CZ25053U1 - Valve, especially for apparatus for producing nanofibers by electrostatic spinning of polymer solutions - Google Patents

Description

Bezúkapový ventil, zejména pro zařízení na výrobu nanovláken elektrostatickým zvlákňováním roztoků polymerůDrip-free valve, especially for nanofiber production equipment by electrostatic spinning of polymer solutions

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká bezúkapového ventilu, zejména pro zařízení na výrobu nanovláken elektrostatickým zvlákňováním roztoků polymerů.The technical solution relates to a drip-free valve, especially for devices for production of nanofibres by electrostatic spinning of polymer solutions.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Známá řešení bezúkapových ventilů jsou na principu přesouváním vnitřních dílů v ose ventilu. Při spojování a rozpojování obou částí bezúkapových ventilů dochází k relativnímu posuvnému pohybu Částí ventilu od sebe nebo do sebe, což způsobuje otvírání či uzavírání přepouštěcích io cest. Nevýhodou je složitost ventilů, velký odpor vůči proudění, množství malých kanálků náchylných na zasychání zvlákňovaného přenášeného média. Princip kulových ventilů je znám, není však používán jako bezúkapový. Tím že ventily pracují s přepouštěním média pod vysokým napětím, je nutné používat ventily speciální konstrukce bez elektronických prvků.Known solutions of drip-free valves are principally by shifting internal parts in the valve axis. When connecting and uncoupling both parts of the non-drip valves, the relative movement of the parts of the valve apart or into each other occurs, causing the opening or closing of the bypass paths as well. The disadvantage is the complexity of the valves, the high flow resistance, the number of small channels susceptible to drying of the spinning transfer medium. The principle of ball valves is known, but not used as drip-free. Because the valves operate with high-voltage media transfer, it is necessary to use special design valves without electronic components.

Cílem technického řešení je snížit průtočný odpor klasických bezúkapových ventilů a zvýšit i5 jejich spolehlivost snížením počtu dílů náchylných na zasychání zvlákňované kapaliny.The aim of the technical solution is to reduce the flow resistance of conventional drip-free valves and increase their reliability by reducing the number of parts susceptible to spinning liquid drying.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Cíle technického řešení je dosaženo bezúkapovým ventilem, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje dvě části s kulovými ventily obsahující na sebe dosedající těsnicí příruby, v nichž jsou vytvořena kulová vybrání, v nichž jsou otočně uloženy ventilové koule opatřené kanály, přičemž v ose kulového vybrání příruby první části je vytvořen otvor o stejném průměru jako je průměr kanálu a ve ventilové kouli druhé části je vytvořeno vybrání ve tvaru kulového vrchlíku o průměru rovném průměru kanálu ventilu a o velikosti rovné velikosti vrchlíku odebraného z koule vytvořením kanálu, přičemž při spojení obou částí dosedá vrchlík ventilové koule první části do kulového vybrání ventilové koule druhé části. Bezúkapovost je zajištěna téměř nulovým obje25 mem mezi spojenými ventily, přičemž jak při otevírání, tak při zavírání se po sobě přemísťují kulové plochy, které na sebe těsně dosedají.The object of the invention is achieved by means of a drip-free valve, which consists of two ball valve parts comprising abutting sealing flanges, in which ball recesses are formed, in which the ball-bearing valve balls are rotatably supported, and in the axis of the ball recess a flange of the first part is provided with an opening of the same diameter as the diameter of the channel, and a ball canopy recess is formed in the second ball valve ball with a diameter equal to the diameter of the valve channel and equal to the size of the canopy removed from the ball by forming a channel; a valve ball of the first portion into a ball recess of the valve ball of the second portion. The drip-freeness is ensured by virtually zero volume between the connected valves, with both spherical surfaces that close to one another, both in opening and closing.

