Полушаровой клапан
Изобретение относится к арматуростроению, в частности к полушаровым клапанам и предназначено для открывания и закрывания канала текучей среды, протекающей по трубопроводу через полушаровой клапан, установленный в нем. Полушаровой клапан содержит корпус, включающий в себя полусферическую полость, переходящую в отверстие для сборки. В корпусе напротив отверстия для сборки выполнено отверстие для штока. Последнее соединяет упомянутую полость с внешним пространством. Первое соединительное отверстие наклонено относительно оси отверстия для штока. Третье соединительное отверстие выполнено, по меньшей мере, в одном из множества положений, разнесенных в горизонтальной плоскости на углы 90°, 180° и 270° от первого соединительного отверстия вокруг оси отверстия для штока. Корпус имеет внешний контур полусферической формы. В полости корпуса через отверстие для сборки помещен полусферический шаровой сегмент с возможностью поворота для переключения между положением открывания и положением закрывания. В положении открывания первое соединительное отверстие открыто. В положении закрывания первое соединительное отверстие блокировано. Шаровой сегмент имеет канал. Этот канал соединяется с первым соединительным отверстием в положении открывания и выполнен наклоненным относительно оси отверстия для штока. Шток выполнен как единое целое с шаровым сегментом и соединяет регулирующий рычаг снаружи корпуса и шаровой сегмент. Шток проходит вдоль отверстия для штока. Крышка корпуса имеет второе соединительное отверстие. Последниее соединяется с каналом шарового сегмента. Крышка сочленяется с корпусом для закрывания полости со стороны отверстия для сборки. Уплотнение размещено между внешней поверхностью шарового сегмента и внутренней стенкой корпуса. Внешняя поверхность шарового сегмента и внутренняя стенка корпуса выполнены, по существу, соответствующими друг другу. Уплотнение выполнено как единое целое в виде одной детали. Уплотнение имеет фланец, изогнутый наружу с возможностью фиксированного введения между корпусом и крышкой корпуса и жестко фиксированный корпусом и крышкой корпуса. Диаметр канала соответствует диаметру первого соединительного отверстия, второго соединительного отверстия и третьего соединительного отверстия. Изобретение направлено на уменьшение размеров шарового сегмента полушарового клапана, а также на повышение надежности его работы за счет того, что, когда канал в трубопроводе блокирован, протекающая по каналу текучая среда не оказывается заключенной в канале шарового сегмента, а также за счет отсутствия в зазоре между шаровым сегментом и корпусом мертвой зоны. 1 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к полушаровому клапану, в частности к полушаровому клапану, устанавливаемому в трубопроводе для открывания и закрывания канала текучей среды, протекающей в трубе.
Описание предшествующего уровня техники
В типичном случае, шаровой клапан, установленный в трубопроводе, регулирует течение жидкости в трубопроводе. Шаровой клапан открывает и закрывает канал текучей среды, протекающей в трубопроводе, за счет поворота шара в седле клапана, предусмотренном внутри корпуса.
В соответствии с типом приведения в действие, шаровой клапан может быть выполнен с ручным приводом или с электроприводом. Шаровой клапан, регулирующий текучую среду, протекающую в трубопроводе, посредством шара, широко применяется в различных кондиционерах воздуха, в автоматически открывающемся и закрывающемся клапане или при защите регулирующего клапана, при защите различных гидравлических механизмов или механических устройств, средств водоснабжения и горячего водоснабжения, а также в торговых автоматах.
Хорошо известно, что шаровой клапан можно применять для имеющих разные размеры и конструкции труб и резервуаров для жидкости. В большинстве случаев, например, вокруг шара, т.е. между шаром и внутренней стенкой корпуса, не должен образовываться зазор или мертвая зона, где скапливается жидкость. Если зазор образуется, текучая среда может попасть в этот зазор во время процесса открывания и/или закрывания клапана, а другая текучая среда, проходящая через шаровой клапан, может загрязниться текучей средой, остающейся в упомянутом зазоре или мертвой зоне. Вместе с тем, трудно предотвратить образование зазора или мертвой зоны между шаром и внутренней стенкой корпуса, потому что обязательными особенностями изготовления шарового клапана являются точная сборка и поддержание высоконадежного гидравлического уплотнения, когда течение текучей среды блокировано, и обеспечение относительно небольшого рабочего крутящего момента во время открывания и/или закрывания канала.
В материалах полезной модели Республики Корея №0269119 описан шар, который открывает и закрывает канал, поворачиваясь в паре седел клапана, установленных во впускном соединительном отверстии и выпускном соединительном отверстии, образованных в корпусе, вследствие срабатывания регулирующего рычага. В этом случае проявляется особенность, заключающаяся в поддержании высоконадежного гидравлического уплотнения между седлом клапана и шаром. Вместе с тем, поскольку между шаром и внутренней стенкой корпуса образуется зазор или мертвая зона, когда клапан закрыт, текучая среда оказывается заключенной в канале внутри шара, так что эта текучая среда попадает в зазор между шаром и внутренней стенкой корпуса и оседает в упомянутом зазоре или мертвой зоне.
В патенте Германии №9408156-U1 описан полушаровой клапан, имеющий уплотнение, полностью покрывающее внутреннюю стенку корпуса, ограничивающую полусферическую полость, в которой размещен шаровой сегмент, имеющий выполненный в нем канал, соосный с соединительным отверстием, выполненным в корпусе. Уплотнение, выполненное из политетрафторэтилена (ПТФЭ), предотвращает оседание текучей среды, попадающей между шаром и внутренней стенкой клапана. Вместе с тем, когда уплотнение оказывается поврежденным, весь комплект уплотнения нужно заменять новым. Кроме того, когда канал блокирован, текучая среда, проходящая через канал в шаре, оказывается заключенной в этом канале внутри шара.
