Клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды в трубопроводных магистралях, преимущественно воздуховодов с высоким содержанием пыли и сухих сыпучих веществ. Клапан содержит корпус с входным фланцем с уплотнением, установочное кольцо между входным фланцем и корпусом, выходной фланец с седом, уплотнение между корпусом и выходным фланцем, цилиндрический вкладыш с кольцевым буртом. Запорный элемент расположен между корпусом и вкладышем с возможностью продольного перемещения вдоль оси корпуса клапана до герметичного контакта с конической поверхностью седла и выполнен в виде ступенчатого цилиндра. В меньшей ступени цилиндра у торца выполнены симметричные отверстия для элементов управления. На его большей внешней ступени выполнены кольцевые выступы с прорезями. Меньшая ступень цилиндра внешней цилиндрической поверхностью контактирует с охватываемым уплотнительным узлом корпуса. Большая ступень цилиндра внутренней цилиндрической поверхностью контактирует с уплотнительным узлом кольцевого бурта вкладыша. Внешний диаметр цилиндра, контактирующий с охватываемым уплотнительным узлом корпуса, находится по отношению к его внутреннему диаметру, контактирующему с уплотнительным узлом кольцевого бурта вкладыша, в отношении 0,9-1,1. Седло выполнено со сквозными пазами. Пазы расположены по внешней стороне конической поверхности седла. Последняя сопряжена через кольцевую канавку с цилиндрической поверхностью седла. Последняя в свою очередь сопряжена с поверхностью, выполненной в виде радиусного сегмента, переходящего в конус с радиусом на вершине. Между торцевой поверхностью вкладыша и соответствующей поверхностью седла образован зазор. Площадь зазора выполнена не меньше площади отверстия входного фланца. В корпусе выполнены симметрично расположенные сквозные пазы для элементов управления запорным элементом, закрытые заслонками. На корпусе установлены кронштейны для механизма управления запорным элементом. Механизм управления состоит из расположенной на кронштейнах корпуса оси, вращающихся на упомянутой оси силовых рычагов и рычагов с осями, связанными с запорным элементом. Изобретение направлено на повышение надежности и на увеличение долговечности клапана. 6 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды в трубопроводных магистралях, преимущественно воздуховодов с высоким содержанием пыли и сухих сыпучих веществ.

Известен клапан RU 2200265 С1, кл. F16K 3/24, 10.03.2003), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана, запорный элемент выполнен в виде полой втулки, состоящей из двух сопряженных цилиндрических частей, одна из которых, охватываемая кольцевым уплотнением, связана с приводом, при этом запорный элемент установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль внешней поверхности цилиндрического вкладыша.

Недостатком данной конструкции является наличие внутренних полостей, способствующих отложению на поверхности твердых осадков, которые будут мешать нормальной работе клапана.

Наиболее близким к заявленному изобретению является клапан (RU 2234018 С1, кл. F16K 1/12, 3/24, 39/04, 10.08.2004), содержащий корпус с входным и выходным фланцами, цилиндрический вкладыш, седло клапана, запорный элемент, соединенный с приводом, уплотнительные узлы, при этом запорный элемент выполнен в виде ступенчатого цилиндра, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса до герметичного контакта с конической поверхностью седла, причем узкая часть запорного элемента, охватываемая кольцевым уплотнением корпуса, связана с приводом, при этом цилиндрический вкладыш выполнен в виде трубы с размещенным на внешней стороне кольцевым буртом с уплотнительным узлом, контактирующим с внутренней цилиндрической поверхностью широкой части запорного элемента.

Известный клапан (RU 2234018 С1) позволяет снизить усилия, необходимые для перемещения запорного элемента, с одновременным повышением устойчивости работы с грязными, запыленными средами, в которых установлен клапан, отсутствуют условия для возникновения автоколебаний при отпирании и запирании клапана. В клапане совмещаются преимущества тарельчатого и золотникового клапанов, то есть обеспечивается повышенная герметичность клапана в закрытом положении одновременно с ликвидацией сил, действующих на привод запорного элемента в результате влияния давления рабочей среды. Кроме этого в клапане при протекании через него рабочей среды, которая омывает кромку седла, выполненной в виде усеченного конуса, высока вероятность быстрого ее износа и нарушения герметичности клапана.

Задачей изобретения является сохранение преимущества известного клапана и устранение перечисленных недостатков, что в целом позволяет повысить надежность и увеличить долговечность представленного клапана.

