Быстроразъемное соединительное устройство со встроенным обратным клапаном
Изобретение относится к быстроразъемным соединительным устройствам, предназначенное для трубопроводов, по которым транспортируются текучие среды, и имеющее встроенный в него обратный клапан. Обратный клапан расположен в отходящем от основного проходного участка быстроразъемного соединительного устройства (открытом наружу дополнительном ответвлении), а клапанный элемент обратного клапана выполнен с возможностью его перемещения доступным снаружи толкателем против возвращающего усилия из закрытого положения, в котором он запирает путь для прохода текучей среды, в открытое положение, в котором он освобождает путь для прохода текучей среды. Установленный в корпусе клапана с возможностью осевого перемещения в нем клапанный элемент (10) выполнен цельным и имеет конический затвор, седло которого образовано соответствующей конической уплотняющей поверхностью, выполненной на полой сопряженной детали, вставленной в открытый конец дополнительного ответвления, с плотным прилеганием к его внутренней стенке. Изобретение повышает герметичность соединения. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к быстроразъемному соединительному устройству, предназначенному для трубопроводов, по которым транспортируются текучие среды, и имеющему встроенный обратный клапан, который предназначен для управления давлением текучей среды или для выпуска воздуха из трубопроводов, по которым она транспортируется, и который расположен в отходящем от основного проходного участка быстроразъемного соединительного устройства, открытом наружу дополнительном ответвлении и клапанный элемент которого выполнен с возможностью его перемещения доступным снаружи толкателем против возвращающего усилия из закрытого положения, в котором он запирает путь для прохода текучей среды, в открытое положение, в котором он освобождает путь для прохода текучей среды.
В заявке ЕР 1223392 А1 описан клапан для заправки хладагентом холодильного контура кондиционера. Корпус такого клапана имеет соединительную часть, позволяющую закреплять клапан на трубопроводе холодильного контура в зоне заправочного отверстия в положении, в котором проходное отверстие клапана совмещено с заправочным отверстием. Это проходное отверстие клапана сообщается позади уступа с открытой в направлении назад полостью в корпусе клапана, в которой установлен подвижный клапанный элемент, который по меньшей мере на непосредственно примыкающем к проходному отверстию участке плотно прилегает к стенке этой полости и имеет сужающуюся на конус головку, которая плотно прилегает к кромке уступа между проходным отверстием клапана и полостью в его корпусе, соответственно которую можно привести в плотный контакт с этой кромкой. В корпусе клапана предусмотрено соединительное отверстие, которое соединяет ту часть полости в корпусе клапана, которая окружает головку клапанного элемента, с ее открытой в направлении назад частью.
При заправке холодильного контура хладагентом клапан открыт, т.е. коническая головка его клапанного элемента отведена от своего седла или должна быть переведена в это положение соответствующим инструментом. В другом варианте предлагается также хранить клапанный элемент в готовом для заправки холодильного контура, полностью извлеченном из корпуса клапана состоянии. Для заправки холодильного контура хладагентом на открытый конец клапанного клапана надевают специальный инструмент, внутри которого имеется полость, которая при этом соединяется с указанной выше полостью в корпусе клапана и которую через запорный клапан можно соединить с источником хладагента. Помимо этого в специальном инструменте подвижно установлен толкатель, который задействуется по завершении процесса заправки для перемещения клапанного элемента в направлении его седла и плотного прижатия к нему. После этого специальный инструмент снимают. Во избежание просачивания хладагента через седло между ним и клапанным элементом требуется предусматривать металлическое уплотнение, т.е. обе детали необходимо изготавливать из соответствующего металла, например изготавливать головку клапанного элемента из латуни, а седло - из стали. Для удержания головки клапанного элемента в прижатом к его седлу положении клапанный элемент необходимо по прессовой посадке соединять его выполненной с этой целью оребренной наружной окружной поверхностью с внутренней стенкой корпуса клапана. Для дополнительного же повышения надежности такого соединения клапанный элемент сразу же после его надежного герметичного прижатия к седлу предлагается деформировать таким образом, чтобы его невозможно было более переместить из этого закрытого положения.