В материалах полезной модели Республики Корея №0138535 также описан полушаровой клапан. Этот полушаровой клапан включает в себя корпус, в котором выполнены полость, впускное соединительное отверстие и выпускное соединительное отверстие, а также включает в себя полусферический шаровой сегмент, размещенный в полости корпуса с возможностью поворота между положениями открывания и закрывания, в которых впускное соединительное отверстие и выпускное соединительное отверстие соответственно соединены и разъединены, и имеющий канал для соединения впускного соединительного отверстия и выпускного соединительного отверстия в положении открывания, а также крышку, расположенную в нижней части корпуса, для закрывания полости. Когда шаровой сегмент расположен в положении закрывания, пара уплотнительных элементов, каждый из которых имеет куполообразную нижнюю часть для закрывания впускного соединительного отверстия и выпускного соединительного отверстия, сочленены с областью внешней поверхности шарового сегмента, по существу, перпендикулярной оси канала. Вместе с тем, в этом полушаровом клапане образуется зазор между внешней поверхностью шарового сегмента, которая не сочленена с уплотаительным элементом, и корпусом, так что текучая среда попадает в упомянутый зазор, когда шаровой сегмент поворачивают, чтобы открыть или закрыть канал. Кроме того, когда канал блокирован, текучая среда, проходящая через канал в шаровом сегменте, оказывается заключенной в этом канале. Жидкость, заключенная в канале внутри шарового сегмента, попадает в зазор между внешней поверхностью шарового сегмента и корпусом и скапливается в упомянутом зазоре. Помимо этого, поскольку нужно предусмотреть уплотнительный элемент на внешней поверхности шарового сегмента, увеличивается размер этого шарового сегмента.
В вышеописанном полушаровом клапане размер шарового сегмента велик, и возникает проблема, заключающаяся в том, что текучая среда, протекающая в трубопроводе, оказывается заключенной в канале шарового сегмента, когда канал трубопровода блокирован. В процессе поворота шара в положение открывания или закрывания, текучая среда, проходящая через канал в шаровом сегменте, попадает в зазор или мертвую зону между корпусом и внутренней стенкой шара, остается и скапливается в нем. Таким образом, когда шаровой сегмент поворачивают посредством регулирующего рычага, подсоединяемого посредством штока, открывание и/или закрывание шарового сегмента не является плавным, вследствие чего при эксплуатации полушарового клапана возникает соответствующая проблема. Кроме того, поскольку текучая среда, первоначально протекающая через трубопровод, остается в зазоре или в мертвой зоне между корпусом и шаровым сегментом, в случае, если через трубопровод транспортируется текучая среда, имеющая отличающееся физическое свойство или отличающийся цвет, эта текучая среда, имеющая отличающееся физическое свойство или отличающийся цвет, смешивается с первоначальной текучей средой, остающейся в зазоре или в мертвой зоне между внутренней стенкой корпуса и шаровым сегментом, так что физиологическое свойство или цвет текучей среды, транспортируемой позже, изменяется. Таким образом, в трубопроводе, на котором установлен обычный полушаровой клапан, когда приходится транспортировать текучую среду, имеющую отличающееся физическое свойство или отличающийся цвет, через трубопровод, по которому осуществили транспортировку первоначальной текучей среды, и эта первоначальная текучая среда остается в зазоре или мертвой зоне между внутренней стенкой корпуса и шаровым сегментом, приходится сталкиваться с такими неудобствами, как разборка полушарового клапана, установленного в трубопроводе, обязательное удаление текучей среды, остающейся в зазоре или в мертвой зоне между внутренней стенкой корпуса и шаровым сегментом, а также повторная сборка полушарового клапана, и лишь после этого через трубопровод можно транспортировать текучую среду, имеющую отличающееся физическое свойство или отличающийся цвет.
Краткое изложение сущности изобретения
Чтобы решить вышеупомянутые и другие проблемы, в настоящем изобретении предложен полушаровой клапан, который подлежит установке в трубопроводе и выполнен с возможностью уменьшения размера шарового сегмента, предотвращения скопления текучей среды, протекающей в трубопроводе, в канале, выполненном в шаровом сегменте, при блокировке канала в трубопроводе, и при этом обеспечивается не только предотвращение образования мертвой зоны, но и полное уплотнения зазора между шаровым сегментом и внутренней стенкой корпуса посредством прокладки для предотвращения скапливания в зазоре текучей среды, транспортируемой по трубопроводу, вследствие чего реализуется идея свободного проходного сечения, в соответствии с которой нет разницы между количеством текучей среды, поступающей внутрь через впускное отверстие полушарового клапана, и количеством текучей среды, выпускаемой из него через выпускное отверстие.