Технический результат изобретения достигается тем, что клапан содержит корпус с входным фланцем, установочное кольцо между входным фланцем и корпусом, цилиндрический вкладыш, выполненный с кольцевым буртом и зафиксированный установочным кольцом и входным фланцем с уплотнением, выходной фланец с седлом, уплотнение между корпусом и выходным фланцем, запорный элемент, расположенный между корпусом и цилиндрическим вкладышем с возможностью продольного перемещения вдоль оси корпуса до герметичного контакта с конической поверхностью седла и выполненный в виде ступенчатого цилиндра, на наружной поверхности широкой части которого выполнены кольцевые выступы, по меньшей мере один, с прорезями, причем меньшая ступень запорного элемента внешней цилиндрической поверхностью контактирует с охватываемым уплотнительным узлом корпуса, а большая ступень запорного элемента внутренней цилиндрической поверхностью - с уплотнительным узлом кольцевого бурта вкладыша, при этом внешний диаметр запорного элемента, контактирующий с охватываемым уплотнительным узлом корпуса, находится по отношению к внутреннему диаметру запорного элемента, контактирующему с уплотнительным узлом кольцевого бурта вкладыша, в отношении 0,9-1,1, при этом седло выполнено со сквозными пазами, расположенными по внешней стороне конической поверхности седла, сопряженной через кольцевую канавку с цилиндрической поверхностью седла, которая в свою очередь сопряжена с поверхностью седла, выполненной в виде радиусного сегмента, переходящего в конус с радиусом на вершине, а между торцевой поверхностью вкладыша и соответствующей поверхностью седла образован кольцевой зазор, площадь которого выполнена не меньше площади отверстия входного фланца, кроме этого в корпусе выполнены симметрично расположенные сквозные пазы для элементов управления запорным элементом, закрытые заслонками, на корпусе установлены кронштейны для механизма управления запорным элементом, состоящего из расположенной на кронштейнах корпуса оси, вращающихся на упомянутой оси силовых рычагов и рычагов с осями, связанными с запорным элементом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид клапана в закрытом положении; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 (в открытом положении); на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - запорный элемент клапана в виде ступенчатого цилиндра; на фиг.5 - узел В на фиг.1; на фиг.6 - клапан с запорным элементом в виде трубы (вариант).

Клапан содержит корпус 1 с входным фланцем 2, установочное кольцо 3 между входным фланцем 2 и корпусом 1, выходной фланец с седлом 4, цилиндрический вкладыш 5, зафиксированный установочным кольцом 3 и входным фланцем 2 с уплотнением 6. Запорный элемент 7 расположен между корпусом 1 и вкладышем 5 с возможностью продольного перемещения вдоль оси корпуса 1 до герметичного контакта с конической поверхностью 23 седла 4. Запорный элемент 7 выполнен в виде ступенчатого цилиндра, в меньшей ступени 8 которого близко к его торцу выполнены симметричные отверстия 9 для элементов управления, а на его большей внешней ступени 10 выполнены кольцевые выступы 11, как минимум один, с прорезями. Эти прорези служат для сообщения сквозных пазов 22 с объемом, образовавшимся внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью запорного элемента 7. При этом меньшая ступень 8 запорного элемента 7 внешней цилиндрической поверхностью контактирует с охватываемым уплотнительным узлом 12 корпуса 1. Большая ступень 10 запорного элемента 7 своей внутренней цилиндрической поверхностью контактирует с уплотнительным узлом 13 кольцевого бурта 14 вкладыша 5. При этом внешний диаметр запорного элемента 7, контактирующий с охватываемым уплотнительным узлом 12 корпуса 1, находится по отношению к внутреннему диаметру запорного элемента 7, контактирующему с уплотнительным узлом 13 кольцевого выступа 14 вкладыша 5, в отношении 0,9-1,1. В корпусе 1 выполнены симметрично расположенные сквозные пазы 15 для элементов управления запорным элементом 7, закрытые заслонками 16. На корпусе 1 установлены кронштейны 17 для механизма управления запорным элементом 7. Механизм управления состоит из расположенной на кронштейнах 17 оси 18, на которой вращаются силовые рычаги 19 и рычаги 20 с осями, связанными с запорным элементом 7. Уплотнение 21 расположено между корпусом 1 и выходным фланцем с седлом 4. Седло 4 имеет сквозные пазы 22, равномерно расположенные по внешней стороне конической поверхностью 23 седла 4, сопряженной через кольцевую канавку в виде галтели 24 с цилиндрической поверхностью 25, которая в свою очередь сопряжена с поверхностью 26, выполненной в виде радиусного сегмента, переходящего в конус 27 с радиусом на вершине. Между торцевой поверхностью вкладыша 5 и соответствующей поверхностью 26 седла 4 образован зазор 28, площадь которого выполнена не меньше площади отверстия входного фланца 2.

Запорный элемент в представленном клапане может быть выполнен в виде трубы 29 с наружными кольцевыми выступами с прорезями, которые расположены на наружной поверхности между охватывающим уплотнительным узлом 12 корпуса 1 и торцом, контактирующим с конической поверхностью 23 седла 4. Запорный элемент в виде трубы 29 имеет отверстия для элементов управления, расположенные вблизи торца, противоположного торцу, контактирующему с седлом 4.

Предлагаемый клапан работает следующим образом.

Когда клапан находится в положении «Закрыто» (фиг.1), запорный элемент 7 находится в крайне правом положении в контакте с конической поверхностью 22 седла 4.

