КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО
VALVE DEVICE

Изобретение касается клапанного устройства с признаками ограничительной части независимого пункта 1.
Клапанное устройство согласно ограничительной части независимого пункта 1 базируется на предмете EP 1123155 B1. В этом клапанном устройстве управляющая мембрана нагружается пневматически, что ограничивает используемый диапазон давлений очень низкими значениями давления или требует больших передаточных поверхностей.
Кроме того, клапанное устройство известно из DE 19542797 B4. Раскрытое в этом документе устройство сконструировано очень большим. Управление накопителем энергии осуществляется путем регулировки вручную.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предоставить клапанное устройство, в котором по меньшей мере частично предотвращаются описанные выше проблемы.
Эта задача решается посредством клапанного устройства с признаками пункта 1 и/или пункта 15 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения данного изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы.
Наличие расположенного по меньшей мере частично в корпусе клапана управляющего пространства для по существу несжимаемой текучей среды (например, жидкости или сильно сжатого газа) позволяет расширить используемый диапазон давлений до более высоких значений давления, чем в уровне техники, без необходимости использования больших передаточных поверхностей. С помощью данного изобретения диапазоны давлений расширяются вплоть до 100 бар вместо около 25 бар, как в уровне техники. Поскольку указанная по существу несжимаемая текучая среда работает как передаточная жидкость для давления, создаваемого посредством устройства создания давления, то это устройство создания давления может располагаться любым образом относительно запорного элемента, что позволяет создать благоприятные конструктивные формы.
Наличие управляемого устройства разгрузки, посредством которого может снижаться сила, оказываемая накопителем энергии на элемент передачи давления, дает возможность регулировать эту силу с помощью управляющего устройства, так что не требуется регулировки вручную.
Следует отметить, что в дальнейшем понятия «сила» и «давление» используются взаимозаменяемо, поскольку перерасчет между силой и давлением при известных площадях осуществить просто.
Варианты выполнения данного изобретения рассматриваются далее с привлечением чертежей. На них показано следующее.
Фиг. 1 - вид в перспективе примера выполнения предложенного изобретением клапанного устройства,
Фиг. 2a - вид в разрезе клапанного устройства по Фиг. 1,
Фиг. 2b - вид в разрезе по линии A-A на Фиг. 2a,
Фиг. 3 - измененное состояние клапанного устройства по Фиг. 2a, и
Фиг. 4 - вид в разрезе предложенного изобретением клапанного устройства согласно другому примеру выполнения.
На Фиг. 1 показан вид в перспективе предлагаемого клапанного устройства, причем здесь обозначена плоскость S сечения для вида в разрезе по Фиг. 2a.
На Фиг. 2a показан корпус 1 клапана с подводом 2 полимерного компонента и дозирующим клапаном 3, который содержит запираемое запорным элементом 4 выходное отверстие 5. Через подвод 2 полимерного компонента в дозирующий клапан 3 может вводиться жидкий полимерный компонент (поэтому далее также называется как жидкость) одно- или многокомпонентной полимерной смеси.
Предусмотрено устройство регулирования давления, которое воздействует на жидкий полимерный компонент в подводе 2 полимерного компонента, соответственно, в дозирующем клапане 3. Это устройство регулирования давления содержит воздействующую на запорный элемент 4 управляющую мембрану 6. Предусмотрена запорная мембрана 7, которая отделяет устройство регулирования давления от подвода 2 полимерного компонента, соответственно, от дозирующего клапана 3. Эта запорная мембрана 7 расположена на обращенном от выходного отверстия 5 конце запорного элемента 4. Устройство регулирования давления содержит герметичное для текучей среды управляющее пространство 8 для по существу несжимаемой текучей среды, которое в данном примере выполнения расположено полностью в корпусе 1 клапана. Как показано на чертеже, запорная мембрана 7 выполнена в форме нескольких отдельных мембран, расположенных по типу сэндвича. Этот вариант предпочтительнее по сравнению с выполнением однослойной более толстой мембраны. Это может быть отнесено ко всем мембранам.
Предусмотрено устройство создания давления, посредством которого управляющая мембрана 6 через находящуюся в управляющем пространстве 8 несжимаемую текучую среду может нагружаться давлением.
