наполнительный поплавковый клапан

Формула изобретения

Наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством двух рычагов с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, 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 стакан установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта, на головке которого закреплен кронштейн с осью, на корпусе 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, запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, причем мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости, сообщенной с боковым выходным патрубком и через седло с горизонтальным входным патрубком, шток расположен в кронштейне, один из рычагов выполнен ступенчатым, одна из ступеней этого рычага посредством шарнира закреплена на кронштейне корпуса, во второй ступени рычага выполнено вилкообразное отверстие, в котором с возможностью перемещения вдоль него размещена ось закрепленного на головке регулировочного болта кронштейна, а в первой ступени этого рычага, соединенной с кронштейном корпуса, выполнено продолговатое отверстие, в котором размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось, выполненная консольно на конце второго рычага, при этом на другом конце этого рычага консольно выполнена профилированная ось, цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса, а между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора в поперечном сечении оси, в штоке в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси второго 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, при этом продолговатое и вилкообразное отверстия ступенчатого рычага выполнены параллельно друг другу и расстояние между продольными осями этих отверстий составляет 1,25 - 1,35 от ширины этих отверстий.

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 горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, 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. патент Швейцарии 505948, кл. Р 16 К 31/18, 15.04.1970).

Данный наполнительный клапан позволяет поддерживать строго определенный уровень жидкости в наполняемой емкости. Однако данный клапан не позволяет регулировать положение поплавка относительно стакана и положение стакана относительно корпуса клапана, что сужает возможности данного наполнительного клапана. Кроме того, клапан имеет достаточно сложную систему наполнения стакана жидкой средой, которой наполняют емкость, что может привести к запаздыванию срабатывания 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 горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, 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 стакан установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта, на головке которого закреплен кронштейн с осью, на корпусе 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, запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, причем мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости, сообщенной с боковым выходным патрубком и через седло с горизонтальным входньм патрубком, шток расположен в кронштейне, один из рычагов выполнен ступенчатым, одна из ступеней этого рычага посредством шарнира закреплена на кронштейне корпуса, во второй ступени рычага выполнено вилкообразное отверстие, в котором с возможностью перемещения вдоль него размещена ось закрепленного на головке регулировочного болта кронштейна, а в первой ступени этого рычага, соединенной с кронштейном корпуса, выполнено продолговатое отверстие, в котором размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось, выполненная консольно на конце второго рычага, при этом на другом конце этого рычага консольно выполнена профилированная ось цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса, а между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора в поперечном сечении оси, в штоке в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси второго 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, при этом продолговатое и вилкообразное отверстия ступенчатого рычага выполнены параллельно друг другу и расстояние между продольными осями этих отверстий составляет от 1,25 до 1,35 от ширины этих отверстий.

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. Выполнение штока с П-образной выемкой в средней части штока в сочетании с расположением в этой выемке оси, 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 одного из рычагов ступенчатой формы с продолговатыми отверстиями, причем расстояние между продольными осями этих отверстий составляет от 1,25 до 1,35 от ширины этих отверстий, и выполнение сочлененного с ним второго рычага с консольно выполненными осями позволяет обеспечить вертикальное свободное перемещение поплавка в стакане и одновременно осевое горизонтальное 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 второго рычага шириной, составляющей от 0,8 до 0,85 от ширины П-образной выемки штока, позволяет избежать застревания сектора в П-образной выемке, 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 второго рычага.

На фиг.1 представлен продольный разрез описываемого наполнительного поплавкового клапана, на фиг.2 - вид I по фиг.1 (увеличено).

Наполнительный поплавковый клапан содержит корпус 1 с горизонтальным входным патрубком 2, боковым выходным патрубком 3 и конусообразным седлом 4 внутри корпуса 1, расположенным напротив седла 4 запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток 5 которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов 6, 7 с поплавком 8, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане 9, а в днище стакана 9 выполнено отверстие 10, в котором установлен поплавковый клапан 11 для сообщения внутренней полости стакана 9 с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости. Стакан 9 установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса 1. Поплавок 8 установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта 12, на головке которого закреплен кронштейн 13 с осью 14. На корпусе 1 клапана закреплена стойка 15 с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана 9, а на последнем выполнен профилированный выступ 16, посредством которого и надетого на них съемного зажима 17 стакан 9 зафиксирован относительно стойки 15. Запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны 18 с утолщением в зоне взаимодействия с седлом 4. Мембрана 18 герметично по периметру закреплена на корпусе 1 посредством кронштейна 19 с накидной гайкой 20 с образованием в корпусе 1 со стороны седла 4 полости 21, сообщенной с боковым выходным патрубком 3 и через седло 4 с горизонтальным входным патрубком 2. Шток 5 расположен в кронштейне 19. Один из рычагов 6 выполнен ступенчатым. Одна из ступеней этого рычага посредством шарнира 22 закреплена на кронштейне 19 корпуса 1. Во второй ступени рычага 6 выполнено вилкообразное отверстие 23, в котором с возможностью перемещения вдоль него размещена ось 14 закрепленного на головке регулировочного болта 12 кронштейна 13. В первой ступени рычага 6, соединенной с кронштейном 19 корпуса 1, выполнено продолговатое отверстие 24, в котором размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось 25, выполненная консольно на конце второго рычага 7, при этом на другом конце рычага 7 консольно выполнена профилированная ось 26, цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна 19 корпуса 1, а между цилиндрическими участками на оси 26 выполнен участок в поперечном сечении в виде сектора. В штоке 5 в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси второго рычага 7, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора. Максимальная ширина S этого участка оси 26 составляет от 0,8 до 0,85 ширины S₁ П-образной выемки штока 5 и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока 5. Центр вращения сектора относительно штока 5 расположен от оси штока 5 на расстоянии L, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины S₁ П-образной выемки. Продолговатое 24 и вилкообразное 23 отверстия ступенчатого рычага 6 выполнены параллельно друг другу, и расстояние L₁ между осями этих отверстий 24, 23 составляет от 1,25 до 1,35 от ширины S₂ этих отверстий 24, 23.

Наполнительный поплавковый клапан работает следующим образом.

В исходном положении, когда наполняемая жидкой средой, например водой, емкость пуста, поплавок 8 находится в нижнем своем положении в стакане 9, шток 5 находится в левом крайнем положении и седло 4 корпуса 1 открыто для поступления жидкой среды в наполняемую ею емкость (на чертеже не показана). По входному патрубку 2 жидкая среда через седло 4 и выходной патрубок 3 поступает в наполняемую жидкой средой емкость. По мере наполнения емкости повышается уровень жидкой среды и при достижении жидкостью поплавкового клапана 11, последний поднимается и перекрывает отверстие 10 в днище стакана 9. При достижении жидкой средой верхнего среза стакана 9 жидкость начинает заполнять стакан 9. В результате поплавок 8 начинает всплывать, что вызывает перемещение рычага 6 и связанного с ним кинематически второго рычага 7. Последний, вращаясь вокруг оси 26, вызывает вращение сектора оси 26. Сектор давит на стенку П-образной выемки штока 5, что вызывает его перемещение в сторону седла 4. Шток 5 давит на мембрану 18 и последняя постепенно, по мере всплывания поплавка 8, 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 9 сливается через отверстие 10, поплавок 8 опускается, что вызывает обратное перемещение рычагов 6 и 7 в исходное положение. Как следствие, сектор оси 26 поворачивается в противоположную сторону и, воздействуя на другую боковую стенку выемки штока 5, отодвигает его от седла 4. Под давлением жидкой среды и под действием собственных сил упругости мембрана 18 отходит от седла 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.