Из сказанного выше уже со всей очевидностью следует, что подобный клапан рассчитан на его однократное применение. Возможность повторного открытия такого клапана для выпуска хладагента, повторной заправки им холодильного контура или для выпуска из него воздуха не предусмотрена. Помимо этого необходимый для закрытия клапана специальный инструмент имеет достаточно сложную конструкцию и высокую стоимость. Необходимость в металлическом уплотнении между клапанным элементом и седлом удорожает изготовление клапана, что особенно немаловажно именно с учетом возможности лишь однократного его использования.
В патенте US 5711508 описано быстроразъемное соединительное устройство в форме тройника. Текучая среда поступает в такое быстроразъемное соединительное устройство через ответвление, образованное вертикальной частью буквы "Т", а выходит из него через одно из отходящих от вертикального ответвления под прямым углом к нему ответвлений, образованных горизонтальной частью буквы "Т". В том месте, где вертикальное и горизонтальное ответвления тройника сходятся друг с другом, соединение между отверстиями в них можно перекрыть клапанным элементом, который поджимается пружиной в направлении своего седла и который подвижно установленным в вертикальном ответвлении толкателем, обеспечивающим возможность прохода вдоль него текучей среды, можно переместить против усилия указанной пружины в открытое положение и удерживать в нем. В другом горизонтальном ответвлении тройника расположен обратный или контрольный клапан, который с помощью присоединяемого к концу этого ответвления измерительного устройства должен обеспечивать возможность непрерывного контроля за давлением текучей среды в системе в процессе ее эксплуатации.
Подобный клапан ввинчен при этом в указанное горизонтальное ответвление тройника со стороны открытого конца этого ответвления. Между наружной стенкой корпуса клапана и внутренней стенкой горизонтальной части тройника предусмотрено тефлоновое уплотнение, благодаря которому образуются внешняя и внутренняя камеры, последняя из которых непосредственно сообщается с тем горизонтальным ответвлением тройника, по которому движется текучая среда, и в которой тем самым преобладает такое же давление, что и во всей остальной системе, в которой движется текучая среда. Внутри выполненного в основном в виде полого цилиндра корпуса клапана установлен подвижный, против усилия возвратной пружины, толкатель, на конце которого расположена деформируемая уплотнительная шайба, которая при разжатой возвратной пружине прилегает к образующей седло кольцевой поверхности корпуса клапана и которую можно отвести от этого седла против усилия указанной пружины. При отведении уплотнительной шайбы от ее седла внутренняя и внешняя камеры соединяются между собой, что позволяет измерять давление в системе в процессе ее эксплуатации с помощью подсоединенного к внешней камере измерительного устройства.
Такой клапан для обеспечения его работоспособности состоит из множества, не полностью упомянутых выше отдельных деталей, которые удорожают и усложняют его изготовление и сборку. Вполне допустимо, что подобный клапан обеспечивает достаточную для выполнения описанной выше функции герметичность системы, однако добиться действительно надежного, абсолютно герметичного перекрытия соединения с помощью прилегающей к кольцевой поверхности корпуса клапана деформируемой уплотнительной шайбы при длительной эксплуатации клапана вряд ли возможно.
В основу настоящего изобретения была положена задача снабдить быстроразъемное соединительное устройство указанного в начале описания типа встроенным в него клапаном, который позволял бы регулировать давление в системе, прежде всего снижать его по мере необходимости, например при необходимости выполнения работ по техническому обслуживанию, но который одновременно с этим в закрытом состоянии обеспечивал бы максимально возможную герметичность системы, практически полностью исключающую возможность утечки текучей среды из системы. Помимо этого такой клапан должен иметь простую конструкцию и должен быть простым в управлении, а также должен быть недорогим в изготовлении.
Указанная задача решается согласно изобретению благодаря тому, что установленный в корпусе клапана с возможностью осевого перемещения в нем клапанный элемент выполнен цельным и имеет конический затвор, седло которого образовано соответствующей конической уплотняющей поверхностью, выполненной на полой сопряженной детали, вставленной в открытый конец корпуса с плотным прилеганием к его внутренней стенке, и на боковой окружной поверхности которого предусмотрена кольцевая канавка под уплотнительное кольцо, причем корпус клапана и сопряженная деталь изготовлены из пластмассы литьем под давлением и в местах их стыка приварены или приплавлены друг к другу.