Bezúkapový ventil může být součástí běžného nanášecího zařízení polymemího roztoku na strunu, které obsahuje zásobník roztoku polymeru nebo umožňuje zjednodušení nanášecího zařízení a vytvoření statického zásobníku spojeného s tělesem zvlákňovací komory.The drip-free valve may be part of a conventional polymer solution string applicator that includes a polymer solution reservoir or allows simplification of the applicator and the formation of a static reservoir coupled to the spinner body.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Příklady provedení bezúkapového ventilu podle technického řešení jsou schematicky znázorněny na přiložených výkresech, kde značí Obr. 1 zařízení pro nanášení polymeru na dvě struny se zásobníkem polymeru v nanášecím zařízení. Obr. 2 zařízení pro nanášení polymeru na dvě struny s odděleným nanášecím zařízením a zásobníkem polymeru. Obr. 3 schéma rozpojeného uzavře35 ného bezúkapového ventilu. Obr. 4 schéma spojeného uzavřeného bezúkapového ventilu. Obr. 5 schéma spojeného bezúkapového ventilu v první fázi otevírání a Obr. 6 schéma spojeného otevřeného bezúkapového ventilu.Embodiments of a drip-free valve according to the invention are schematically shown in the accompanying drawings, where FIG. 1 apparatus for depositing a polymer on two strings with a polymer reservoir in the applicator. Giant. 2 devices for applying the polymer to two strings with a separate applicator and a polymer container. Giant. 3 is a diagram of an open, closed, drip-free valve. Giant. 4 shows a schematic of a closed closed drip-free valve. Giant. 5 shows a diagram of a connected drip-free valve in the first opening phase, and FIG. 6 is a diagram of a connected open drip-free valve.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Na Obr. 1 je znázorněno zařízení pro nanášení roztoku polymeru na dvě struny 1 tvořící zvlák40 novací elektrody uspořádané známým způsobem ve zvlákňovací komoře 2. Zvlákňovací elektrody jsou připojeny známým neznázorněným způsobem k jednomu pólu zdroje vysokého napětí. Proti zvlákňovacím elektrodám jsou ve zvlákňovací komoře 2 uspořádány sběrné elektrody, mezi nimiž a zvíákňovacími elektrodami je vytvořeno elektrostatické pole o vysoké intenzitě, například tím, že sběrné elektrody jsou připojeny k opačnému pólu zdroje vysokého napětí. MeziIn FIG. 1 shows a device for applying a polymer solution to two strings 1 forming spinning electrodes arranged in a known manner in the spinning chamber 2. The spinning electrodes are connected in a known manner (not shown) to one pole of a high voltage source. Collecting electrodes are arranged opposite the spinning electrodes in the spinning chamber 2, between which a high intensity electrostatic field is formed between the spinning electrodes and, for example, the collecting electrodes are connected to the opposite pole of the high voltage source. Between

- I CZ 25053 Ul zvlákňovacími elektrodami a sběrnými elektrodami je ve zvlákňovací komoře vytvořena dráha pro průchod podkladového materiálu, na který se při zvlákňování ukládají vytvořená nanovlákna.In the spinning chamber, a path is formed in the spinning chamber for the passage of the underlying material, on which the formed nanofibres are deposited during spinning.

Rovnoběžně se strunami i jsou ve zvlákňovací komoře 2 uspořádány pojezdy 3 znázorněné na Obr. 1 čárkovanými čarami se šipkami na obou stranách znázorňujícími směry pohybu nanášecí5 ho zařízení 4, které je na pojezdech 3 známým způsobem přestavitelně uloženo. Nanášecí zařízení 4 obsahuje nanášecí trysky 41 a zásobník 42 roztoku polymeru. Každá nanášecí tryska 44 je se zásobníkem 42 roztoku polymeru propojena bezúkapovým ventilem 43.In parallel to the strings 1, the travels 3 shown in FIG. 1 by dashed lines with arrows on both sides showing the directions of movement of the applicator 4, which can be adjusted in the known manner on the travels 3. The applicator 4 comprises applicator nozzles 41 and a polymer solution reservoir 42. Each application nozzle 44 is connected to the polymer solution reservoir 42 by a drip-free valve 43.