Поставленная задача решается посредством полушарового клапана, содержащего корпус, включающий в себя полусферическую полость, переходящую в отверстие для сборки, отверстие для штока, выполненное в корпусе напротив отверстия для сборки, для соединения полости и внешнего пространства, первое соединительное отверстие, наклоненное относительно оси отверстия для штока, и третье соединительное отверстие, выполненное, по меньшей мере, в одном из множества положений, разнесенных в горизонтальной плоскости на углы 90°, 180°, и 270° от первого соединительного отверстия вокруг оси отверстия для штока, и имеющий внешний контур полусферической формы; полусферический шаровой сегмент, помещенный в полость корпуса через отверстие для сборки с возможностью поворота для переключения между положением открывания, в котором первое соединительное отверстие открыто, и положением закрывания, в котором первое соединительное отверстие блокировано, и имеющий канал, соединяемый с первым соединительным отверстием в положении открывания и выполненный наклоненным относительно оси отверстия для штока, шток, выполненный как единое целое с шаровым сегментом и соединяющий регулирующий рычаг снаружи корпуса и шаровой сегмент и проходящий вдоль отверстия для штока, крышку корпуса, имеющую второе соединительное отверстие, соединяемое с каналом шарового сегмента, и сочленяемую с корпусом для закрывания полости со стороны отверстия для сборки, и уплотнение, размещенное между внешней поверхностью шарового сегмента и внутренней стенкой корпуса, причем внешняя поверхность шарового сегмента и внутренняя стенка корпуса выполнены, по существу, соответствующими друг другу, и уплотнение выполнено как единое целое в виде одной детали, при этом уплотнение имеет фланец, изогнутый наружу с возможностью введения между корпусом и крышкой корпуса и жестко фиксированный корпусом и крышкой корпуса, а диаметр канала соответствует диаметру первого соединительного отверстия, второго соединительного отверстия и третьего соединительного отверстия.
Затвор клапана, соответствующего настоящему изобретению, может иметь форму, по существу, полусферического шарового сегмента или коническую или цилиндрическую форму
В предпочтительном варианте, между шаровым сегментом и корпусом не образуется зазор или мертвая зона.
Уплотнение представляет собой прокладку, имеющую отверстие в положении, в котором образовано первое соединительное отверстие, и непосредственно контактирующую как с внешней поверхностью шарового сегмента, так и с внутренней стенкой корпуса. Поэтому зазор между шаровым сегментом и корпусом можно полностью уплотнить, так что в полушаровом клапане не будет полости, и текучая среда не будет попадать в зазор внутри трубопровода и не будет оседать в этом зазоре. Прокладка обуславливает равномерный крутящий момент при повороте во всей открываемой или закрываемой части без увеличения усилия открывания или усилия закрывания. Прокладка выполнена из политетрафторэтилена путем формования фольги.
Канал в шаровом сегменте наклонен относительно штока под углом, находящимся в диапазоне 30°-60°. В предпочтительном варианте, канал наклонен под углом примерно 45°.
Первое соединительное отверстие корпуса и второе соединительное отверстие крышки корпуса выполнены соосными. Второе соединительное отверстие крышки корпуса имеет центральную ось, расположенную под углом примерно 90° относительно центральной оси первого соединительного отверстия. Второе соединительное отверстие крышки корпуса выполнено соосным со штоком.
Наклон второго соединительного отверстия, находящегося в крышке корпуса, определяется в соответствии с использованием полушарового клапана согласно настоящему изобретению. Поэтому, когда предусматривается линейное движение текучей среды, первое соединительное отверстие и второе соединительное отверстие выполняют соосными. Следует отметить, что, когда крышку корпуса поворачивают на 180°, ось второго соединительного отверстия оказывается перпендикулярной оси первого соединительного отверстия, так что можно получить полушаровой клапан углового типа. Когда полушаровой клапан, соответствующий настоящему изобретению, используют в качестве выпускного клапана в резервуаре или с аналогичной целью, второе соединительное отверстие может быть выполнено соосным относительно штока.
Согласно изобретению реализуется многоходовой распределитель. В наиболее предпочтительном варианте третье соединительное отверстие предусмотрено в положении, повернутом на 180°. Когда клапан не используется в качестве многоходового распределителя, третье соединительное отверстие закупорено уплотнительной крышкой, установленной в третьем соединительном отверстии, и дополнительно содержит кольцевое уплотнение, предусмотренное между уплотнительной крышкой и шаровым сегментом и имеющее диаметр, превышающий диаметр канала.
Корпус имеет внешний контур полусферической формы и содержит втулку, в которой выполнено отверстие для штока.
В крышке корпуса выполнена круговая канавка, а круговой буртик, размещаемый в канавке крышки корпуса, предусмотрен в концевой части шарового сегмента со стороны крышки корпуса. Таким образом, положение центра шарового сегмента определено.
Между канавкой крышки корпуса и буртиком шарового сегмента вставлено уплотнение в виде уплотнительного кольца круглого поперечного сечения.
Регулирующий рычаг содержит удлиняющий стержень, сочленяемый со штоком, и рукояточный элемент, сочленяемый с удлиняющим стержнем с возможностью скольжения в направлении, поперечном по отношению к направлению оси удлиняющего стержня.
Полушаровой клапан дополнительно содержит часть для указания положения шарового сегмента относительно первого соединительного отверстия.
Часть для указания положения содержит поворотную пластину, прикрепляемую к штоку и поворачиваемую с зацеплением при повороте штока, а также имеющую множество пазов для определения положения, выполненных путем вдавливания части краевой части пластины на предварительно определенную глубину по направлению к центру поворота, указательный элемент, прикрепляемый к корпусу, для указания конкретной точки верхней части поворотной пластины, и звукогенерирующий элемент, сочленяемый с корпусом и выполненный с возможностью упругого перемещения по направлению к центру поворотной пластины и упругого контакта с краевой частью поворотной пластины, а также генерирования звука за счет столкновения с краевой частью при размещении в пазу для определения положения.
