проточный клапан
Классы МПК: | F16K3/24 с цилиндрическими запорными элементами |
Автор(ы): | Малина П.В. (RU), Смаков А.Ж. (RU) |
Патентообладатель(и): | Малина Петр Васильевич (RU), Смаков Артур Жанович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-06-18 публикация патента:
27.05.2004 |
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды в трубопроводных магистралях, преимущественно при больших давлениях рабочей среды. Проточный клапан содержит герметичный корпус с герметично соединенными с ним входным и выходным патрубками. Запорный элемент выполнен в виде втулки с широкой и узкой концевыми частями. Имеется вкладыш. Один торец вкладыша выполнен глухим. Со стороны второго торца к вкладышу жестко прикреплено жестко прикрепленное к корпусу седло. Со стороны глухого торца на вкладыше выполнено уплотнение. Уплотнение охватывает поверхность широкой части втулки. Узкая часть втулки охватывается вторым уплотнением. Оно расположено между ней и корпусом. Вкладыш и запорный элемент расположены под острым углом к оси симметрии, общей для отверстий входного и выходного патрубков. Вкладыш выполнен со сквозным отверстием. Входная кромка этого отверстия расположена на боковой поверхности вкладыша. Выходная кромка расположена на втором торце вкладыша. Второй патрубок герметично соединен со вторым торцом вкладыша. Продольная ось симметрии отверстия, выполненного во вкладыше, совпадает с продольными осями симметрии отверстий патрубков. Профиль отверстия, выполненного во вкладыше, по крайней мере, приближенно совпадает с профилями отверстий патрубков. Запорный элемент соединен с приводом. Площадь участка плоскости поперечного сечения запорного элемента, ограниченного внутренней кромкой поверхности широкой части запорного элемента, равна 0,9-1,1 площади участка плоскости поперечного сечения запорного элемента, ограниченного внешней кромкой поверхности узкой части запорного элемента. Узкая и широкая части запорного элемента выполнены с постоянным поперечным сечением. Седло выполнено взаимно соответствующим расположенной на торце широкой части запорного элемента контактной части запорного элемента, выполненной с обеспечением возможности герметичного контакта с поверхностью седла. Запорный элемент выполнен с возможностью перемещения в направлении его продольной оси. Изобретение направлено на повышение герметичности клапана и на снижение усилия привода для перемещения запорного элемента с одновременным повышением устойчивости работы клапана, так как в гидравлической системе, в которой установлен клапан, отсутствуют условия для возникновения автоколебаний при отпирании и запирании клапана. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Проточный клапан, содержащий герметичный корпус с герметично соединенными с ним входным и выходным патрубками, запорный элемент, выполненный в виде втулки с широкой и узкой концевыми частями, вкладыш, один торец которого выполнен глухим, а со стороны второго торца к вкладышу жестко прикреплено жестко прикрепленное к корпусу седло, со стороны глухого торца на вкладыше выполнено уплотнение, охватываемое поверхностью широкой части втулки, узкая часть втулки охватывается вторым уплотнением, выполненным между ней и корпусом, отличающийся тем, что вкладыш и запорный элемент расположены под острым углом к оси симметрии, общей для отверстий входного и выходного патрубков, вкладыш выполнен со сквозным отверстием, входная кромка которого расположена на боковой поверхности вкладыша, а выходная - на втором торце вкладыша, причем второй патрубок герметично соединен со вторым торцом вкладыша, продольная ось симметрии отверстия, выполненного во вкладыше, совпадает с продольными осями симметрии отверстий патрубков, профиль отверстия, выполненного во вкладыше, по крайней мере, приближенно совпадает с профилями отверстий патрубков, запорный элемент соединен с приводом, площадь участка плоскости поперечного сечения запорного элемента, ограниченного внутренней кромкой поверхности широкой части запорного элемента, равна 0,9-1,1 площади участка плоскости поперечного сечения запорного элемента, ограниченного внешней кромкой поверхности узкой части запорного элемента, узкая и широкая части запорного элемента выполнены с постоянным поперечным сечением, седло выполнено взаимно соответствующим расположенной на торце широкой части запорного элемента контактной части запорного элемента, выполненной с обеспечением возможности герметичного контакта с поверхностью седла, при этом запорный элемент выполнен с возможностью перемещения в направлении его продольной оси.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен электромагнитным.3. Клапан по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что угол наклона запорного элемента к оси симметрии отверстий патрубков составляет 30-60![проточный клапан, патент № 2229648](/images/patents/239/2229433/176.gif)
![проточный клапан, патент № 2229648](/images/patents/239/2229433/176.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам, в том числе с электромагнитными приводами, и предназначено для управления потоком рабочей среды в трубопроводных магистралях, преимущественно высокого давления при больших расходах рабочей среды.Известен клапан (см. RU 2163318 С1, кл. F 16 К 1/12, 20.02.2001), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана и запорный элемент, выполненный в виде диска.Недостатком указанного клапана является необходимость приложения к запорному элементу при отпирании и запирании больших усилий, необходимых для преодоления сил давления рабочей среды на запорный элемент. Указанное обстоятельство затрудняет использование клапана при больших давлениях рабочей среды и/или больших подачах, так как сила, действующая на клапан под действием давления рабочей среды, увеличивается прямо пропорционально давлению и площади запорного элемента.