Открытие клапана происходит при помощи рычагов 19 поворотом по часовой стрелке. Рычаги 19 совместно с рычагами 20 вращаются вокруг оси 18 на кронштейнах 17 (фиг.1 и фиг.2). Каждый рычаг 20 своей осью жестко (фиг.3 и фиг.4) связан с отверстием 9 меньшей ступени 8 запорного элемента 7 и передвигает запорный элемент 7 влево, насколько разрешает паз 15 корпуса 1. Каждая заслонка 16, закрывающая паз 15 и внутренние полости корпуса 1 от пыли и грязи, поворачивается вокруг своей оси на определенный угол. Рабочая среда: воздух или пылевой поток, входящая в отверстие фланца 2, проходит через внутреннюю полость втулки 5, устремляется в зазор 28 и выходит через сквозные пазы 22 из клапана.

Уплотнительные узлы 12 и 13 и уплотнения 6 и 21 обеспечивают герметичность внутренних полостей клапана.

Кольцевые выступы 11 с прорезями на широкой части 10 запорного элемента 7 обеспечивают плавное передвижение запорного элемента 7 вдоль внутренней поверхности корпуса 1 при открытии и закрытии проходного зазора 28. Кольцевой бурт 14 вкладыша 5 с уплотнительным узлом 13 обеспечивает направление перемещения запорного элемента 7 до контакта с конической поверхностью 23 седла 4. Воздух или пылевой поток конусом 27 направляется в зазор 28, далее от контакта с сегментной поверхностью 26 огибает цилиндрическую поверхность 25 и кольцевую канавку в виде галтели 24 и активно не воздействует на коническую поверхность 23 седла 4 (фиг.2, фиг.5, фиг.6).

Закрытие клапана происходит при повороте рычагов 19 против часовой стрелки. Рычаги 19 воздействуют на рычаги 20 с осями, которые в свою очередь перемещают запорный элемент 7 из крайнего левого положения до контакта торцевой кромки большей ступени 10 запорного элемента 7 с конической поверхностью 23 седла 4 (фиг.1, фиг.2, фиг.3).

Управление рычагами 19 клапана может производиться как ручным способом, так и любым механическим, гидравлическим или пневматическим приводом.

Клапан может работать как затвор при использовании запорного элемента в виде трубы 29. Так как в затворном клапане рабочее давление действует только с одной стороны - входа, то запорный элемент 29 работает как задвижка, разгруженная от воздействия рабочего давления (фиг.6).

Важными особенностями клапана является то, что работа, совершаемая при открытии и закрытии клапана, расходуется только на преодоление сил трения, а также наличием радиальной сегментной и цилиндрической поверхностей, сопряженных с кольцевой канавкой в виде галтели, обеспечивается защита конической поверхности седла от быстрого износа и увеличивается работоспособность клапана. Использование в клапане разгруженного от действия рабочего давления запорного элемента в виде трубы делает его работоспособным и рентабельным при работе с сыпучими материалами.

Клапан, содержащий корпус с входным фланцем, установочное кольцо между входным фланцем и корпусом, цилиндрический вкладыш, выполненный с кольцевым буртом и зафиксированный установочным кольцом и входным фланцем с уплотнением, выходной фланец с седлом, уплотнение между корпусом и выходным фланцем, запорный элемент, расположенный между корпусом и цилиндрическим вкладышем с возможностью продольного перемещения вдоль оси корпуса до герметичного контакта с конической поверхностью седла и выполненный в виде ступенчатого цилиндра, на наружной поверхности широкой части которого выполнены кольцевые выступы, по меньшей мере, один, с прорезями, причем меньшая ступень запорного элемента внешней цилиндрической поверхностью контактирует с охватываемым уплотнительным узлом корпуса, а большая ступень запорного элемента внутренней цилиндрической поверхностью - с уплотнительным узлом кольцевого бурта вкладыша, при этом внешний диаметр запорного элемента, контактирующий с охватываемым уплотнительным узлом корпуса, находится по отношению к внутреннему диаметру запорного элемента, контактирующему с уплотнительным узлом кольцевого бурта вкладыша, в отношении 0,9-1,1, при этом седло выполнено со сквозными пазами, расположенными по внешней стороне конической поверхности седла, сопряженной через кольцевую канавку с цилиндрической поверхностью седла, которая в свою очередь сопряжена с поверхностью седла, выполненной в виде радиусного сегмента, переходящего в конус с радиусом на вершине, а между торцевой поверхностью вкладыша и соответствующей поверхностью седла образован кольцевой зазор, площадь которого выполнена не меньше площади отверстия входного фланца, кроме этого, в корпусе выполнены симметрично расположенные сквозные дуговые пазы для элементов управления запорным элементом, закрытые заслонками, на корпусе установлены кронштейны для механизма управления запорным элементом, состоящего из расположенной на кронштейнах корпуса оси, вращающихся на упомянутой оси силовых рычагов и рычагов с осями, связанными с запорным элементом.