МОДУЛЬ СБРОСА ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE RELIEF MODULE

Настоящее изобретение относится к модулю сброса давления и к системе циркуляции краски, включающей в себя модуль сброса давления. В частности, настоящее изобретение относится к предохранительному клапану для системы циркуляции текучей среды и к системе циркуляции краски, содержащей магистраль подачи краски под давлением, магистраль возврата краски в резервуар и предохранительный клапан.
При работе с потоками жидкости под давлением, такими как в автомобильном покрасочном оборудовании, важно обеспечить такие системы сброса давления, которые выполнены с возможностью целевого отключения, аналогично предохранителю, если давление в оборудовании превышает заданные безопасные уровни.
Повышение давления может произойти естественным образом вследствие засора в пределах магистралей при перекачивании текучих сред под давлением, или может быть непреднамеренно создано вследствие неправильного закрытия клапана и т.д. При отсутствии механизма сброса давления может произойти непредсказуемый, дорогостоящий и потенциально опасный сбой оборудования в пределах магистралей и насосного оборудования.
Для того чтобы не допустить сбоя, часто используют разрывные диски для обеспечения некой формы регулирования начального давления. Данные диски устанавливаются в магистралях и сконструированы с возможностью их выхода из строя при превышении заданного уровня давления. Когда достигается этот предел, диск разрывается и перенаправляет краску в сточную магистраль, ведущую обратно в резервуар подачи. Хотя это и является решением проблемы, такие диски нуждаются в замене после каждого сбоя. Так же существует проблема того, что отдельная сточная магистраль должна быть прочищена после использования для предотвращения скопление высохшей краски.
Целью настоящего изобретения является решение данных проблем путем обеспечения улучшенной системы циркуляции краски с модулем сброса давления.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечен модуль сброса давления для системы циркуляции текучей среды, причем модуль содержит корпус, который содержит входной порт подаваемого потока для получения текучей среды под давлением; выходной порт подаваемого потока для подачи потока текучей среды под давлением; входной порт возвратного потока для получения возвратного потока текучей среды низкого давления; и выходной порт возвратного потока для подачи возвратного потока текучей среды низкого давления; первую проточную камеру, соединяющую входной порт подаваемого потока с выходным портом подаваемого потока; вторую проточную камеру, соединяющую входной порт возвратного потока с выходным портом возвратного потока; и средство сброса давления, выполненное с возможностью перенаправления, по меньшей мере, части подаваемого потока текучей среды из первой проточной камеры во вторую проточную камеру при превышении давления подаваемого потока пороговой величины.
Преимущественно между первой и второй проточными камерами имеется разделительная стенка. В разделительной стенке имеется отверстие, которое соединяет первую проточную камеру со второй проточной камерой. Элемент затвора, смещенный с прижатием к отверстию, в нормальном рабочем режиме изолирует отверстие и выполнен с возможностью открытия клапана (элемент затвора перемещается от отверстия) при превышении давления подаваемого потока пороговой величины.
Обычно первая проточная камера и вторая проточная камера размещены перпендикулярно относительно друг друга в пределах корпуса. Это позволяет создать компактную конфигурацию корпуса и более простую в изготовлении, чем в случае с параллельным расположением первой и второй проточных камер. Это достигается вследствие того, что при перпендикулярном (ортогональном) расположении размеры общей разделительной стенки минимизированы, упрощая тем самым контроль положения отверстия.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечена система циркуляции краски, содержащая магистраль подачи краски под давлением, магистраль возврата в резервуар и модуль сброса давления, при этом модуль сброса давления содержит: первую проточную камеру, через которую краска под давлением проходит в магистраль подачи; вторую проточную камеру, через которую краска возвращается в магистраль возврата в резервуар; отверстие, соединяющее первую и вторую проточные камеры; элемент затвора, смещенный к отверстию для его блокировки, причем элемент затвора выполнен с возможностью перемещения в ответ на превышение давления в первой проточной камере заданной величины сброса давления для перемещения элемента затвора и открытия отверстия и обеспечения течения краски из первой проточной камеры во вторую проточную камеру.
В одном варианте осуществления изобретения модуль сброса давления содержит корпус, позволяющий каждой из первой проточной камеры и второй проточной камеры образовывать проточный канал. Такая компоновка позволяет клапану сброса давления отводить краску от магистрали краски под давлением, входящей в корпус непосредственно к и в магистраль возврата в резервуар, устраняя необходимость наличия отдельной магистрали для перелива или сброса краски и обеспечивая уменьшение потерь времени работы оборудования, поскольку событие превышения давления минимизировано или исключено.
Преимущественно первая проточная камера и вторая проточная камера расположены перпендикулярно друг к другу в пределах корпуса.
Предпочтительно первая проточная камера расположена вблизи второй проточной камеры в пределах корпуса.