V provedení podle Obr. 2 je nanášecí zařízení 4 odlehčeno a obsahuje pouze nanášecí trysky 41, v nichž jsou vytvořeny malé neznázorněné provozní zásobníky roztoku polymeru, které jsou io připojeny k pohyblivé části 431 bezúkapového ventilu 43. Zásobník 42 roztoku polymeruje uložen vně zvlákňovací komory 2 a na něm jsou uspořádány stacionární části 432 bezúkapových ventilů 43 instalované proti příslušným pohyblivým částem 431. Množství roztoku polymeru v provozním zásobníku nanášecí trysky 41 stačí minimálně najeden dvojzdvih nanášecího zařízeníIn the embodiment of FIG. 2, the applicator device 4 is unloaded and contains only applicator nozzles 41 in which small polymer solution containers (not shown) are formed which are also connected to the movable portion 431 of the drip-free valve 43. The polymer solution reservoir 42 is mounted outside the spinning chamber 2 and arranged thereon. stationary portions 432 of drip-free valves 43 installed against respective movable portions 431. The amount of polymer solution in the application reservoir of the applicator nozzle 41 is sufficient for at least one stroke of the applicator

4, a po spotřebování roztoku polymeru v nanášecích tryskách 44 a během zvlákňování polymeru naneseného na struny 1 nanášecí zařízení 4 zaparkuje u stěny zvlákňovací komory 2 a pohyblivá část 431 bezúkapového ventilu 4 se spojí s jeho stacionární částí 432. Bezúkapový ventil 4 se otevře, provozní zásobník nanášecí trysky 41 se naplní potřebným množstvím roztoku polymeru a ventil 4 se zavře. Nanášecí zařízení 4 je připraveno k dalšímu nanášení roztoku polymeru na struny 1.4, and after the polymer solution has been consumed in the application nozzles 44 and during the spinning of the polymer applied to the strings 1, the applicator 4 parks at the spinning chamber wall 2 and the movable portion 431 of the drip-free valve 4 is connected to its stationary part 432. the application nozzle reservoir 41 is filled with the necessary amount of polymer solution and the valve 4 is closed. The applicator 4 is ready for further application of the polymer solution to the strings 1.

Na Obr. 3 až 6 je schematicky znázorněná funkční, tedy otevírací a uzavírací část bezúkapového ventilu 43.In FIG. 3 to 6 is a schematic representation of the functional, i.e. opening and closing, portion of the drip-free valve 43.

Obr. 3 odpovídá provedení nanášecího zařízení podle Obr. 2, u něhož je pohyblivá část 431 bezúkapového ventilu 43 uložena na nanášecím zařízení 4 a stacionární část 432 je uložena na zásobníku 42 roztoku polymeru, který je uložen vně zvlákňovací komory 2, přičemž stacionární část 432 ventilu zasahuje do zvlákňovací komory 2 a je opatřena těsnicí přírubou 4320 stacionární části 432, v níž je ze strany zásobníku 42 vytvořeno kulové vybrání, v němž je otočně uložena ventilová koule 4321 stacionární části 432, v níž je vytvořen kanál 4322. V ose kulového vybrání těsnicí příruby 4320 stacionární části 432 je vytvořen otvor o stejném průměru, jako je průměr kanálu 4322. Těsnicí příruba 4320 stacionární části 432 je ze své vnější strany prizpůso30 bena pro těsné dosednutí těsnicí příruby 4310 pohyblivé části 431 ventilu 43 a ventilová koule 4321 stacionární části 432 přesahuje svým těsnicím vrchlíkem čelní plochu těsnicí příruby 4310 stacionární části 432. Velikost těsnicího vrchlíku je stejná jako velikost vrchlíku odebraného z koule 4321 vytvořením kanálu 4322.Giant. 3 corresponds to the embodiment of the coating device of FIG. 2, wherein the movable portion 431 of the drip-free valve 43 is supported on the applicator 4 and the stationary portion 432 is stored on the polymer solution container 42 which is mounted outside the spinning chamber 2, the stationary valve portion 432 extending into the spinning chamber 2 and provided with a sealing a flange 4320 of the stationary part 432, in which a spherical recess is formed on the side of the magazine 42, in which a valve ball 4321 of the stationary part 432 is rotatably mounted, in which a channel 4322 is formed. the same diameter as the diameter of the channel 4322. The sealing flange 4320 of the stationary part 432 is on its outer side adapted to fit the sealing flange 4310 of the movable part 431 of the valve 43 and the valve ball 4321 of the stationary part 432 extends beyond its face The size of the sealing canopy is the same as the size of the canopy removed from the ball 4321 by forming a channel 4322.