Полушаровой клапан дополнительно содержит стопорный элемент, сочленяемый с корпусом на боковой части поворотной пластины с возможностью скольжения между положением фиксации, в котором стопорный элемент фиксируется в пазу для определения положения поворотной пластины и удерживается в пазу для определения положения поворотной пластины, и положением освобождения, в котором стопорный элемент освобождается из паза. Даже когда к регулирующему рычагу прикладывают некоторую силу, поскольку шаровой сегмент не поворачивается, этот шаровой сегмент, при необходимости, можно удерживать в неизменном положении.
Полушаровой клапан, соответствующий настоящему изобретению, можно использовать для получения проб в таких областях, как измерительная техника и техника автоматического регулирования. В полушаровом клапане, соответствующем настоящему изобретению, возможно подсоединение сборочной части узла или соединительного трубопровода, для очистки которой и используется клапан, чтобы удалить остающуюся текучую среду из трубопровода.
Полушаровой клапан, соответствующий настоящему изобретению, можно использовать с широкой номенклатурой размеров в различных отраслях, например химии, биохимии, фармацевтики, пищевой промышленности, косметической промышленности, при производстве чернил и красок, в медицине, технологии получения газов высокой чистоты, технологии стерилизации и в технике низких температур.
В полушаровом клапане, соответствующем настоящему изобретению, поскольку между впускным патрубком и выпускным патрубком всегда существует соединительный канал для текучей среды в закрытом состоянии, не требуется дополнительное декомпрессионное устройство.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые преимущества настоящего изобретения станут более очевидными в свете подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления, приводимых со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 изображает полушаровой клапан, согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в перспективе;
фиг.2 - полушаровой клапан по фиг.1 в перспективе с пространственным разделением деталей;
фиг.3 - вид в плане полушарового клапана по фиг.1;
фиг.4 - полушаровой клапан в разрезе вдоль линии IV-IV, показанной на фиг.3;
фиг.5 - полушаровой клапан в разрезе с шаровым сегментом по фиг.4, повернутым на 90°;
фиг.6 - полушаровой клапан в разрезе с шаровым сегментом по фиг.4, повернутым на 180°;
фиг.7 - полушаровой клапан в разрезе согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения и выполненный в виде клапана углового типа;
фиг.8 - полушаровой клапан в разрезе согласно третьему конкретному варианту осуществления настоящего изобретения и выполнены в виде выпускного клапана находящегося на дне резервуара; и
фиг.9 - полушаровой клапан в разрезе согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения с шаровым элементом, имеющим форму усеченного конуса.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг.1-4, полушаровой клапан 1, соответствующий первому предпочтительному варианту осуществления изобретения, включает в себя корпус 10, имеющий внешний контур полусферической формы, в котором выполнены первое соединительное отверстие 12 и полость, шаровой сегмент 30, размещенный в полости корпуса 10 и выполненный с возможностью поворота для переключения между положением открывания, в котором первое соединительное отверстие 12 открыто, и положением закрывания, в котором первое соединительное отверстие 12 закрыто, и имеющий канал 32, соединяемый с первым соединительным отверстием 12 в положении открывания, шток 40, выступающий из внешней поверхности шарового сегмента 30 вдоль отверстия 18 для штока, крышку 20 корпуса, имеющую второе соединительное отверстие 22, соединяемое с каналом 32 шарового сегмента 30, и сочленяемую с корпусом 10 для закрывания полости со стороны отверстия для сборки (не показано), прокладка 50, которая представляет собой целостное уплотнение, размещенное между внешней поверхностью шарового сегмента 30 и внутренней поверхностью корпуса 10 и находящееся в плотном контакте с ними, регулирующий рычаг 60, сочлененный со штоком 40 снаружи корпуса 10 для приведения в действие шарового сегмента 30, часть 70 для указания положения, указывающую положение шарового сегмента 30 в полости 30 относительно первого соединительного отверстия 12, и стопорный элемент 80, сочленяемый с корпусом 10 для предотвращения поворота шарового сегмента 30 даже под воздействием некоторого усилия, прикладываемого к регулирующему рычагу 60.
Корпус 10 включает в себя полость, переходящую в отверстие для сборки, предназначенное для сборки шарового сегмента 30, отверстие 18 для штока, выполненное напротив отверстия для сборки, для соединения полости и внешнего пространства, первое соединительное отверстие 12, наклоненное относительно оси отверстия 18 для штока, третьи соединительные отверстия 14, выполненные, по меньшей мере, в одном из положений, разнесенных в горизонтальной плоскости на углы 90°, 180° и 270° от первого соединительного отверстия вокруг центральной оси штока 40, и втулку 11, в которой выполнено отверстие 18 для штока. В данном предпочтительном варианте осуществления, первое соединительное отверстие 12 и третьи соединительные отверстия 14 выполнены таким образом, что они проходят сквозь корпус 10 под углом примерно 45° относительно оси отверстия 18 для штока. В первое соединительное отверстие 12 вставлен патрубок 17 с фланцем и заварен в этом отверстии. В каждом из третьих соединительных отверстий 14 размещена уплотнительная крышка 13, закупоривающая соответствующие третьи соединительные отверстия 14. В уплотнительной крышке 13 выполнена канавка (не показана), а в этой канавке размещена кольцевая набивка 15, контактирующая с внешней поверхностью прокладки 50. Внизу уплотнительной крышки 13 у внешней части канавки вставлено и установлено уплотнение 16 в виде уплотнительного кольца круглого поперечного сечения. Уплотнительная крышка 13 крепится винтом 19 в ступенчатом отверстии (не показано). Кольцевая прокладка 15 имеет диаметр, больший, чем диаметр канала 32. Конечно, уплотнительную крышку 13 снимают, когда нужно открыть третье соединительное отверстие 14, как в случае, когда полушаровой клапан используют в качестве многопутевого клапана или многопутевого распределителя.