В вариантах осуществления изобретения отверстие клапана расположено в общей стенке, разделяющей первую проточную камеру и вторую проточную камеру.
Обычно, система также содержит резервуар для хранения краски для подачи в систему и насос для перекачки краски из резервуара в магистраль подачи краски под давлением, причем магистраль возврата в резервуар возвращает краску в резервуар. Также может иметься множество форсунок, расположенных по ходу технологического потока за магистралью подачи краски под давлением при нанесении краски на автомобили и другие аналогичные изделия.
Конкретные варианты осуществления изобретения изображены на сопроводительных чертежах, на которых:
Фиг.1 - схематичное представление системы циркуляции краски с модулем сброса давления в соответствии с настоящим изобретением при работе системы в нормальном режиме.
Фиг.2 - схематичное представление системы циркуляции краски, показанной на Фиг.1, при работе системы в аварийном режиме.
Фиг.3 - схематичное представление вида сверху модуля сброса давления, показанного на Фиг.1 и 2.
Фиг.4а - вид в разрезе по линии А-А модуля сброса давления, показанного на Фиг.3, при условиях, показанных на Фиг.1, когда текучая среда, текущая через систему и модуль, находится под давлением ниже заданной величины давления.
Фиг.4b - вид в разрезе клапана сброса давления, показанного на Фиг.4а при условиях, показанных на Фиг.2, когда текучая среда, текущая через систему и модуль, находится под давлением выше заданной величины давления.
Фиг.1 показывает систему циркуляции краски 10 для снабжения краской множества форсунок (не показаны). Система 10 содержит насос 12 для накачки краски из резервуара 14 смешивания по всей системе 10. Насос 12 является стандартным электрическим насосом с изменяемой скоростью, хотя альтернативные эквивалентные насосы могут использоваться. Резервуар 14 смешивания является емкостью для хранения краски или другой текучей среды до ее накачки (циркуляции) насосом 12 в систему 10. В том случае если текучей средой является краска, важно обеспечить ее непрерывную накачку (циркуляцию) для предотвращения осаждения краски в пределах магистралей и оборудования.
Насос подает краску под давлением по всей системе через множество магистралей 20, 22, 24. При эксплуатации краска поступает в насос 12 из резервуара 14 смешивания через магистраль 24 подачи краски (показана линией пунктир-пунктир-штрих на Фиг.1). Насос накачивает краску с заданным расходом, например, 10 литров в минуту. Далее краска направляется по системе к форсункам (не показаны) через выходную магистраль 20 насоса и основную магистраль 22 форсунки (показана сплошной линией на Фиг.1). Необязательно основная магистраль 22 форсунки может содержать фильтр 26 потока для удаления частиц из потока краски под давлением и шаровой клапан 28, через который протекает краска.
Краска доставляется к форсункам и циркулирует обратно через магистраль 30 возврата. В магистрали 30 имеется регулятор 32 противодавления, который устанавливает и поддерживает давление краски до регулятора 32 по ходу технологического потока, в то время как краска за регулятором 32 противодавления по ходу технологического потока не находится под давлением.
За регулятором 32 противодавления по ходу технологического потока, магистраль 30 возврата входит в модуль 40 сброса давления. Модуль 40 сброса давления включает в себя первую проточную камеру или канал для краски, соединяющий магистраль 30 возврата (показана на Фиг.1 сплошной линей) с магистралью 34 возврата в резервуар (показана штрих пунктирной линией на Фиг.1). В дополнение к этому, вторая проточная камера или канал для краски соединяет выходную магистраль 20 насоса с основной магистралью 22 форсунки. Более того, модуль 40 сброса давления имеет отверстие, которое соединяет первую и вторую проточные камеры, позволяя отводить краску, текущую от выходной магистрали 20 насоса в основную магистраль 22 форсунки, в магистраль 34 возврата в резервуар. Вокруг отверстия расположено седло, взаимодействующее с элементом затвора, который в нормальном состоянии смещен с прижатием к седлу для блокировки отверстия. Когда давление краски в первой проточной камере (от выходной магистрали 20 насоса до основной магистрали 22 форсунки) превышает заданную величину, давление преодолевает смещающую силу на элементе затвора, поднимая его от седла для открытия отверстия. Это позволяет краске течь от первой проточной камеры во вторую проточную камеру, то есть из выходной магистрали 20 насоса в магистраль 34 возврата в резервуар. В показанном примере заданное значение составляет 21 бар (2,100,000 Па). Работа модуля сброса давления будет более детально описана со ссылкой на Фиг.3, 4a и 4b.
Необязательно в магистрали возврата устанавливается второй шаровой клапан 36, расположенный выше по ходу технологического потока от регулятора 32 противодавления. Клапан 36, вместе со связанным с ним клапаном 28, могут быть использованы для изоляции форсунок краски (не показаны) от насосной системы.