Устройство регулирования давления содержит расположенный между управляющей мембраной 6 и запорным элементом 4 передаточный элемент 24 для передачи воздействующего на управляющую мембрану 6 давления на запорный элемент 4. Этот передаточный элемент 24 в данном примере расположен между управляющей мембраной 6 и запорной мембраной 7, находящейся на запорном элементе 4. Выполненный здесь поршнеобразным передаточный элемент 24 состоит из первой части 24а элемента, соединенной с запорным элементом 4, и из второй части 24b элемента, соединенной с управляющей мембраной 6. Обращенные друг к другу концы первой части 24а элемента и второй части 24b элемента прилегают друг к другу (например, безмоментно через расположенную между ними сферическую поверхность, не показано), так что при воздействии давления на управляющую мембрану 6 это давление через вторую часть 24b элемента и первую часть 24а элемента может передаваться на запорный элемент 4.
Устройство создания давления содержит нагружаемый накопителем 9 энергии (здесь выполнен в форме винтовой пружины, но она могла бы быть заменена и на другие накопители энергии) элемент 10 передачи давления, который в этом примере выполнения представляет собой толкатель, соответственно, поршень. Элемент 10 передачи давления нагружает управляющее пространство 8, которое здесь закрыто посредством первой закатывающейся мембраны 11.
Предусмотрено управляемое устройство разгрузки, посредством которого может снижаться сила, оказываемая накопителем 9 энергии на элемент 10 передачи давления. Это управляемое устройство разгрузки здесь выполнено в форме разгрузочного пространства 12, заполняемого находящейся под давлением текучей средой. В данном примере выполнения этой текучей средой является воздух. Эта текучая среда может через отверстие 13 для текучей среды вводиться в разгрузочное пространство 12 и, например, посредством пропорционального регулятора давления удерживаться под регулируемым давлением. В показанном примере выполнения текучая среда воздействует на плечо 14 элемента 10 передачи давления и тем самым в задаваемой степени снижает силу, оказываемую накопителем 9 энергии на элемент 10 передачи давления. Сила, оказываемая накопителем 9 энергии на элемент 10 передачи давления, является, таким образом, максимальной силой, которая в зависимости от настройки давления текучей среды может быть снижена до желаемого значения.
Давление текучей среды в управляющем пространстве 8 получается из силы, оказываемой накопителем 9 энергии на первую закатывающуюся мембрану 11, за вычетом противодействующей накопителю 9 энергии силы из разгрузочного пространства 12. На запорную мембрану 7 действует сила, возникающая под действием вытекающей жидкости. Размеры запорной мембраны 7 и управляющей мембраны 6 выбираются такими, что более низкое давление текучей среды в управляющем пространстве 8 (например, 30 бар) находится в равновесии с более высоким давлением, которое создается вытекающей жидкостью (например, 90 бар). Это соответствует передаточному отношению 1:3. Если возникают колебания давления, то запорная мембрана 7 и управляющая мембрана 6 могут двигаться таким образом (на Фиг. 2a влево или вправо), что при увеличенном или уменьшенном зазоре между запорным элементом 4 и выходным отверстием 5 возникает новое равновесие.
Данный пример выполнения является отказоустойчивым для случая потери давления, создаваемого посредством текучей среды, поскольку в случае отказа приводит к надежному запиранию выходного отверстия 5 запорным элементом 4: если давление текучей среды в разгрузочном пространстве 12 отсутствует, то сила, оказываемая накопителем 9 энергии на элемент 10 передачи давления, не снижается. Эта сила имеет такую величину, что ее достаточно для того, чтобы закрыть выходное отверстие 5 посредством запорного элемента 4.
В показанном примере выполнения накопитель 9 энергии выполнен из двух частей: предусмотрены первый накопитель 91 энергии и второй накопитель 92 энергии, которые подключены друг за другом и каждый из которых опирается на фланец 16, причем этот фланец 16 расположен на салазках 15, установленных на элементе 10 передачи давления с возможностью перемещения. Салазки 15 контактируют с элементом 10 передачи давления через подшипник 17 скольжения.
Элемент 10 передачи давления имеет торцевую часть 19, причем вторая закатывающаяся мембрана 18 зажата между этой торцевой частью 19 и плечом 14.
В отличие от показанного, элемент, уплотняющий управляющее пространство 8 относительно устройства создания давления, соответственно, относительно головной части 19 элемента 10 передачи давления устройства создания давления, соответственно, элемент, уплотняющий разгрузочное пространство 12 относительно плеча 14 элемента 10 передачи давления, не обязательно должны выполняться в виде закатывающейся мембраны. В порядке альтернативы могут использоваться плоские мембраны или поршневые уплотнения.