Шаровой сегмент 30, имеющий полусферическую форму, соответствующую форме внутренней стенки корпуса 10, находится в плотном контакте с этой внутренней стенкой корпуса 10, когда размещен в полости корпуса 10, соединен со штоком 40 и поворачивается в полости корпуса 10 посредством регулирующего рычага 60, расположенного снаружи корпуса 10. Кроме того, шаровой сегмент 30 помещен в полость корпуса через отверстие для сборки и имеет возможность поворота для переключения между положением открывания, в котором корпус 10 и первое соединительное отверстие 12 соединены, и положением закрывания, в котором корпус 10 и первое соединительное отверстие 12 разъединены. Канал 32, соединяемый с первым соединительным отверстием 12 в положении открывания, выполнен наклоненным относительно отверстия 18 для штока или самого штока 40 и проходит сквозь шаровой сегмент 30. Диаметр канала 32 в шаровом сегменте 30 аналогичен диаметру первого соединительного отверстия 12, выполненного в корпусе 10, или равен этому диаметру. Канал 32 в шаровом сегменте 30 наклонен примерно на 45° относительно штока 40. Таким образом, когда полушаровой клапан 1 открыт, то есть, первое соединительное отверстие 12 открыто шаровым сегментом 30, канал 32 шарового сегмента 30 соосно соединен с первым соединительным отверстием 12. В то же время, на нижней поверхности шарового сегмента 30 выполнен круговой буртик 31, размещаемый в канавке 24 крышки 20 корпуса, которая будет описана ниже. Уплотнение 33 шарового сегмента скреплено с внутренней стороной буртика 31, располагаясь между шаровым сегментом 30 и крышкой 20 корпуса.
Шток 40 выступает из внешней поверхности шарового сегмента 30 вдоль отверстия 18 для штока таким образом, что свободный конец штока 30 расположен снаружи корпуса 10 и проходит сквозь отверстие 18 для штока. Со свободным концом штока 40 сочленен регулирующий рычаг 60. Между внутренней стороной втулки 11 и штоком 40 предусмотрено уплотнение 41 для штока. На внутренней окружности отверстия 18 для штока под уплотнением 41 для штока выполнен паз 18а для зацепки, и в соответствии с этим пазом 18а, в который устанавливается с возможностью зацепления элемент 43, упруго деформируемый перпендикулярно оси штока 40. Следовательно, когда шток 40 размещен в отверстии 18 для штока, зацепной элемент 43 вставлен в паз 18а с возможностью зацепления. Вместе с тем, вышеупомянутое зацепление устраняется, когда к штоку 40 прикладывают усилие, превышающее силу упругости зацепного элемента 43.
Кроме того, с корпусом 10 собрана крышка 20 корпуса, закрывающая полость со стороны отверстия для сборки. В центральной области крышки 20 выполнено второе соединительное отверстие 22, соединяемое с каналом 32 шарового отверстия 30. Круговая канавка 24, соответствующая буртику 31 выполнена для обеспечения возможности размещения буртика 31 шарового сегмента 30 по окружности этой канавки. Крышка 20 корпуса сочленена с корпусом 10 посредством болта 21. В данном предпочтительном варианте осуществления ось второго соединительного отверстия 22 наклонена, по существу, на 45° относительно штока 40 по направлению к первому соединительному отверстию 12. Диаметр второго соединительного отверстия 22 является, по существу, таким же, как диаметр первого соединительного отверстия 12. Во второе соединительное отверстие 22 вставлен патрубок 27 с фланцем и ввинчен в это отверстие или заварен в нем. Когда буртик 31 шарового сегмента 30 помещают в канавку 24, как описано выше, между канавкой 24 крышки 20 корпуса и буртиком 31 шарового сегмента 30 вставляют уплотнение 23 в виде уплотнительного кольца круглого поперечного сечения.
Уплотнение, то есть прокладка 50, в данном предпочтительном конкретном варианте осуществления выполнено как единое целое в виде одной детали, имеет отверстие 52 в части, где выполнено первое соединительное отверстие 12, и вступает в плотный контакт как с внешней поверхностью шарового сегмента 30, так и с внутренней стенкой корпуса 10, находясь между ними. То есть, прокладка 50 выполнена как единое целое, иными словами, в виде одной детали, покрывая всю внешнюю поверхность шарового сегмента 30, за исключением первого соединительного отверстия 12, и установлена между внешней поверхностью шарового сегмента 30 и внутренней стенкой корпуса 10. Путем изгиба прокладки 50 с обеспечением плотной установки ее между корпусом 10 и крышкой 20 корпуса образуют фланец 51. Хотя прокладка 50 может быть выполнена из множества материалов, в предпочтительном варианте осуществления она выполнена из политетрафторэтилена, проявляющего превосходную упругость в пределах синтетического материала при формовании его способом литья фольги.
