донный клапан с пневмоприводом

Формула изобретения

1. Донный клапан с пневмоприводом, содержащий основание в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива-налива цистерны, поршень с уплотнением на наружной цилиндрической поверхности, соединенный жестко с основанием через шток, запорный элемент, выполненный в виде цилиндрического стакана, надетого на поршень с возможностью движения к седлу в проходе и обратно с образованием герметичной полости между дном запорного элемента и торцом поршня, сообщающейся через каналы в штоке и основании с источником управляющей среды (сжатым воздухом), винтовую пружину сжатия, поджимающую запорный элемент к седлу в проходе основания, отличающийся тем, что клапан снабжен дополнительно ручным дублирующим приводом и опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности, причем винтовая пружина сжатия выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента и опорной плитой, а ручной дублирующий привод выполнен в виде соединенных между собой кинематически приводного вала и запорного элемента посредством троса с возможностью наматывания его на приводной вал, причем последний соединен с основанием с возможностью поворота относительно своей геометрической оси.

2. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что опорная плита установлена соосно запорному элементу на расстоянии от него, препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане.

3. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что приводной вал установлен в радиальном отверстии, выполненном в основании.

4. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что ветви троса, соединенные с запорным элементом и приводным валом, ориентированы от них соответственно к центральному и периферийному сквозным отверстиям, выполненным в опорной плите, в которых расположен трос.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, к трубопроводной арматуре, к пневмоприводным донным клапанам, устанавливаемым на транспортных автоцистернах.

Известен донный клапан (см. RU, патент № 2179680, МПК⁷ F 16 K 27/07 от 10 апреля 2000 г.), содержащий запорный элемент в виде полого цилиндра со штоком, соединенным кинематически с фасонным валом ручного привода. Днище запорного элемента выполнено с приливом с гнездом, выполняющим функцию подпятника для штока.

Кроме того, клапан снабжен устройством для фиксации запорного элемента в двух крайних положениях.

Недостаток клапана заключается в сложности конструкции, в его значительных массе и габаритов, которые обусловлены особенностью конструкции его привода.

Известен другой донный клапан с пневматическим приводом (см. патент 4009862, США, МПК F 16 K 31/122, Н. КЛ. 251-63 от 22 августа 1975 г.). Клапан содержит поршень, жестко закрепленный на основании посредством штока с центральным каналом для подачи управляющего воздуха в надпоршневую замкнутую полость, образованную подвижно расположенным на поршне дном и стенками стаканообразного запорного элемента. На штоке расположена цилиндрическая винтовая пружина сжатия, один конец которой упирается в поршень, а другой - в отбортованную во внутрь кромку запорного элемента, поджимая его эластичным уплотнением к седлу в проходе клапана.

Недостаток пневмоприводного донного клапана заключается в сложности его конструкции, которая (сложность) обусловлена в частности тем, что запорный элемент выполнен составным и содержит полый цилиндр, крышку и уплотнительный элемент на торце полого цилиндра. Сопрягаемые цилиндрические поверхности запорного элемента, контактирующие с уплотнениями на неподвижном поршне и с поверхностью штока, требуют жесткой соосности и минимальных допусков на обработку и должны быть обработаны с одной установки, т.е. изготовление клапана предполагает наличие на предприятии высокого уровня технологической подготовки и, следовательно, более значительные затраты и высокую себестоимость его изготовления.

Еще одним недостатком клапана является отсутствие в его конструкции ручного дублирующего привода, который является обязательным для условий его эксплуатации как донного клапана с пневмоприводом, устанавливаемого на автоцистерне для транспортировки нефтепродуктов.

Из известных донных клапанов наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и выполняемой функции является пневмоприводной донный клапан по патенту США № 4009862.

Задачами изобретения являются создание более простого по конструкции, более технологичного, с улучшенными характеристиками по массе и габаритам, с ручным дублирующим приводом, пригодного для условий изготовления на собственном предприятии и удовлетворяющего запросы потребителей донного клапана.

Поставленные задачи решаются тем, что в известном донном клапане с пневмоприводом, содержащем основание в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива - налива цистерны, поршень с уплотнением на наружной цилиндрической поверхности, соединенный жестко с основанием через шток, запорный элемент, выполненный в виде цилиндрического стакана, надетого на поршень с возможностью движения к седлу в проходе и обратно с образованием герметичной полости между дном запорного элемента и торцом поршня, сообщающейся через каналы в штоке и основании с источником управляющей среды (сжатым воздухом), винтовую пружину сжатия, поджимающую запорный элемент к седлу в проходе основания, он (клапан) снабжен дополнительно ручным дублирующим приводом и опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности, причем винтовая пружина сжатия выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента и опорной плитой, а ручной дублирующий привод выполнен в виде соединенных между собой кинематически приводного вала и запорного элемента посредством троса с возможностью наматывания его на приводной вал, причем последний соединен с основанием с возможностью поворота относительно своей геометрической оси.