Подобная конструкция состоит лишь из небольшого количества отдельных деталей, которые можно изготавливать простым путем и которые можно просто и быстро собирать друг с другом. Конические поверхности на клапанном элементе и седле клапана обеспечивают высокую герметичность закрытого клапана. Устанавливаемое в кольцевую канавку уплотнительное кольцо при закрытом клапане под действием возвратной пружины и преобладающего в системе давления текучей среды надежно вдавливается в кольцевую канавку и прижимается к конической уплотняющей поверхности седла, обеспечивая высокую герметичность. Соединение выполненных из пластика корпуса клапана и сопряженной детали свариванием или сплавлением упрощает конструкцию, поскольку отпадает необходимость нарезания резьбы и стопорения резьбового соединения, и дополнительно повышает герметичность. Кроме того, в этом случае быстроразъемное соединительное устройство превращается в один неразборный модуль, что делает его более удобным в эксплуатации.
В одном из предпочтительных вариантов конический затвор на своем узком, обращенном наружу конце непосредственно переходит в толкатель клапана, выступающий в полость, предусмотренную на открытом наружу, имеющем стаканообразную форму, участке сопряженной детали. Расположенный в такой открытой наружу полости толкатель легко доступен и может приводиться в действие простым инструментом.
Толкатель предпочтительно выполнять цилиндрической формы с возможностью направленного перемещения вдоль внутренней поверхности цилиндрического полого участка сопряженной детали, расположенного между ее участком с конической уплотняющей поверхностью и стаканообразным участком, при этом на наружной окружной поверхности толкателя можно предусмотреть продольные желобки. Такие продольные желобки при открытом обратном клапане обеспечивают, соответственно улучшают прохождение текучей среды вдоль толкателя.
На широком, обращенном внутрь конце конического затвора в предпочтительном варианте сформован образующий его продолжение продольный цилиндрический выступ, который обеспечивает направленное перемещение и центрирование возвратной пружины и который образует на коническом затворе уступ, в который одним своим концом может упираться возвратная пружина, которая другим своим концом может опираться на отходящую радиально внутрь от внутренней стенки дополнительного ответвления, соответственно от внутренней стенки корпуса клапана кольцевую поверхность. Тем самым клапанный элемент объединяет в себе три, выполненных в виде одной цельной детали несложной формы детали, а именно: затвор (запорный элемент) клапана, толкатель для приведения клапана в действие и деталь для направленного перемещения и центрирования возвратной пружины. За счет этого упрощается и удешевляется также изготовление и сборка обратного клапана.
На внутренней стенке дополнительного ответвления или на внутренней стенке корпуса клапана можно предусмотреть продольные пазы, которые также улучшают прохождение текучей среды вдоль клапанного элемента.
Клапанный элемент также предпочтительно изготавливать из пластмассы литьем под давлением.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид в аксонометрии быстроразъемного соединителя с поэлементным изображением встроенного в него предлагаемого в изобретении обратного клапана для регулирования давления в системе,
на фиг.2 - вид обратного клапана в продольном разрезе и
на фиг.3 - вид обратного клапана в поперечном разрезе плоскостью А-А по фиг.2.
На фиг.1 показано быстроразъемное соединительное устройство 1, имеющее в основном форму тройника. Его основной проходной участок для прохода текучей среды образован полумуфтой 2 быстроразъемной муфты и расположенным под прямым углом к ней присоединительным ответвлением 3. В дополнительном ответвлении 4, являющемся продолжением присоединительного ответвления 3, расположены детали обратного клапана 5, который на фиг.1 показан в разобранном состоянии, т.е. в виде отдельных его деталей перед их сборкой, соответственно встраиванием в быстроразъемное соединительное устройство. Ниже этот обратный клапан описан с одновременной ссылкой на фиг.2, где он изображен в продольном разрезе. При этом на фиг.2 из всех элементов быстроразъемного соединительного устройства 1 показано только его дополнительное ответвление 4 со встроенным в него обратным клапаном 5. Дополнительное ответвление 4 образует полый цилиндрический корпус 4 обратного клапана, внутренняя стенка которого (корпуса) снабжена расположенными по окружности с равным угловым шагом продольными пазами 6 (см. также фиг.3) и в месте перехода к не показанной на фиг.2 части быстроразъемного соединительного устройства имеет обращенную радиально внутрь кольцевую поверхность 7.