Регулирующий рычаг 60 включает в себя удлиняющий стержень 61, сочлененный со штоком 40, и рукояточный элемент 63, сочлененный с удлиняющим стержнем 61 с возможностью скольжения в направлении, по существу, перпендикулярном направлению оси удлиняющего стержня 61. В концевой части свободного конца удлиняющего стержня 61 выполнено сквозное отверстие 61а, и рукояточный элемент 63 вставлен в это сквозное отверстие 61а с возможностью скольжения. В концевой части рукояточного элемента 63 выполнена стопорная часть 65, так что, когда рукояточный элемент 63 перемещается относительно удлиняющего стержня 61 в продольном направлении рукояточного элемента 63, предотвращается возможность выпадения рукояточного элемента 63 из упомянутого стержня. Когда поворачивают регулирующий рычаг 60, к штоку 40 прикладывается поворачивающее усилие, и шаровой сегмент 30, соединенный со штоком 40, поворачивается в полости корпуса 10. В данном случае, если рукояточный элемент наталкивается на патрубки, расположенные вокруг и вблизи него, когда пользователь, удерживающий рукояточный элемент 63, поворачивает шаровой сегмент 30, этот пользователь может продвинуть рукояточный элемент 63 в противоположном направлении по сквозному отверстию 61а за счет скольжения, а затем взяться за рукояточный элемент 63 с противоположной стороны и повернуть шаровой сегмент 30.
Часть 70 для указания положения включает в себя поворотную пластину 71, в которой, путем вдавливания участков краевой части на заданную глубину по направлению к центру поворота, выполнены четыре паза для определения положения, и которая сочленена со штоком 40 в нижней части удлиняющего стержня 61 с возможностью поворота с зацеплением при повороте штока 40, указательный элемент 73, прикрепляемый к корпусу 10, для указания конкретной точки верхней части поворотной пластины 71, и звукогенерирующий элемент 75, сочленяемый с корпусом 10 в нижней части указательного элемента 73 с возможностью упругого перемещения по направлению к центру поворотной пластины 71, а также контакта с краевой частью поворотной пластины 71. Звукогенерирующий элемент 75 имеет конструкцию, в которой ударный шарик 75с установлен в цилиндрическом вмещающем элементе 75b, располагаясь перед пружиной 75а, вставленной во вмещающий элемент 75b за счет упругого сжатия. Ударный шарик 75с вступает в контакт с краевой частью поворотной пластины 71 под воздействием силы упругости пружины 75а. Когда поворотная пластина 71, поворачиваемая одновременно с поворотом шарового сегмента 30 в согласовании с пазом 72 для определения положения, ударный шарик 75с сталкивается с краевой частью, где выполнен паз 72 для определения положения, под воздействием силы упругости пружины 75а, генерируя звук. Таким образом, пользователь, слышащий этот звук, может прекратить вращение шарового сегмента 30 с помощью регулирующего рычага 60.
Стопорный элемент 80 сочленен с корпусом 10 с возможностью скольжения вверх и вниз в положении, повернутом на 90° от корпуса 10, с которым сочленен указательный элемент 73. Поскольку стопорный элемент 80 включает в себя выступающую часть 81 на своем верхнем конце, то, когда этот стопорный элемент 80 отжат вниз таким образом, что выступающая часть 81 оказывается в пазу 72 для определения положения и удерживается в этом состоянии, шаровой сегмент повернуть нельзя. Следовательно, даже тогда, когда к регулирующему рычагу 60 приложено некоторое усилие, поворот шарового сегмента 30 предотвращается, и этот шаровой сегмент поддерживается в конкретном положении.
В соответствии с вышеупомянутой конструкцией, когда поворачивают регулирующий рычаг 60, шток 40, соединенный с регулирующим рычагом 60, и шаровой сегмент 30, соединенный со штоком 40, поворачиваются таким образом, что шаровой сегмент 30 открывает или закрывает первое соединительное отверстие 12. На фиг.5 иллюстрируется состояние шарового сегмента, показанного на фиг.4, повернутого на 90°. На фиг.6 иллюстрируется состояние шарового сегмента, повернутого на 180°. Как можно увидеть из этих чертежей, в отличие от обычного полушарового клапана или шарового клапана, текучая среда не оказывается заключенной в канале 32 внутри шарового сегмента, когда канал 32 блокирован. Между прочим, при повороте шарового сегмента 30 с помощью регулирующего рычага 60 оператор может узнать, находится ли шаровой сегмент 30 в положении открывания или в положении закрывания, посредством части 70 для указания положения. Возможность слышать звук, генерируемый всякий раз, когда звукогенерирующий элемент 75 оказывается в пазу 72 для определения положения поворотной пластины 71, обеспечивает большее удобство пользования регулирующим рычагом 60.
На фиг.7 показан полушаровой клапан углового типа, соответствующий второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к этому чертежу, можно увидеть, что крышка 20 корпуса повернута на 180° от положения, описанного в связи с первым вариантом осуществления. Ось второго соединительного отверстия 22 расположена перпендикулярно оси первого соединительного отверстия 12. Полушаровой клапан 1 углового типа изготовлен с помощью вышеуказанного способа.
На фиг.8 показан полушаровой клапан, соответствующий третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, который выполнен в виде выпускного клапана, находящегося на дне резервуара. Для обозначения тех же элементов, что и изображенные в связи с первым предпочтительным конкретным вариантом осуществления, используются те же позиции, но при этом модифицированные элементы обозначаются путем добавления буквы "b" после позиций. В данном случае можно заметить, что второе соединительное отверстие 22b крышки 20 корпуса выполнено соосно с осью штока 40. Крышка 20 корпуса привинчена к нижней торцевой поверхности крышки резервуара 29, имеющего выпускное отверстие 29b, которое выровнено со вторым соединительным отверстием 22. Полушаровой клапан 1b используется в качестве выпускного клапана.
