клапан

Формула изобретения

Клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, запорный элемент, взаимодействующий с седлом, стакан, установленный в заполняемой жидкостью емкости, при этом в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, и поплавок, расположенный с возможностью вертикального перемещения в стакане, причем входной патрубок корпуса клапана сообщен посредством гибкой трубы с установленным в стенке наполняемой емкости входным штуцером, а корпус клапана выполнен с возможностью закрепления на донном клапане спуска жидкой среды из емкости, отличающийся тем, что цилиндрическое седло выполнено в корпусе с образованием вокруг него кольцевой полости, сообщенной с входным патрубком, в корпусе на уровне среза цилиндрического седла концентрично последнему выполнен двухступенчатый кольцевой уступ, запорный элемент выполнен в виде эластичной плоской мембраны, диаметр которой соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа, эластичная мембрана уложена в корпусе на последний, на мембране в зоне взаимодействия с седлом на обратной относительно седла стороне закреплена мембранная втулка, в большей по диаметру ступени кольцевого уступа установлена крышка с выполненными в ее днище выступающим наружу соплом и на наружной боковой стенке - цилиндрическим фланцем, на внешней боковой поверхности корпуса концентрично седлу выполнена резьба, эластичная мембрана герметично прижата по периферии к уступу большего диаметра корпуса крышкой посредством накидной гайки, установленной на крышке с упором в цилиндрический фланец и навинченной на резьбу корпуса, при этом посредством эластичной мембраны полость крышки отделена от кольцевой полости корпуса, полость крышки сообщена через сопло с окружающим клапан пространством и через отверстие в мембране и мембранной втулке - с кольцевой полостью корпуса, крышка выполнена с двумя кронштейнами, при этом посредством одного из кронштейнов с возможностью поворота относительно крышки закреплен рычаг, на одном из концов которого установлена заслонка с возможностью перекрытия последней сопла крышки, а другой конец рычага кинематически соединен с тягой, на которой закреплен поплавок с возможностью перемещения относительно тяги, а посредством другого кронштейна на крышке закреплена короткой стороной Г-образная стойка, вертикальная длинная сторона которой выполнена с пилообразной гребенкой на ее боковой поверхности и на этой стороне стойки установлен стакан, причем на стакане вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал, на стенке которого выполнен выступающий внутрь канала шип и стойка пропущена через канал с возможностью перемещения стакана относительно стойки и посредством шипа, взаимодействующего с пилообразной гребенкой, фиксации стакана относительно стойки.

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, в частности, смывных бачков для унитаза.

Известен поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижным 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 конструкцию, 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 клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, запорный элемент, взаимодействующий с седлом, стакан, установленный в заполняемой жидкостью емкости, при этом в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, и поплавок, расположенный с возможностью вертикального перемещения в стакане, причем входной патрубок корпуса клапана сообщен посредством гибкой трубы с установленным в стенке наполняемой емкости входным штуцером, а корпус клапана выполнен с возможностью закрепления на донном клапане спуска жидкой среды из емкости (см. заявку Великобритании 2245910, 15.01.1992).

Данный клапан позволяет поддерживать строго определенный уровень жидкости в наполняемой емкости. Однако использование запорного элемента в виде штока, уплотняемого эластичной кольцевой манжетой и перемещаемого относительно седла клапана поплавком, ведет к необходимости использования достаточно большого поплавка для преодоления давления воды, поступающей через седла при наполнении емкости, а необходимость использования уплотнительных элементов на подвижном штоке ведет к снижению надежности работы клапана.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является повышение надежности работы клапана наполнительного.