Для полного запирания выходного отверстия 5 запорным элементом 4 предусмотрен установочный элемент 20, нагружаемый предпочтительно пневматически. Если, как описано выше, происходит отказ пневматической системы, то надежное запирание выходного отверстия 5 не обеспечивалось бы этим установочным элементом 20. Однако, здесь срабатывает описанная выше защита при отказе.
На Фиг. 2b показан вид в разрезе дозирующего клапана 3 по линии A-A на Фиг. 2a. Запорный элемент 4 в этом примере выполнения имеет прилегающие к внутренней боковой поверхности 22 дозирующего клапана 3 выступы 21, с помощью которых он защищается от радиального отклонения относительно выходного отверстия 5, в данном случае соплообразного.
На Фиг. 3 можно видеть, что корпус 1 клапана в данном примере содержит две части корпуса клапана, а именно первую часть 1а корпуса клапана и вторую часть 1b корпуса клапана, которая может быть разъемно соединена с первой частью 1а корпуса клапана. На показанном изображении первая часть 1а корпуса клапана и вторая часть 1b корпуса клапана представлены отделенными друг от друга. Дозирующий клапан 3, выходное отверстие 5, запорный элемент 4, подвод 2 полимерного компонента и запорная мембрана 7 расположены в первой части 1а корпуса клапана, а управляющее пространство 8, управляющая мембрана 6, разгрузочное пространство 12, элемент 10 передачи давления и накопитель 9 энергии расположены во второй части 1b корпуса клапана.
Первая часть 24а состоящего из двух частей передаточного элемента 24 расположена в отверстии в первой части 1а корпуса клапана. Вторая часть 24b элемента расположена во второй части 1b корпуса клапана. Свободный конец второй части 24b элемента выступает за поверхность второй части 1b корпуса клапана. Соединение второй части 1b корпуса клапана с первой частью 1а корпуса клапана может быть облегчено за счет того, что свободный конец второй части 24b элемента вводится в отверстие в первой части 1а корпуса клапана.
На Фиг. 4 показан вид в разрезе по Фиг. 2a другого примера выполнения предлагаемого клапанного устройства. Это клапанное устройство в данном примере содержит выполненный из трех частей корпус 1 клапана, имеющий первую часть 1а корпуса клапана, вторую часть 1b корпуса клапана и третью часть 1с корпуса клапана. В первой части 1а корпуса клапана размещены дозирующий клапан 3, выходное отверстие 5, запорный элемент 4, подвод 2 полимерного компонента, запорная мембрана 7 и первая часть 24а состоящего из двух частей передаточного элемента 24. С первой частью 1а корпуса клапана соединена вторая часть 1b корпуса клапана, в которой размещены вторая часть 24b элемента, управляющая мембрана 6 и третья область 8с управляющего пространства 8. В третьей части 1с корпуса клапана расположены устройство создания давления (элемент 10 передачи давления, накопитель 9 энергии), устройство разгрузки (разгрузочное пространство 12) и первая область 8а управляющего пространства. Расположенная так же в третьей части 1с корпуса клапана первая закатывающаяся мембрана 11 ограничивает первую область 8а управляющего пространства относительно устройства создания давления. Первая область 8а управляющего пространства через линию 23 - которая образует вторую область 8b управляющего пространства - соединена с третьей областью 8с управляющего пространства во второй части 1b корпуса клапана. В данном примере первая область 8а управляющего пространства, вторая область 8b управляющего пространства и третья область 8с управляющего пространства вместе образуют управляющее пространство 8 клапанного устройства.
Перечень ссылочных обозначений
1 корпус клапана
1a первая часть корпуса клапана
1b вторая часть корпуса клапана
1c третья часть корпуса клапана
2 подвод полимерного компонента
3 дозирующий клапан
4 запорный элемент
5 выходное отверстие
6 управляющая мембрана
7 запорная мембрана
8 управляющее пространство
8a первая область управляющего пространства
8b вторая область управляющего пространства
8c третья область управляющего пространства
9 накопитель энергии
91 первый накопитель энергии
92 второй накопитель энергии
10 элемент передачи давления
11 первая закатывающаяся мембрана
12 разгрузочное пространство
13 отверстие для текучей среды
14 плечо
15 салазки
16 фланец
17 подшипник скольжения
18 вторая закатывающаяся мембрана
19 головная часть элемента 10 передачи давления
20 установочный элемент
21 выступы
22 внутренняя боковая поверхность
23 линия
24 передаточный элемент
24a первая часть элемента
24b вторая часть элемента