В вышеописанных предпочтительных вариантах осуществления полушаровой клапан может открывать или закрывать только канал 32. Вместе с тем, согласно конструкции, показанной на чертежах, с открытой частью в корпусе 10, то есть, с третьим соединительным отверстием 14, в которое ввинчена уплотнительная крышка 13, может быть соединен, например, другой шаровой клапан. Поэтому можно получить многопутевой шаровой клапан или многопутевой распределитель.
На фиг.9 показан полушаровой клапан, соответствующий четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, который имеет затвор, имеющий форму усеченного конуса. В данном случае для обозначения тех же элементов, что и изображенные в связи с первым предпочтительным конкретным вариантом осуществления, используются те же позиции, но при этом модифицированные элементы обозначаются путем добавления буквы "с" после позиций. В полушаровом клапане 1с, соответствующем данному предпочтительному конкретному варианту осуществления, затвор 30с типа усеченного конуса заключен в полости в корпусе 10с. Соответственно, некоторые детали имеют формы, отличающиеся от форм, показанных на фиг.1, для обеспечения соответствия затвору 30с типа усеченного конуса. Хотя это и не показано на чертеже, вместо затвора 30с типа усеченного конуса можно использовать цилиндрический затвор.
Как описано выше, в настоящем изобретении между корпусом 10 и шаром 30 предусмотрено целостное уплотнение, имеющее отверстие в части соединительного отверстия 12, то есть, прокладка 50. Полусферический шаровой сегмент 30 размещен в полости корпуса 10 с возможностью поворота. Канал 32 шарового сегмента 30 и первое соединительное отверстие 12 корпуса 10 наклонены относительно штока 40 предпочтительно под углом 45°. Второе соединительное отверстие 22, соединяемое с каналом 32 шарового сегмента 30, выполнено в крышке 20 корпуса. Таким образом, когда канал 32 в трубопроводе блокирован, текучая среда, протекающая по этому трубопроводу, не заключена в канале 32 шарового сегмента 30. Кроме того, не только вообще не образуется мертвая зона, но и зазор между шаровым сегментом 30 и корпусом 10 может быть полностью уплотнен прокладкой 50 при отсутствии зазора между ними, так что текучая среда, протекающая по каналу 32, не сможет оставаться в таком зазоре и скапливаться в нем.
В вышеописанных предпочтительных вариантах осуществления первое соединительное отверстие 12 корпуса 10 и канал 32 шарового сегмента 30 описаны как наклоненные примерно на 45° относительно оси штока 40 для соединения второго соединительного отверстия 22 крышки 20 корпуса и канала 32 шарового сегмента 30. Вместе с тем, очевидно, что первое соединительное отверстие 12 корпуса 10 и канал 32 шарового сегмента 30 могут быть выполнены под углом менее 90° относительно оси штока 40, а предпочтительно - под углом в диапазоне 30°-60°, для соединения второго соединительного отверстия 22 крышки 20 корпуса и канала 32 шарового сегмента 30. Если это необходимо, то для выполнения первого соединительного отверстия 12 корпуса 10 и канала 32 шарового сегмента 30 под таким углом можно несколько изменить размер и форму шарового сегмента 30, но требуется, чтобы этому изменению не мешал шток 40.
В вышеописанных предпочтительных конкретных вариантах осуществления, уплотнение, расположенное между внешней поверхностью шарового сегмента 30 и внутренней стенкой корпуса 10, представляет собой прокладку 50. Однако уплотнение может быть прикреплено к внешней поверхности шарового сегмента 30 или нанесено в виде покрытия на эту поверхность, если это уплотнение может способствовать решению задачи настоящего изобретения, которая заключается в полном уплотнении зазора между шаровым сегментом 30 и внутренней стенкой корпуса 10. Конечно, уплотнение может быть прикреплено к внутренней поверхности корпуса 10, или нанесено в виде покрытия на эту поверхность.
Хотя в описании вышеупомянутых предпочтительных конкретных вариантов осуществления указано, что третьи соединительные отверстия 14 выполнены в корпусе 10, такого соединительного отверстия 14 в корпусе 10 может и не быть.
Кроме того, в вышеописанных предпочтительных конкретных вариантах 41 осуществления сквозное отверстие 61а выполнено в удлиняющем стержне 61 регулирующего рычага 60, а рукояточный элемент 63 установлен в этом сквозном отверстии 61а с возможностью скольжения в нем. Однако даже тогда, когда в продольном направлении рукояточного элемента 63 выполнена продолговатая прорезь, а удлиняющий стержень 61 установлен таким образом, что проходит сквозь эту прорезь, рукояточный элемент 63 может совершать относительное перемещение относительно удлиняющего стержня 61.
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением, размер шарового сегмента можно уменьшить и когда канал в трубопроводе блокирован, текучая среда, протекающая в трубопроводе, не оказывается заключенной в канале шарового сегмента. Кроме того, не только не образуется мертвая зона, но и зазор между шаровым сегментом и корпусом оказывается полностью уплотненным посредством прокладки, так что текучая среда, протекающая по каналу, не сможет оставаться в таком зазоре и оседать в нем. Помимо этого, можно реализовать идею свободного проходного сечения, в соответствии с которой нет разницы между количеством текучей среды, поступающей внутрь через впускное отверстие, и количеством текучей среды, выпускаемой через выпускное отверстие в полушаровом клапане, установленном в трубопроводе.
