клапан с линейным приводом

Формула изобретения

1. Клапан с линейным приводом, содержащий корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, отличающийся тем, что связь штока привода с управляющим элементом выполнена посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе и клине, связанного со штоком привода, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно.

2. Клапан с линейным приводом по п.1, отличающийся тем, что он оснащен дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к машиностроению, в частности к арматуростроению. Оно может быть использовано для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.

Известны клапаны с линейным приводом, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, линейный привод.

В патенте РФ № 2143563, МПК F01D 17/10, F16K 31/143 описан пневмоклапан, содержащий корпус с седлом, клапан с уплотнителем (управляющим элементом), проточную часть, поршневой пневмопривод (линейный привод) с щелевым уплотнением поршня и штока, установленный непосредственно в проточную часть и управляемый с помощью рабочей среды.

В патенте РФ № 30908, МПК F16K 1/12 описан запорный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган (управляющий элемент) с пневмоприводом (линейным приводом), выполненным в виде размещенного в силовой полости, образованной в корпусе, поршня и взаимодействующего с ним штока.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является золотниковый клапан, описанный в патенте WO 02/086361 A1 F16K 1/12, 17.04.2002. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, привод (линейный привод), рычаг для перемещения герметизирующей трубы (управляющего элемента).

Данный клапан достаточно надежен, однако связь линейного привода с управляющим элементом посредством рычага накладывает на конструкцию клапана существенное ограничение, а именно, ось линейного привода должна быть параллельна оси управляющего элемента. В противном случае происходит увеличение нагрузки на шарнир, вокруг которого поворачивается рычаг, в результате чего данный шарнир быстро изнашивается, а клапан перестает выполнять свое функциональное назначение, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении надежности клапана.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения - повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений, за счет применения предлагаемой связи между штоком привода и управляющим элементом, исключающей влияние шарнира на надежность клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане с линейным приводом, содержащим корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, связь штока привода с управляющим элементом выполнена посредством клинового механизма образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе и клине, связанного со штоком привода, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно.

Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемому изобретению и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана с линейным приводом реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемое изобретение представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.

Суть предлагаемого изобретения поясняется на нижеследующих фигурах.

На фиг.1 изображено устройство клапана с линейным приводом в разрезе.

Клапан с линейным приводом (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 11 и выходной 12 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 10 привода. Шток 10 привода посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе 3 и клине 9, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полости линейного привода 2.

Клапан работает следующим образом. В полость 11 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 10 привода посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе 3 и клине 9, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полости 11 и 12. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 7 и подаче управляющей среды в патрубок 8 поршень 6 со штоком 10 привода совершает поступательное движение и посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе 3 и клине 9, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 11 входного патрубка перетекает в полость 12 выходного патрубка. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7 поршень 6 со штоком 10 привода совершает поступательное движение и возвращает клин 9 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 11 и 12 разобщаются.

Именно такая конструкция клапана с линейным приводом, содержащая корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, а связь штока привода с управляющим элементом выполнена посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе и клине, связанного со штоком привода, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, обеспечивает технический результат, направленный на повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений.

Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.2 изображено устройство клапана с линейным приводом в разрезе с третьим дополнительными патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом.

Клапан с линейным приводом с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 11 и выходные 12, 13 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 14, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 10 привода. Шток 10 привода посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе 3 и клине 9, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полости линейного привода 2.

Клапан работает следующим образом. В полость 11 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 10 привода посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе 3 и клине 9, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полость 11 от полостей 12, 13 и соединяет между собой полости 12 и 13. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 7 и подаче управляющей среды в патрубок 8 поршень 6 со штоком 10 привода совершает поступательное движение и посредством клинового механизма, образованного наклонными поверхностями на управляющем элементе 3 и клине 9, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 14. Рабочая среда из полости 11 входного патрубка перетекает в полость 12 выходного патрубка, полости 11 и 12 отделяются от полости 13. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7, поршень 6 со штоком 10 привода совершает поступательное движение и возвращает клин 9 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 12 и 13 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 11.

Для проверки работоспособности клапан с линейным приводом был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием посторонних включений. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана с линейным приводом описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40X13, 08Х18Н10Т. Реализация клапана с линейным приводом возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемого изобретения способствуют повышению надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений.