Клапан с линейным приводом

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к арматуростроению. Оно может быть использовано для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах. В 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 зубчатого механизма, образованного зубьями рейки, соединенной со штоком привода, зубчатым колесом или его частью и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно. Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом. Указанная совокупность конструктивных признаков обеспечивает повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к машиностроению и, 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, F16К 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 F16К 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 F16К 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 зубчатого механизма, образованного зубьями рейки, соединенной со штоком привода, зубчатым колесом или его частью и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, 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 нижеследующей фигуре.

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

Клапан с линейным приводом (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 12 и выходной 13 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 9 привода. Шток 9 привода посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 10, соединенной со штоком 9 привода, зубчатым колесом 11 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, 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. Во входной патрубок 12 корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 9 привода посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 10, соединенной со штоком 9 привода, зубчатым колесом 11 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает входной патрубок 12 и выходной патрубок 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 9 привода совершает поступательное движение и посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 10, соединенной со штоком 9 привода, зубчатым колесом 11 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, отжимает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из входного патрубка 12 перетекает в выходной патрубок 13. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7 поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и возвращает зубчатую рейку 10, зубчатое колесо 11 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Входной патрубок 12 и выходной патрубок 13 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 зубчатого механизма, образованного зубьями рейки, соединенной со штоком привода, зубчатым колесом или его частью и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, 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 дополнительным 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 12 и выходные 13, 14 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 15, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 9 привода. Шток 9 привода посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 10, соединенной со штоком 9 привода, зубчатым колесом 11 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полость линейного привода 2.

Клапан работает следующим образом. Во входной патрубок 12 корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 9 привода посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 10, соединенной со штоком 9 привода, зубчатым колесом 11 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает входной патрубок 12 от выходных патрубков 13, 14 и соединяет между собой выходные патрубки 13 и 14. 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 9 привода совершает поступательное движение и посредством зубчатого механизма, образованного зубьями рейки 10, соединенной со штоком 9 привода, зубчатым колесом 11 и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента 3, перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 15. Рабочая среда из входного патрубка 12 перетекает в выходной патрубок 13, входной патрубок 12 и выходной патрубок 13 отделяются от выходного патрубка 14. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7 поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и возвращает зубчатую рейку 10, зубчатое колесо 11 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Выходные патрубки 13 и 14 соединяются, отсоединяясь при этом от входного патрубка 12.

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.

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 зубчатого механизма, образованного зубьями рейки, соединенной со штоком привода, зубчатым колесом или его частью и зубьями, сформированными на поверхности управляющего элемента, 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.