1. Полушаровой клапан, содержащий корпус, включающий в себя полусферическую полость, переходящую в отверстие для сборки, отверстие для штока, выполненное в корпусе напротив отверстия для сборки, для соединения полости и внешнего пространства, первое соединительное отверстие, наклоненное относительно оси отверстия для штока, и третье соединительное отверстие, выполненное, по меньшей мере, в одном из множества положений, разнесенных в горизонтальной плоскости на углы 90°, 180° и 270° от первого соединительного отверстия вокруг оси отверстия для штока, и имеющий внешний контур полусферической формы, полусферический шаровой сегмент, помещенный в полость корпуса через отверстие для сборки с возможностью поворота для переключения между положением открывания, в котором первое соединительное отверстие открыто, и положением закрывания, в котором первое соединительное отверстие блокировано, и имеющий канал, соединяемый с первым соединительным отверстием в положении открывания и выполненный наклоненным относительно оси отверстия для штока, шток, выполненный как единое целое с шаровым сегментом и соединяющий регулирующий рычаг снаружи корпуса и шаровой сегмент и проходящий вдоль отверстия для штока, крышку корпуса, имеющую второе соединительное отверстие, соединяемое с каналом шарового сегмента, и сочленяемую с корпусом для закрывания полости со стороны отверстия для сборки, и уплотнение, размещенное между внешней поверхностью шарового сегмента и внутренней стенкой корпуса, причем внешняя поверхность шарового сегмента и внутренняя стенка корпуса выполнены, по существу, соответствующими друг другу, и уплотнение выполнено как единое целое в виде одной детали, при этом уплотнение имеет фланец, изогнутый наружу с возможностью фиксированного введения между корпусом и крышкой корпуса и жестко фиксированный корпусом и крышкой корпуса, а диаметр канала соответствует диаметру первого соединительного отверстия, второго соединительного отверстия и третьего соединительного отверстия.
2. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что уплотнение представляет собой прокладку, имеющую отверстие в положении, в котором образовано первое соединительное отверстие, и непосредственно контактирующую как с внешней поверхностью шарового сегмента, так и с внутренней стенкой корпуса.
3. Полушаровой клапан по п.2, отличающийся тем, что прокладка выполнена из политетрафторэтилена.
4. Полушаровой клапан по п.2, отличающийся тем, что прокладка выполнена путем формования фольги.
5. Полушаровой клапан по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что канал в шаровом сегменте наклонен относительно штока под углом, находящимся в диапазоне от 30° до 60°.
6. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что первое соединительное отверстие корпуса и второе соединительное отверстие крышки корпуса выполнены соосными.
7. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что второе соединительное отверстие крышки корпуса имеет центральную ось, расположенную под углом, по существу, 90° относительно центральной оси первого соединительного отверстия.
8. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что второе соединительное отверстие крышки корпуса выполнено соосным со штоком.
9. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что третье соединительное отверстие закупорено уплотнительной крышкой, размещенной в третьем соединительном отверстии, и дополнительно содержит кольцевое уплотнение, установленное между уплотнительной крышкой и шаровым сегментом и имеющее диаметр, превышающий диаметр канала.
10. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что корпус содержит втулку, в которой выполнено отверстие для штока.
11. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что в крышке корпуса выполнена круговая канавка, а круговой буртик, размещаемый в канавке крышки корпуса, предусмотрен в концевой части шарового сегмента со стороны крышки корпуса.
12. Полушаровой клапан по п.11, отличающийся тем, что между канавкой крышки корпуса и буртиком шарового сегмента вставлено уплотнение в виде уплотнительного кольца круглого поперечного сечения.
13. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что регулирующий рычаг содержит удлиняющий стержень, сочленяемый со штоком, и рукояточный элемент, сочленяемый с удлиняющим стержнем с возможностью скольжения в направлении, поперечном по отношению к направлению оси удлиняющего стержня.
14. Полушаровой клапан по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит часть для указания положения шарового сегмента относительно первого соединительного отверстия.
15. Полушаровой клапан по п.14, отличающийся тем, что часть для указания положения содержит поворотную пластину, прикрепляемую к штоку и поворачиваемую с зацеплением при повороте штока, а также имеющую множество пазов для определения положения, выполненных путем вдавливания участков краевой части на предварительно определенную глубину по направлению к центру поворота, указательный элемент, прикрепляемый к корпусу, для указания конкретной точки верхней части поворотной пластины и звукогенерирующий элемент, сочленяемый с корпусом и выполненный с возможностью упругого перемещения по направлению к центру поворотной пластины и упругого контакта с краевой частью поворотной пластины, а также генерирования звука за счет столкновения с краевой частью при размещении в пазу для определения положения.
16. Полушаровой клапан по п.15, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стопорный элемент, сочленяемый с корпусом на боковой части поворотной пластины с возможностью скольжения между положением фиксации, в котором стопорный элемент фиксируется в пазу для определения положения поворотной пластины и удерживается в пазу для определения положения поворотной пластины, и положением освобождения, в котором стопорный элемент освобождается из паза.
Приоритет по пунктам:
27.05.2002 по пп.1-12;
11.10.2002 по пп.13-16.