Pohyblivá část 431 bezúkapového ventilu 43 je opatřena těsnicí přírubou 4310, která je pevně uložena na nanášecím zařízení 4 a v níž je ze strany nanášecí trysky 44 vytvořeno kulové vybrání, v němž je otočně uložena ventilová koule 4311 pohyblivé části 431, v níž je vytvořen kanál 4312. V ose kulového vybrání těsnicí příruby 4310 pohyblivé části 431 je vytvořen otvor o stejném průměru, jako je průměr kanálu 43 12. Ventilová koule 4311 pohyblivé Části 431 ve své plné Části nacházející se v zavřené poloze pohyblivé části 431 ventilu 43 v otvoru těsnicí příruby 43 10 pohyblivé části 431 opatřena vybráním ve tvaru kulového vrchlíku o průměru rovném průměru kanálu 43 12 a o velikosti těsnicího vrchlíku ventilové koule 4321 stacionární části 432 ventilu 43.The movable portion 431 of the drip-free valve 43 is provided with a sealing flange 4310 which is fixedly mounted on the applicator 4 and in which a spherical recess is formed on the applicator side 44 in which the valve ball 4311 of the movable portion 431 is rotatably mounted. 4312. An orifice having the same diameter as the diameter of channel 43 12 is formed in the spherical recess of the sealing flange 4310 of the movable portion 431. The valve ball 4311 of the movable portion 431 in its full portion is in the closed position of the movable portion 431 of the valve 43 in the seal flange opening. 43 10 of the movable part 431 is provided with a spherical cap-like recess having a diameter equal to the diameter of the channel 43 12 and the size of the sealing cap of the valve ball 4321 of the stationary part 432 of the valve 43.

Na Obr. 3 je bezúkapový ventil 43 znázorněn před dosednutím pohyblivé části 431 na stacionární část 432, kdy jsou obě části ventilu 43 zavřené a utěsněné kulovými plochami příslušných přírub a ventilových koulí.In FIG. 3, the drip-free valve 43 is shown before the movable portion 431 engages the stationary portion 432, wherein both portions of the valve 43 are closed and sealed by the spherical surfaces of the respective flanges and valve balls.

Na Obr. 4 je bezúkapový ventil 43 znázorněn po dosednutí pohyblivé části 431 na stacionární část 432, přičemž těsnicí vrchlík ventilové koule 4321 stacionární části 432 dosedá do kulového vybrání ventilové koule 43 ΐ 1 pohyblivé části 431 a obě ventilové koule jsou v zavřené poloze.In FIG. 4, the drip-free valve 43 is shown after the movable portion 431 is seated on the stationary portion 432, wherein the sealing cap of the valve ball 4321 of the stationary portion 432 abuts the ball recess 433 of the movable portion 431 and both valve balls are in the closed position.

. 7. 7

CZ 25053 UlCZ 25053 Ul

Obr. 5 ukazuje bezúkapový ventil 43, u něhož je ventilová koule 4321 stacionární části 432 v otevřené poloze a Obr. 6 bezúkapový ventil 43, u něhož jsou obě ventilové koule 4311 a 4321 v otevřené poloze.Giant. 5 shows a drip-free valve 43 in which the valve ball 4321 of the stationary part 432 is in the open position, and FIG. 6 shows a drip-free valve 43 in which both valve balls 4311 and 4321 are in the open position.

