częścią pokrywy (12) zaworu.
12. 12. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia najbardziej oddalonego od organu zamykającego przekroju (C) przewodu wylotowego jest większa niż powierzchnia najbliższego organowi zamykającemu przekroju (B) przewodu wylotowego.
13. 13. Zawór według zastrz. 12, znamienny tym, że przewód wylotowy składa się ze zwężającej się stożkowej części (5A), przedłużonej poszerzającą się stożkową częścią (5B).

    Wykaz oznaczeń

    1. Szybko działający zawór powietrzny

    2. Grzybek

    2A. Górna część grzybka 2

    2B. Gniazdo

    2C. Dolna część grzybka 2

    3. Przewód wlotowy

    4. Zbiornik sprężonego powietrza

    5. Przewód wylotowy

    6. 7. Kołnierz

    10. Prowadnik

    11. Prowadnica

    12. Pokrywa

    13. Tylna komora
14. 14. Mechanizm otwierania zaworu pomocniczego
15. 16. Zawór pomocniczy

    16A. Trzpień
16. 17. Gniazdo zaworu pomocniczego

    20. Siłownik

    21, 22. Komora

    23. Sprężyna

    25. Otwór

    26. Obszar pod grzybkiem zaworu głównego

    30. Zewnętrzna ścianka ograniczającą komorę 31

    31. Komora

    40. Uszczelka

    41. Tuleja

    100. Korpus zaworu

    120, 121. Pierścień

    130. Sprężyna

    B. Najbliższy organowi zamykającemu przekrój przewodu wylotowego

    A. Najbliższy organowi zamykającemu przekrój przewodu wlotowego

    C. Najbardziej oddalony od organu zamykającego przekrój przewodu wylotowego