ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 1994 года по МПК F16K7/06 

Изобретение относится к исполнительным устройствам систем регулирования расхода различных сред и может быть использовано в металлургической, химической, нефтехимической, и других отраслях промышленности.

Известен запорно-регулирующий клапан, содержащий снабженный входным и выходным патрубкам корпус, внутри которого размещены эластичный шланг и пережимной механизм, состоящий из двух взаимодействующих кулачков, один из которых связан с приводом, а другой - с эластичным шлангом. Недостатком описанного аналога является малый срок службы, обусловленный тем, что происходящий в процессе работы односторонний пережим шланга приводит к чрезмерному удлинению эластичного материала шланга со стороны пережимающего кулачка, в результате чего шланг преждевременно разрушается.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому клапану является запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус и расположенные в нем эластичный шланг и пережимной механизм, выполненный в виде противоположно расположенных рычагов, установленных на осях, одно плечо каждого из которых расположено с возможностью взаимодействия со шлангом, а другое плечо снабжено цилиндрическим роликом, контактирующим с толкателем, жестко связанным со штоком привода.

В прототипе шланг расположен между двумя рычагами пережимного механизма, рычаги которого, перемещаясь одновременно, пережимают шланг равномерно с диаметрально противоположных сторон. В результате этого удлинение эластичного материала происходит в меньшей степени, что приводит к увеличению срока службы эластичного шланга, а, следовательно, и всего клапана в целом.

Однако недостатком прототипа является низкая надежность работы, что объясняется следующим. При пережатии шланга рычагами на последний действует два вида сил:
1) силы пропорциональные перепаду давления на клапане и направленные по движению рабочей среды (вдоль продольной оси шланга);
2) постоянно увеличивающиеся в процессе пережатия шланга силы противодействия со стороны давления рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга.

При этом первые из указанных сил приводят к перекосу рычагов на осях вращения, и, как следствие, к неравномерной выработке отверстий рычагов, в которых расположены эти оси, что приводит к еще большему смещению рычагов от плоскости пережима - плоскость, расположенная перпендикулярно продольной оси шланга. Вместе с тем, по мере пережатия шланга напряжения в зоне контакта роликов и толкателя возрастают, т. к. возрастают силы противодействия со стороны рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга, в то время как размер площадки контакта между указанными элементами постоянен, поскольку боковая поверхность ролика имеет цилиндрическую форму, а сопрягающаяся с ней поверхность толкателя выполнена плоской. В результате воздействия переменных напряжений в зоне контакта роликов и толкателя происходит интенсивный износ роликов и, как следствие, дополнительный перекос рычагов. Таким образом, в результате воздействия указанных сил, величины которых имеют максимальные значения в положении полного пережатия шланга, возникает ситуация, когда шланг полностью не пережимается, а клапан не обеспечивает заданной степени герметичности.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана.

Эта цель достигается тем, что в известном запорно-регулирующем клапане, содержащем корпус и расположенные в нем эластичный шланг и пережимной механизм, выполненный в виде двух противоположно расположенных рычагов, установленных на осях, одно плечо каждого из которых расположено с возможностью взаимодействия со шлангом, а другое плечо снабжено цилиндрическим роликом, контактирующим с толкателем, жестко связанным со штоком привода, согласно изобретения, толкатель выполнен в виде конуса, расположенного между роликами, на наружной поверхности каждого из которых выполнен желоб с радиусом кривизны равным половине диаметра сечения конуса при его взаимодействии с поверхностью желобов в положении полного закрытия клапана.

На фиг. 1 изображен предлагаемый клапан, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2 при открытом положении клапана; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2 в положении полного закрытия клапана.

Запорно-регулирующий клапан состоит из корпуса 1, в котором между входным и выходным патрубками 2, 3 установлен эластичный шланг 4. В корпусе 1 размещен также пережимной механизм, состоящий из двух противостоящих рычагов 5, каждый из которых установлен на размещенных в корпусе 1 осях 6 с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси шланга 4 (плоскость пережима). Одно плечо каждого рычага 5 контактирует с эластичным шлангом 4, а другое плечо рычага 5 снабжено установленным на оси 7 роликов 8, контактирующим с толкателем 9, жестко связанным со штоком 10 привода (не показан). Толкатель 9 имеет форму конуса и расположен между роликами 8, на наружной поверхности каждого из которых выполнен желоб 11 с радиусом кривизны R. Размеры конуса таковы, что в положении полного закрытия клапана ролики 8 контактируют с поверхностью толкателя 9 в сечении конуса, диаметр которого равен двум радиусам кривизны желобов роликов 8.

Предложенный клапан работает следующим образом.

При подаче командного сигнала на привод, его выходной шток 10 двигается возвратно-поступательно совместно с закрепленным на нем толкателем 9. Перемещаясь вниз, толкатель 9 своей конической поверхностью воздействует одновременно на поверхности желобов 11 роликов 8, что приводит к повороту в противоположные стороны соответствующих плеч рычагов 5. При этом, другие плечи рычагов 5, смыкаясь, пережимают шланг 4, перекрывая поток рабочей среды до достижения полной герметичности клапана. По мере пережатия шланга 4 на рычаги 5 действуют постоянно возрастающие и пропорциональные перепаду давления на клапане силы, направленные вдоль оси шланга 4, а также силы противодействия со стороны давления рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга 4. Первые из указанных сил, направленные вдоль оси шланга, уравновешиваются реактивными составляющими сил в местах контакта толкателя 9 и желобов 11 роликов 8, тем самым препятствуя перекосу рычагов 5 на осях вращения 6. При этом напряжения в местах контакта роликов 8 и толкателя 9, возникающие как реакции на действие возрастающих сил остаются постоянными в процессе пережатия шланга 4. Такое постоянство напряжений обеспечивается предложенным сочетанием формы роликов 8 и толкателя 9. Выбор радиуса кривизны желоба 11 равным половине диаметра сечения конуса в положении полного закрытия клапана обеспечивает максимальный размер площадки контакта между толкателем 9 и роликов 8 при максимальных силах противодействия со стороны рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга 4.

Перечисленные факторы существенно уменьшают износ роликов и исключают возможность смещения рычагов от плоскости пережима, повышая тем самым надежность работы клапана.

(56) Патент США N 4303222, кл. F 16 K 7/06, 1981.

Патент США N 3408034, кл. 251-9, 1968.

Использование: в отраслях народного хозяйства, в частности в исполнительных устройствах систем регулирования расхода различных сред. Сущность изобретения: пережимной механизм состоит из двух рычагов /Р/ 5, установленных на осях 6. Одно плечо Р 5 контактирует со шлангом 4, а другое снабжено установленным на оси 7 роликом 8, контактирующим с толкателем 9, связанным со штоком 10 привода. Толкатель 9 имеет форму конуса и расположен между роликами 8, на поверхности которых выполнены желоб 11 с радиусом кривизны, равным половине диаметра сечения конуса, взаимодействующего в положении полного закрытия с поверхностью желобов. За счет предложенного сочетания формы роликов и толкателя исключается возможность смещения Р на плоскости пережима, что повышает надежность работы клапана. 4 ил.

ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН, содержащий корпус и расположенные в нем эластичный шланг и пережимной механизм, выполненный в виде противоположно расположенных рычагов, установленных на осях, одно плечо каждого из которых расположено с возможностью взаимодействия со шлангом, а другое плечо снабжено цилиндрическим роликом, контактирующим с толкателем, жестко связанным со штоком привода, отличающийся тем, что толкатель выполнен в виде конуса, расположенного между роликами, на наружной поверхности каждого из которых выполнен желоб с радиусом кривизны, равным половине диаметра сечения конуса при его взаимодействии с поверхностью желобов в положении полного закрытия клапана.