наполнительный поплавковый клапан

Формула изобретения

Наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с вертикальным входным патрубком, выходным отверстием и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, выполненным в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, подвижный в осевом направлении шток запорного элемента размещен в кронштейне, который зафиксирован относительно корпуса посредством накидной гайки и кинематически соединен посредством рычага с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, последний установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, а в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости, отличающийся тем, что поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта, на головке которого закреплен переходной кронштейн, на кронштейне корпуса клапана закреплена стойка с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана, а на последнем выполнен профилированный выступ, посредством которого и надетого на него съемного зажима стакан зафиксирован относительно стойки, мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости, сообщенной с выходным отверстием и через седло с вертикальным входным патрубком, на одном конце рычага выполнена профилированная ось, цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса, а между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора окружности в поперечном сечении оси, в штоке в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси рычага, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора, причем максимальная ширина этого участка оси составляет 0,8 - 0,85 ширины П-образной выемки штока и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока, а центр вращения сектора относительно штока расположен от оси штока на расстоянии, составляющем 0,27 - 0,29 от ширины П-образной выемки, на другом конце рычага выполнено отверстие и в этом отверстии рычага размещен кинематически соединенный с ним конец тяги, другой конец которой зафиксирован с возможностью регулировки длины тяги в переходном кронштейне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к гидравлическим впускным клапанам для дозированной подачи жидкости в заполняемую емкость, и может быть использовано в системах наполнения водой различного рода емкостей.

Известен наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком (см. патент США 4108202, кл. F 16 К 31/18, 22.08.1978).

Данный клапан позволяет автоматически регулировать процесс наполнения емкости водой после ее опорожнения. Однако функциональные возможности данного клапана ограничены, в частности данный клапан не позволяет регулировать уровень жидкости в наполняемой емкости в зависимости от потребностей потребителя. Запорный элемент имеет сложную конструкции, что снижает надежность его работы и затрудняет процесс обслуживания данного клапана, особенно в случаях, когда в воде могут находиться частицы песка или ржавчины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с вертикальным входным патрубком, выходным отверстием и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, выполненным в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, подвижный в осевом направлении шток запорного элемента размещен в кронштейне, который зафиксирован относительно корпуса посредством накидной гайки, и кинематически соединен посредством рычага с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, последний установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, а в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости (см. заявку Нидерландов 7009447, кл. F 16 К 31/26, 29.12.1970).

Данный наполнительный клапан позволяет поддерживать строго определенный уровень жидкости в наполняемой емкости. Однако данный клапан не позволяет регулировать положение поплавка относительно стакана, что сужает возможности данного наполнительного клапана.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей наполнительного поплавкового клапана и повышение надежности его работы.

Указанная задача решается за счет того, что наполнительный поплавковый клапан содержит корпус с вертикальным входным патрубком, выходным отверстием и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, выполненным в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, подвижный в осевом направлении шток запорного элемента размещен в кронштейне, который зафиксирован относительно корпуса посредством накидной гайки, и кинематически соединен посредством рычага с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, последний установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, а в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости, при этом поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта, на головке которого закреплен переходной кронштейн, на кронштейне корпуса клапана закреплена стойка с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана, а на последнем выполнен профилированный выступ, посредством которого и надетого на них съемного зажима стакан зафиксирован относительно стойки, мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости, сообщенной с выходным отверстием и через седло с вертикальным входным патрубком, на одном конце рычага выполнена профилированная ось. цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса, а между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора окружности в поперечном сечении оси, в штоке в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси рычага, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора, причем максимальная ширина этого участка оси составляет от 0,8 до 0,85 ширины П-образной выемки штока и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока, а центр вращения сектора относительно штока расположен от оси штока на расстоянии, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины П-образной выемки, на другом конце рычага выполнено отверстие и в этом отверстии рычага размещен кинематически соединенный с ним конец тяги. другой конец которой зафиксирован с возможностью регулировки длины тяги в переходном кронштейне.

Анализ работы различных конструкций наполнительных клапанов показал, что в зависимости от условий эксплуатации возникает необходимость в регулировке уровня жидкости в наполняемой емкости. Совмещение возможностей регулировки положения стакана относительно корпуса и поплавка относительно рычага дает возможность произвести точную регулировку работы наполнительного клапана, поскольку предоставляется возможность регулировать не только уровень жидкости в наполняемой емкости, но и усилие, которое создает поплавок на запорном элементе при перекрытии седла. Дополнительные эксплуатационные возможности клапана предоставляются за счет возможности регулировки длины тяги, посредством которой рычаг соединен с закрепленным на головке регулировочного винта переходным кронштейном. Выполнение штока с П-образной выемкой в средней части штока в сочетании с расположенной в этой выемке осью, имеющей поперечное сечение в виде сектора, позволяет создать простую легко собираемую и ремонтопригодную конструкцию клапана. Не менее важное значение имеет эффективное взаимодействие штока запорного элемента и поплавка. Поэтому к конструкции рычагов предъявляются особые требования. Выполнение рычага с осью вращения в виде сектора позволяет создать рычаг с большой разницей длины плеч относительно оси вращения, что позволяет повысить надежность перекрытия седла при достижении жидкой средой заданного уровня в наполняемой емкости. Кроме того, соединение длинного плеча рычага с поплавком посредством гибкой тяги позволяет обеспечить вертикальное свободное перемещение поплавка в стакане и одновременно осевое вертикальное перемещение штока без перекосов, что повышает надежность работы наполнительного клапана. В ходе исследования была установлена зависимость перемещения штока от перемещения поплавка. Было установлено, что выполнение сектора оси рычага шириной, составляющей от 0,8 до 0,85 от ширины П-образной выемки штока, позволяет избежать застревания сектора в П-образной выемке, а расположение центра вращения сектора относительно оси штока на расстоянии, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины П-образной выемки штока, позволяет эффективно перемещать шток при изменении положения рычага относительно штока.