Опорная плита установлена соосно запорному элементу на расстоянии от него, не препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане.

Приводной вал установлен в радиальном отверстии, выполненным в основании.

Ветви троса, соединенные с запорным элементом и приводным валом, ориентированы от них соответственно к центральному и периферийному сквозным отверстиям, выполненным в опорной плите, через которые пропущен трос.

Снабжение конструкции клапана опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности и соосно ему на расстоянии от него, не препятствующим его максимальному ходу при открытии прохода в клапане, позволило разместить между плоским дном запорного элемента и опорной плитой винтовую коническую пружину сжатия, обладающую необходимой жесткостью, высотой и максимальным ходом при ее сжатии, т.е. способствующей минимальным габаритам и массе конструкции клапана.

Наличие в конструкции клапана опорной плиты позволило встроить в него без увеличения его габаритов и массы ручной дублирующий привод, приводной вал которого установлен с возможностью вращения в радиальном отверстии основания и наматывания при этом на него троса, проходящего через отверстия в опорной плите и выполняющей функцию опоры для подвижного троса с целью подъема от седла в проходе основания запорного элемента и открытия прохода в донном клапане например, в аварийной ситуации.

На приведенных чертежах иллюстрируется в качестве примера реализация предполагаемого изобретения “Донный клапан с пневмоприводом”, подтверждающий возможность промышленного применения его при использовании всей совокупности признаков, где на фиг.1 - общий вид клапана в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А основания клапана.

Донный клапан содержит основание 1, выполненное в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива-налива цистерны 2, криволинейный патрубок 3 присоединенный соосно основанию 1 к цистерне 2 при помощи крепежа 4. Основание 1 в проходе снабжено уплотнительным эластичным седлом 5, на которое кромкой опирается запорный элемент 6, выполненный в виде цилиндрического стакана.

Расположение эластичного седла 5 на основании 1 в проходе клапана позволило упростить конструкцию запорного элемента 6 и клапана в целом, выполнить запорный элемент 6 из одной неразъемной детали.

Во внутренней полости запорного элемента 6 соосно ему установлен поршень 7, соединенный с основанием 1 жестко через шток 8. Поршень уплотнен своей наружной цилиндрической поверхностью герметично эластичным кольцом 9 относительно внутренней цилиндрической поверхности запорного элемента 6 и образует герметичную полость “а”, сообщающуюся через канал “b” в штоке 8 и канал “с” в основании 1 с источником управляющей среды - сжатым воздухом от автомобильного компрессора (на чертеже не показано).

Клапан снабжен опорной плитой 10, установленной на шпильках 11 и закрепленной жестко посредством гаек 12 относительно основания 1 над запорным элементом 6 параллельно его донной поверхности. Винтовая пружина сжатия 13 выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента 6 и опорной плитой 10, установленной соосно запорному элементу 6 на расстоянии от него, не препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане. Клапан снабжен также ручным дублирующим приводом, содержащим приводной вал 14, который посредством троса 15 соединен кинематически с запорным элементом 6. Приводной вал установлен в радиальном отверстии “d” основания 1 с возможностью поворота относительно своей оси при воздействии руки оператора на рукоятку 16, соединенную с валом 14, и наматывания троса 15 на вал 14. Вал 14 застопорен от осевого перемещения относительно основания 1, герметично уплотнен в отверстии “d”.

Ветвь “е” троса 15, соединенная с запорным элементом 6, направлена по оси прохода к центральному отверстию 17 в опорной плите 10, а другая ветвь “f” троса 15, соединенная с приводным валом 14, направлена к периферийному отверстию 18 в опорной плите 10. Трос 15 проходит, таким образом, через отверстия 17, 18 в плите 10, которая для троса 15 выполняет функцию опоры, как и для пружины 13. Относительно отверстия “d” приводной вал 14 уплотнен эластичным кольцом 19.

Клапан работает следующим образом.

В нормальном положении проход в клапане закрыт, т.е. запорный элемент 6 кромкой поджат пружиной 13 к седлу 5 в проходе. Для открытия прохода в клапане подают управляющую среду (сжатый воздух) в полость “а” между поршнем 7 и дном запорного элемента 6 через канал “с” в основании 1 и канал “b” в штоке. 8. Под действием избыточного давления воздуха запорный элемент, преодолевая усилие пружины 13 и гидростатическое давление столба жидкости в цистерне, поднимается над седлом 5 в проходе, и жидкая среда через проход в основании 1 стекает в патрубок 3.

В аварийной ситуации, когда возникает необходимость открыть проход в клапане, используют ручной дублирующий привод. Для этого оператор поворачивает рукоятку 16 вала 14, трос 15 наматывается на вал 14 и тянет за собой запорный элемент 6, преодолевая сопротивление пружины 13 и жидкой среды в цистерне 2. Запорный элемент 6 поднимается над седлом 5 в проходе основания 1 и жидкость выливается из цистерны 2 через патрубок 3.