Указанный технический результат достигается за счет того, что клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, запорный элемент, взаимодействующий с седлом, стакан, установленный в заполняемой жидкостью емкости, при этом в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, и поплавок, расположенный с возможностью вертикального перемещения в стакане, причем входной патрубок корпуса клапана сообщен посредством гибкой трубы с установленным в стенке наполняемой емкости входным штуцером, а корпус клапана выполнен с возможностью закрепления на донном клапане спуска жидкой среды из емкости, при этом цилиндрическое седло выполнено в корпусе с образованием вокруг него кольцевой полости, сообщенной с входным патрубком, в корпусе на уровне среза цилиндрического седла концентрично последнему выполнен двухступенчатый кольцевой уступ, запорный элемент выполнен в виде эластичной плоской мембраны, диаметр которой соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа, эластичная мембрана уложена в корпусе на последний, на мембране в зоне взаимодействия с седлом на обратной относительно седла стороне закреплена мембранная втулка, в большей по диаметру ступени кольцевого уступа установлена крышка с выполненными в ее днище выступающим наружу соплом и на наружной боковой стенке - цилиндрическим фланцем, на внешней боковой поверхности корпуса концентрично седлу выполнена резьба, эластичная мембрана герметично прижата по периферии к уступу большего диаметра корпуса крышкой посредством накидной гайки, установленной на крышке с упором в цилиндрический фланец и навинченной на резьбу корпуса, при этом посредством эластичной мембраны полость крышки отделена от кольцевой полости корпуса, полость крышки сообщена через сопло с окружающим клапан пространством и через отверстие в мембране и мембранной втулке с кольцевой полостью корпуса, крышка выполнена с двумя кронштейнами, при этом посредством одного из кронштейнов с возможностью поворота относительно крышки закреплен рычаг, на одном из концов которого установлена заслонка с возможностью перекрытия последней сопла крышки, а другой конец рычага кинематически соединен с тягой, на которой закреплен поплавок с возможностью перемещения относительно тяги, а посредством другого кронштейна на крышке закреплена короткой стороной Г-образная стойка, вертикальная длинная сторона которой выполнена с пилообразной гребенкой на ее боковой поверхности и на этой стороне стойки установлен стакан, причем на стакане вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал, на стенке которого выполнен подпружиненный относительно нее выступающий внутрь канала шип и стойка пропущена через канал с возможностью перемещения стакана относительно стойки и посредством шипа, взаимодействующего с пилообразной гребенкой, фиксации стакана относительно стойки.

Анализ работы различных конструкций клапанов показал, что можно добиться повышения надежности работы клапана путем упрощения его конструкции. Выполнение клапана с эластичной плоской мембраной, выполненной в виде диска, и установка мембраны на кольцевой уступ в зоне седла клапана позволяет упростить конструкцию клапана, отказаться от сложных пресс-форм для изготовления эластичной мембраны. Фиксация мембраны и крышки относительно корпуса одной накидной гайкой позволяет легко собирать и разбирать в случае необходимости клапан, например при ремонте клапана. В ходе производства легко контролировать качество пространственно простых конструкций. Выполнение кронштейна для установки стойки со стаканом и поплавком на крышке клапана позволяет создать полностью законченную автономную конструкцию клапана, которую легко установить в любом доступном месте наполняемой жидкостью емкости, например на одном из неподвижных элементов донного сливного клапана, что позволяет использовать данный клапан практически в емкостях с любым подводом к ним трубопровода для подачи жидкой среды. Как следствие, клапан собирают из простых по конструкции деталей с возможностью их быстрой замены, что позволяет создать надежное в эксплуатации устройство.