Фиг.2 показывает систему в аварийном режиме. Такая ситуация может возникнуть при формировании закупорки в магистралях или фильтре 26 или в случае ошибки оператора. Например, шаровой клапан 28 был неправильно закрыт. Последний пример показан на Фиг.2. Такая закупорка может возникать в любом месте магистрали потока под давлением. В случае аварийной работы краска не может течь через систему.
Как только прекращается течение краски в системе при закупорке (такой как неправильное или непреднамеренное закрытие клапана 28) давление краски в пределах выходной магистрали 20 насоса повышается. В приведенном примере давление краски в пределах выходной магистрали 20 насоса (показанной сплошной линией на Фиг.2) превысило заданную величину давления предохранительного клапана 40, напр. 21 бар (2,100,00 Па). Это приводит к открытию элемента затвора в модуле 40 сброса давления, отводящего краску из выходной магистрали 20 насоса в магистраль 34 возврата в резервуар (теперь показанную сплошной линией на Фиг.2). Данное отведение предотвращает достижение такой высокой величины давления в выходной магистрали 20 насоса, которая может привести к разрыву магистрали 20, или к поломке насоса 12, или других компонентов. При отведении краски протекание краски через основную магистраль 22 форсунки и магистраль 30 возврата (обе показаны пунктирными линиями на Фиг.2) уменьшается или предотвращается.
Использование модуля 40 сброса давления также устраняет необходимость использования дополнительных съемных систем сброса давления, таких как разрывные диски или аналогичные устройства. В дополнение к этому, посредством отведения краски из выходной магистрали 20 насоса высокого давления непосредственно в магистраль 34 возврата в резервуар (в отличие от использования специальной магистрали сброса давления) ни одна из магистралей не нуждается в прочистке после сбоя системы. Это минимизирует время простоя системы после аварийного режима работы.
Фиг.3 схематически показывает вид сверху модуля сброса давления, приведенного на Фиг.1 и 2. Фиг.4а и 4b дополнительно показывают виды в разрезе по линии А-А на Фиг.3 модуля 40 сброса давления при нормальных условиях работы (Фиг.4а) и в аварийном режиме работы (Фиг.4b). Модуль 40 сброса давления имеет корпус 60 с входным портом 62 подаваемого потока для получения подаваемого потока текучей среды под давлением из выходной магистрали 20 насоса и с выходным портом 64 подаваемого потока для подачи потока текучей среды под давлением в основную магистраль 22 форсунки. Входной порт 62 подаваемого потока 62 и выходной порт 64 подаваемого потока 64 соединены первой проточной камерой 65, через которую протекает краска. В дополнение к этому модуль 40 сброса давления имеет входной порт 66 возвратного потока для получения возвратного потока текучей среды низкого давления из магистрали 30 возврата и порт 68 подачи возвратного потока для подачи возвратного потока текучей среды низкого давления в магистраль 34 возврата в резервуар. Таким же образом входной порт 66 возвратного потока и выходной порт возвратного потока 68 соединены между собой второй проточной камерой 69, через которую протекает краска из магистрали 30 возврата в магистраль 34 возврата в резервуар.
В том случае, когда первая и вторая проточные камеры 65, 69 расположены вблизи друг друга (то есть когда они расположены поперечно друг другу, как в данном примере) они имеют общую разделительную стенку. Модуль сброса давления содержит отверстие 42, расположенное в разделительной стенке. Отверстие 42 оснащено седлом 44 клапана, к которому смещается с прижатием элемент 46 затвора при помощи клапанной пружины 48. Отверстие 42 соединяет первую проточную камеру и вторую проточную камеру 69, когда заданное давление в модуле 40 сброса давления превышено настолько, что элемент 46 затвора поднимается от седла 44 клапана.
При нормальном режиме работы (Фиг.4а) краска 50 под давлением имеет возможность протекания через первую проточную камеру 65 из выходной магистрали 20 насоса к основной магистрали 22 форсунки. В дополнение к этому возвратная краска 52 пониженного давления протекает через вторую проточную камеру 69 из магистрали 30 возврата к магистрали 34 возврата в резервуар. В случае, если давление краски 50 возрастает выше величины давления, заданной для модуля 40 сброса давления (например, при сбое) давление краски воздействует на седло 44 клапана, вынуждая элемент 46 затвора перемещаться от отверстия 42 против силы смещения клапанной пружины 48. Так как отверстие 42 более не закрыто седлом 44 клапана, краска 54 под высоким давлением имеет возможность протекать через отверстие 42 и поступать во вторую проточную камеру 69 и в магистраль 34 возврата в резервуар.
В представленных примерах первая и вторая проточные камеры 65, 69 расположены по существу перпендикулярно в пределах корпуса для того, чтобы обеспечить наибольшую компактность корпуса. Однако альтернативное расположение первой и второй проточных камер, такое как их параллельное размещение, или использование криволинейных камер может иметь место.