Z Obr. 3 až 6 je tedy zřejmé, jak u provedení nanášecího zařízení podle Obr. 2 probíhá připojo5 vání pohyblivé části 431 ke stacionární části 432 bezúkapového ventilu 43 a jeho otevírání, přičemž je jasné, že zavírání a odpojování pohyblivé části 431 probíhá obráceně.FIG. 3 to 6, it is thus clear how in the embodiment of the coating device of FIG. 2, connecting the movable portion 431 to the stationary portion 432 of the drip-free valve 43 and opening it is clear that the closing and detaching of the movable portion 431 is reversed.

Bezúkapový ventil 43 lze použít i na nanášecím zařízení podle Obr. 1. V tomto případě jsou obě části ventilu 43 stále spojeny a probíhá pouze otevírání a zavírání podle Obr. 4 až 6. Obě části ventilu jsou v tomto případě stacionární součástí nanášecího zařízení.The drip-free valve 43 can also be used on the applicator of FIG. In this case, the two parts of the valve 43 are still connected and only the opening and closing of FIG. Both parts of the valve are in this case a stationary part of the applicator.

io Odborníkovi v oboru je zřejmé, že uspořádání obou částí bezúkapového ventilu lze vzájemně zaměnit a podle potřeby konstrukčně upravovat a přizpůsobovat konkrétním technologickým potřebám.It will be apparent to one skilled in the art that the arrangement of the two parts of the drip-free valve can be interchanged and, if desired, structurally adapted and adapted to particular technological needs.

Claims (3)

1. Bezúkapový ventil, zejména pro zařízení na výrobu nanovláken elektrostatickým zvlákňo15 váním roztoků polymerů, vyznačující se tím, že obsahuje dvě částí (431,432) s kulovými ventily obsahující na sebe dosedající těsnicí příruby (4310, 4320), v nichž jsou vytvořena kulová vybrání, v nichž jsou otočně uloženy ventilové koule (4311,4321) opatřené kanály (4312, 4322), přičemž v ose kulového vybrání příruby (4310, 4320) první části (431, 432) je vytvořen otvor o stejném průměru jako je průměr kanálu (4312, 4322) a ve ventilové kouli (4321,4311)1. A drip-free valve, in particular for nanofiber production equipment by electrostatic spinning of polymer solutions, characterized in that it comprises two ball valve parts (431,432) comprising abutting sealing flanges (4310, 4320), in which spherical recesses are formed, in which valve balls (4311,4321) provided with channels (4312, 4322) are rotatably mounted, wherein a bore of the same diameter as the diameter of the channel (4312) is formed in the spherical recess of the flange (4310, 4320) of the first part (431, 432). , 4322) and in the valve ball (4321,4311) 2o druhé části (432, 431) je vytvořeno vybrání ve tvaru kulového vrchlíku o průměru rovném průměru kanálu (4322, 4321) ventilu a o velikosti rovné velikosti vrchlíku odebraného z koule (4321, 4311) vytvořením kanálu (4322, 4312), přičemž při spojení obou částí dosedá vrchlík ventilové koule (4311, 4321) první části (431, 432) do kulového vybrání ventilové koule (4321, 4311) druhé části (432,431).In the second portion (432, 431), a spherical canopy recess is formed having a diameter equal to the diameter of the valve passage (4322, 4321) and equal to the size of the canopy removed from the ball (4321, 4311) by forming the passage (4322, 4312). in both parts, the valve ball canopy (4311, 4321) of the first portion (431, 432) abuts the ball valve recess (4321, 4311) of the second portion (432,431). 2525 2. Bezúkapový ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že obě části (431, 432) ventilu jsou uloženy na nanášecím zařízení mezi zásobníkem (2) roztoku polymeru a nanášecí tryskou (41).Drip-free valve according to claim 1, characterized in that the two valve parts (431, 432) are mounted on the applicator between the polymer solution reservoir (2) and the applicator nozzle (41). 3. Bezúkapový ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že první část (43 1) tvoří pohyblivou část a je uložena na nanášecím zařízení (4) a druhá část (432) je uspořádána stacio50 nárně a spojena se zásobníkem (2) roztoku polymeru.Drip-free valve according to claim 1, characterized in that the first part (431) forms a movable part and is mounted on the applicator (4) and the second part (432) is arranged stationary 50 and connected to the polymer solution container (2). .