На фиг.1 представлен продольный разрез описываемого клапана, на фиг.2 - вид I на фиг.1, на фиг.3 представлена крышка клапана, на фиг.4 - общий вид клапана.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и цилиндрическим седлом 4, запорный элемент 5, взаимодействующий с седлом 4, стакан 6, установленный в заполняемой жидкостью емкости. В днище стакана 6 выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан 7 для сообщения внутренней полости стакана 6 с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, и поплавок 8, расположенный с возможностью вертикального перемещения в стакане 6. Входной патрубок 2 корпуса 1 клапана сообщен посредством гибкой трубы 9 с установленным в стенке наполняемой емкости входным штуцером 10, а корпус 1 клапана выполнен с возможностью закрепления на донном клапане 11 спуска жидкости из емкости. Цилиндрическое седло 4 выполнено в корпусе 1 с образованием вокруг него кольцевой полости 12, сообщенной с входным патрубком 2. В корпусе 1 на уровне среза цилиндрического седла 4 концентрично последнему выполнен двухступенчатый кольцевой уступ 13. Запорный элемент 5 выполнен в виде эластичной плоской мембраны (в виде диска), диаметр которой соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа 13. Эластичная плоская мембрана уложена в корпусе 1 на уступ 13. На мембране в зоне взаимодействия с седлом 4 на обратной относительно седла 4 стороне закреплена мембранная втулка 14. В большей по диаметру ступени кольцевого уступа 13 установлена крышка 15 с выполненными в ее днище выступающим наружу соплом 16 и на наружной боковой стенке - цилиндрическим фланцем 17. На внешней боковой поверхности корпуса 1 концентрично седлу 4 выполнена резьба. Эластичная плоская мембрана герметично прижата по периферии к уступу 13 большего диаметра корпуса 1 крышкой 15 посредством накидной гайки 18, установленной на крышке 15 с упором в цилиндрический фланец 17 и навинченной на резьбу корпуса 1. Посредством эластичной плоской мембраны полость крышки 15 отделена от кольцевой полости 12 корпуса 1, полость крышки 15 сообщена через сопло 16 с окружающим клапан пространством и через отверстие 19 в мембране и мембранной втулке 14 с кольцевой полостью 12 корпуса 1. Крышка 15 выполнена с двумя кронштейнами 20, 21, при этом посредством одного из кронштейнов 20 с возможностью поворота относительно крышки 15 закреплен рычаг 22, на одном из концов которого установлена заслонка 23 с возможностью перекрытия последней сопла 16 крышки 15, а другой конец рычага 22 кинематически соединен с тягой 24, на которой закреплен поплавок 8 с возможностью перемещения относительно тяги 24, а посредством другого кронштейна 21 на крышке 15 закреплена короткой стороной Г-образная стойка 25, вертикальная длинная сторона которой выполнена с пилообразной гребенкой 26 на ее боковой поверхности и на этой стороне стойки 25 установлен стакан 6. На стакане 6 вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал 27, на стенке которого выполнен выступающий внутрь канала шип, и стойка 25 пропущена через канал 27 с возможностью перемещения стакана 6 относительно стойки 25 и посредством шипа 28, взаимодействующего с пилообразной гребенкой 26, фиксации стакана 6 относительно стойки 25.

Клапан работает следующим образом.

В исходном положении, когда наполняемая жидкостью, например водой, емкость пуста, поплавок 8 находится в нижнем своем положении в стакане 6, рычаг 22 не прижимает заслонку 23 к соплу 16 и полость крышки 15 через сопло 16 сообщена с окружающим клапан пространством. В результате эластичная плоская мембрана не прижата к седлу 4 корпуса 1. Седло 4 открыто для поступления жидкости в наполняемую ею емкость (на чертеже не показано). По входному патрубку 2 жидкость через седло 4 поступает в кольцевую полость 12 и далее через выходной патрубок 3 поступает в наполняемую жидкостью емкость. По мере наполнения емкости повышается уровень жидкости, и при достижении жидкостью поплавкового клапана 7 последний поднимается и перекрывает отверстие в днище стакана 6. При достижении жидкостью верхнего среза стакана 6 жидкость начинает заполнять стакан 6. В результате поплавок 8 начинает всплывать, что вызывает через тягу 24 поворот рычага 22. Последний, поворачиваясь относительно крышки 15, перекрывает сопло 16 заслонкой 23. В результате жидкость, которая из входного патрубка 2 через кольцевую полость 12 и отверстие 19 в эластичной плоской мембране поступает в полость крышки 15, давит на мембранную втулку 14 и через нее на мембрану 5 с обратной стороны, что вызывает перемещение мембраны 5 в сторону седла 4 и мембрана постепенно, по мере всплывания поплавка 8, перемещается в сторону седла 4 и в конечном итоге перекрывает выход из седла 4 жидкости в наполняемую емкость.

При опорожнении емкости жидкость из стакана 6 сливается через отверстие в днище стакана 6, в котором установлен поплавковый клапан 7. Поплавок 8 опускается, что вызывает обратный поворот рычага 22 в исходное положение. Как следствие от поворота рычага 22 заслонка 23 отходит от сопла 16, открывая его. В результате давление в полости крышки 15 падает и под давлением жидкости во входном патрубке 2 и под действием собственных сил упругости эластичная мембрана отдавливается от седла 4, освобождая проход для жидкости. Наполнение емкости жидкостью повторяется, как это было описано выше.

Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике и коммунально-бытовом секторе для автоматического наполнения различного вида емкостей, например сливных бачков унитазов.