На эту кольцевую поверхность 7 одним своим концом опирается возвратная пружина 8, которая другим своим концом упирается в уступ 9 на вставленном в корпус 4 клапанном элементе 10. Продольные пазы 6 служат для центрирования возвратной пружины 8, а также обеспечивают возможность прохода текучей среды (см. ниже). Клапанный элемент 10 имеет конический затвор 11, который на своем более узком конце переходит в обращенный наружу толкатель 12 и на более широком конце которого сформован образующий его продолжение продольный цилиндрический выступ 13, который образует уступ 9 и который одновременно служит для центрирования и направленного перемещения возвратной пружины 8. Помимо этого конический затвор 11 имеет на своей наружной окружной поверхности кольцевую канавку 14 под уплотнительное кольцо 15. Конический затвор 11 поджимается возвратной пружиной 8 к соответствующей конической уплотняющей поверхности 16, выполненной на сопряженной детали 17, которая состоит в основном из трех участков.
Сопряженная деталь своим участком с конической уплотняющей поверхностью 16 вставлена в открытый конец дополнительного ответвления 4, соответственно в образованный им корпус 4 клапана, образуя седло для конического затвора 11. На своей наружной поверхности сопряженная деталь имеет на этом ее участке уступ 18 и радиальный буртик 19, которым она упирается в соответствующий, предусмотренный в корпусе 4 уступ, соответственно в его торец 20. К участку с конической уплотняющей поверхностью 16 примыкает участок с цилиндрической внутренней поверхностью 21, вдоль которой при приведении обратного клапана в действие и тем самым при осевом перемещении клапанного элемента 10 направленно перемещается толкатель 12 клапана.
Для возможности беспрепятственного прохода текучей среды по дополнительному ответвлению при отведенном от конической уплотняющей поверхности 16 клапанном элементе 10 на наружной окружной поверхности толкателя 12 предусмотрены продольные желобки 22. Толкатель 12 проходит насквозь через участок с цилиндрической внутренней поверхностью 21 и выступает в открытую снаружи полость 23 на третьем, имеющем стаканообразную форму участке 24 сопряженной детали 17. На наружной стенке этого стаканообразного участка 24 предусмотрена резьба 25 под навинчиваемый на нее защитный колпачок (не показан), позволяющий снаружи закрыть полость 23.
Для обеспечения максимально возможной герметичности всей конструкции неподвижные друг относительно друга детали, а именно: дополнительное ответвление 4, соответственно образованный им корпус 4 обратного клапана и сопряженную деталь 17, после сборки предпочтительно приваривают или приплавляют друг к другу в местах их стыка, для облегчения чего эти детали предпочтительно изготавливать из соответствующей пластмассы. Клапанный элемент 10 также выполнен цельным из пластмассы литьем под давлением.
В своем исходном (нормальном) положении обратный клапан 5 закрыт. При этом конический затвор 11 его клапанного элемента удерживается возвратной пружиной 8 и преобладающим в системе давлением в неподвижном и плотном контакте с конической уплотняющей поверхностью 16, а уплотнительное кольцо 15 плотно вдавливается в кольцевую канавку 14 и прижимается к конической уплотняющей поверхности 16, обеспечивая необходимую герметичность. Сбросить давление в системе при возникновении в этом необходимости, например в целях проведения работ по техническому обслуживанию, можно простым путем, для чего, воздействуя на толкатель 12 соответствующим инструментом, конический затвор 11 его перемещением против усилия возвратной пружины 8 отводят от его седла, соответственно от конической уплотняющей поверхности 16, после чего текучая среда может дозировано выходить из системы через дополнительные ответвления 4 (корпус 4 обратного клапана), проходя по выполненным на его внутренней стенке продольным пазам 6, через открытый обратный клапан 5, по продольным желобкам 22 на толкателе 12 и через полость 23 в сопряженной детали 17. И наоборот, путем дозированной подачи текучей среды в систему в ней аналогичным образом можно также повышать давление.