Известен клапан (см. RU 2159857 С2, кл. F 01 L 7/04, 27.11.2000) золотникового типа, содержащий цилиндрический запорный элемент, перекрывающий выходные отверстия. В указанной конструкции клапана не требуется приложение значительных механических усилий при отпирании и запирании клапана.Недостатком данной конструкции является невозможность обеспечения полной герметичности клапана в закрытом положении, кроме того, герметичность клапана значительно снижается при уменьшении качества обработки сопрягающихся элементов клапана.Известен клапан (см. SU 93019 А, кл. F 16 К 41/04, 07.12.1961), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана, запорный элемент, соединенный с приводом, и уплотнительные узлы, при этом в корпусе установлен жестко связанный с седлом цилиндрический вкладыш с перепускным отверстием, а запорный элемент выполнен в виде полой втулки, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль внешней поверхности цилиндрического вкладыша.Недостатком указанного клапана является необходимость приложения к запорному элементу значительной силы при отпирании и запирании клапана, так как силы, приложенные к запорному элементу, сформированные давлением рабочей среды в известной конструкции, не уравновешены. Указанное обстоятельство может также приводить к тому, что в системах, в которых используется известный клапан, могут возникать автоколебания при работе в режиме малых расходов. Такие автоколебания, проявляющиеся в виде "стука" или "гудения" клапана, приводят к возникновению в системе гидравлических ударов и в ряде случаев способны привести к разрушению системы.Наиболее близким к заявленному является клапан (пат РФ № 2200265, кл. F 16 К 3/24 от 03.2003).Известный клапан позволяет снизить усилия, необходимые для перемещения запорного элемента, с одновременным повышением устойчивости работы, так как в гидравлической системе, в которой установлен клапан, отсутствуют условия для возникновения автоколебаний при отпирании и запирании клапана. В клапане совмещаются преимущества тарельчатого и золотникового клапанов, то есть обеспечивается повышенная герметичность клапана в закрытом положении одновременно с ликвидацией сил, действующих на привод запорного элемента в результате влияния давления рабочей среды. Кроме того, клапан не требует повышенной точности обработки деталей для обеспечения его нормальной работы в связи с наличием в нем уплотнительных элементов, а также в связи с тем, что герметичность клапана в закрытом положении обеспечивается за счет приработки седла клапана и нижней кромки запорного элемента.Недостатком известного клапана является то, что в процессе эксплуатации трубопровода возникает необходимость очистки его внутренних стенок от отложений, однако конструкция известного клапана исключает возможность проведения этой операции. Кроме того, при протекании рабочей среды в клапане известной конструкции формируются турбулентные потоки, что приводит к ускорению отложения твердого осадка на элементах клапана, повышенным гидравлическим нагрузкам и истиранию клапана и стенок трубопровода механическими частицами, находящимися в потоке во взвешенном состоянии, т.е. гидроабразивному износу.Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в сохранении преимущества известного клапана и устранении перечисленных выше недостатков.Технический результат достигается за счет того, что клапан проточной трубы содержит герметичный корпус с герметично прикрепленными к нему входным и выходным патрубками, запорный элемент, выполненный в виде втулки с широкой и узкой концевыми частями, вкладыш, первый торец которого выполнен глухим, а со стороны второго торца к вкладышу жестко прикреплено жестко прикрепленное к корпусу седло, со стороны глухого торца на вкладыше выполнено уплотнение, охватываемое поверхностью широкой части втулки, узкая часть втулки охватывается вторым уплотнением, выполненным между ней и корпусом, причем вкладыш и запорный элемент расположены под острым углом к оси симметрии, общей для отверстий входного и выходного патрубков, вкладыш выполнен со сквозным отверстием, входная кромка которого расположена на боковой поверхности вкладыша, а выходная на поверхности второго торца вкладыша, причем продольная ось симметрии отверстия совпадает с продольными осями симметрии отверстий патрубков, профиль отверстия, выполненного во вкладыше, по крайней мере, приближенно совпадает с профилями отверстий патрубков, запорный элемент соединен с приводом, площадь участка плоскости поперечного сечения запорного элемента, ограниченного внутренней кромкой поверхности широкой части запорного элемента, равна 0,9-1,1 площади участка плоскости поперечного сечения, ограниченного внешней кромкой поверхности узкой части запорного элемента, узкая и широкая части запорного элемента выполнены с постоянным поперечным сечением и жестко соединены друг с другом, седло выполнено взаимно соответствующим расположенной в торце широкой части запорного элемента контактной части запорного элемента, выполненной с обеспечением возможности герметичного контакта с поверхностью седла, при этом запорный элемент выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении. При этом продольные силы, создаваемые давлением рабочей среды, например жидкости или газа, уравновешиваются практически полностью, что обеспечивает при сохранении герметичности устройства практически полное снижение усилий, необходимых для перемещения запорного элемента при любом давлении рабочей среды.Привод клапана выполняется преимущественно электромагнитным.Угол наклона корпуса клапана к осям симметрии отверстий патрубков может составлять 30-60![проточный клапан, патент № 2229648](/images/patents/239/2229433/176.gif)
![проточный клапан, патент № 2229648](/images/patents/239/2229433/176.gif)
![проточный клапан, патент № 2229648](/images/patents/239/2229433/176.gif)
Класс F16K3/24 с цилиндрическими запорными элементами