На фиг.1 представлен продольный разрез описываемого наполнительного поплавкового клапана и на фиг.2 - вид I по фиг.1.

Наполнительный поплавковый клапан содержит корпус 1 с вертикальным входным патрубком 2, выходным отверстием 3 и конусообразным седлом 4 внутри корпуса 1, расположенным напротив седла 4 запорным элементом, выполненным в виде эластичной мембраны 5 с утолщением в зоне взаимодействия с седлом 4. Подвижный в осевом направлении шток 6 запорного элемента размещен в кронштейне 7, который зафиксирован относительно корпуса 1 посредством накидной гайки 8, и кинематически соединен посредством рычага 9 с поплавком 10, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане 11, а последний установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса 1. В днище стакана 11 выполнено отверстие 12, в котором установлен поплавковый клапан 13 для сообщения внутренней полости стакана 11 с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости. Поплавок 10 установлен с возможностью перемещения относительно рычага 9 посредством регулировочного винта 14, на головке которого закреплен переходной кронштейн 15. На кронштейне 7 корпуса 1 клапана закреплена стойка 16 с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана 11, а на последнем выполнен профилированный выступ 17, посредством которого и надетого на них съемного зажима 18 стакан 11 зафиксирован относительно стойки 16. Мембрана 5 герметично по периметру закреплена на корпусе 1 посредством кронштейна 7 с накидной гайкой 8 с образованием в корпусе 1 со стороны седла полости 19, сообщенной с выходным отверстием 3 и через седло 4 с вертикальным входным патрубком 2. На одном конце рычага 9 выполнена профилированная ось 20, цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна 7 корпуса 1, а между цилиндрическими участками на оси 20 выполнен участок в поперечном сечении в виде сектора. В штоке 6 в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси 20 рычага 9, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора. Максимальная ширина S этого участка оси 20 составляет от 0,8 до 0,85 ширины S₁ П-образной выемки штока 6 и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока 6. Центр вращения сектора относительно штока 6 расположен от оси штока 6 на расстоянии L, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины S₁ П-образной выемки. На другом конце рычага 9 выполнено отверстие 21 и в этом отверстии 21 рычага 9 размещен кинематически соединенный с ним конец тяги 22, другой конец которой зафиксирован с возможностью регулировки длины тяги 22 в переходном кронштейне 15.

Наполнительный поплавковый клапан работает следующим образом.

В исходном положении, когда наполняемая жидкой средой, например водой, емкость пуста, поплавок 10 находится в нижнем своем положении в стакане 11, шток 6 находится в левом крайнем положении и седло 4 корпуса 1 открыто для поступления жидкой среды в наполняемую ею емкость (не показана). По входному патрубку 2 жидкая среда через седло 4 и выходное отверстие 3 поступает в наполняемую жидкой средой емкость. По мере наполнения емкости повышается уровень жидкой среды и при достижении жидкостью поплавкового клапана 13 последний поднимается и перекрывает отверстие 12 в днище стакана 11. При достижении жидкой средой верхнего среза стакана 11 жидкость начинает заполнять стакан 11. В результате поплавок 10 начинает всплывать, что вызывает перемещение рычага 9. Последний, вращаясь вокруг оси 20, вызывает вращение сектора этой оси. Сектор давит на стенку П-образной выемки штока 6, что вызывает его перемещение в сторону седла 4. Шток 6 давит на мембрану 5 и последняя постепенно, по мере всплывания поплавка 10, перемещается своим утолщенным участком в сторону седла 4 и в конечном итоге перекрывает выход из седла 4 жидкой среды в наполняемую емкость.

При опорожнении емкости жидкая среда из стакана 11 сливается через отверстие 12, поплавок 10 опускается, что вызывает обратное перемещение рычага 9 в исходное положение. Как следствие, сектор оси 20 поворачивается в противоположную сторону и, воздействуя на другую боковую стенку выемки штока 6, отодвигает его от седла 4. Под давлением жидкой средой и под действием собственных сил упругости мембрана 5 отходит от седла 4 и принимает свою первоначальную форму, освобождая выход из седла 4 для жидкой среды. Наполнение емкости жидкой среды повторяется, как это было описано выше.

Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике и коммунально-бытовом секторе для автоматического наполнения различного вида емкостей.