Рассмотренный выше встроенный в быстроразъемное соединительное устройство обратный клапан 5 является простым и недорогим в изготовлении и состоит лишь из нескольких, имеющих сравнительно простую форму деталей и, в частности, из корпуса 4 (дополнительного ответвления 4), клапанного элемента 10 с уплотнительным кольцом 15, сопряженной детали 17 и возвратной пружины 8. Все эти детали за исключением возвратной пружины 8 предпочтительно выполнять из пластмассы, что облегчает и удешевляет изготовление обратного клапана и позволяет уменьшить его массу. Подобный обратный клапан прост в управлении им и не требует применения для этого никакого специального инструмента, а также не создает никаких проблем с его многократным приведением в действие и не является изделием одноразового использования, которое после его однократного применения приходится выбрасывать. Благодаря конической форме затвора (запорного элемента) и уплотняющей поверхности его седла, способности уплотнительного кольца 15 к упругой деформации и сжатию и сварному соединению между собой корпуса 4 обратного клапана и сопряженной детали 17 в местах их стыка обеспечивается максимально возможная герметичность быстроразъемного соединительного устройства.
1. Быстроразъемное соединительное устройство, предназначенное для трубопроводов, по которым транспортируются текучие среды, и имеющее встроенный обратный клапан (5), который предназначен для управления давлением текучей среды или для выпуска воздуха из трубопроводов, по которым она транспортируется, и который расположен в отходящем от основного проходного участка быстроразъемного соединительного устройства (1), открытом наружу дополнительном ответвлении, которое одновременно образует корпус (4) этого обратного клапана (5), клапанный элемент (10) которого выполнен с возможностью его перемещения доступным снаружи толкателем (12) против возвращающего усилия из закрытого положения, в котором он запирает путь для прохода текучей среды, в открытое положение, в котором он освобождает путь для прохода текучей среды, отличающееся тем, что установленный в корпусе (4) клапана с возможностью осевого перемещения в нем клапанный элемент (10) выполнен цельным и имеет конический затвор (11), седло которого образовано соответствующей конической уплотняющей поверхностью (16), выполненной на полой сопряженной детали (17), вставленной в открытый конец корпуса (4) с плотным прилеганием к его внутренней стенке, и на боковой окружной поверхности которого предусмотрена кольцевая канавка (14) под уплотнительное кольцо (15), причем корпус (4) клапана и сопряженная деталь (17) изготовлены из пластмассы литьем под давлением и в местах их стыка приварены или приплавлены друг к другу.
2. Быстроразъемное соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что конический затвор (11) на своем узком, обращенном наружу конце переходит в толкатель (12) клапана, выступающий в полость (23), предусмотренную на открытом наружу, имеющем стаканообразную форму участке (24) сопряженной детали (17).
3. Быстроразъемное соединительное устройство по п.2, отличающееся тем, что толкатель (12) выполнен цилиндрической формы с возможностью направленного перемещения вдоль внутренней поверхности (21) цилиндрического полого участка сопряженной детали (17), расположенного между ее участком с конической уплотняющей поверхностью (16) и стаканообразным участком (24), и имеет на своей наружной окружной поверхности продольные желобки (22).
4. Быстроразъемное соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что на широком, обращенном внутрь конце конического затвора (11) сформован образующий его продолжение продольный цилиндрический выступ (13), который обеспечивает направленное перемещение и центрирование возвратной пружины (8) и который образует на коническом затворе (11) уступ (9), в который одним своим концом упирается возвратная пружина (8), которая другим своим концом опирается на отходящую радиально внутрь от внутренней стенки корпуса (4) клапана кольцевую поверхность (7).
5. Быстроразъемное соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней стенке корпуса (4) клапана предусмотрены продольные пазы (6).
6. Быстроразъемное соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что клапанный элемент (10) изготовлен из пластмассы литьем под давлением.
