ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1995 года по МПК F16K15/03 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в трубопроводных магистралях напорных гидравлических систем.

Известны обратные клапаны с поворотным запорным органом, которые для предотвращения гидравлического удара при его закрытии снабжены с отводом и регулируемой задвижкой [1].

Однако известная конструкция не дает полную гарантию предотвращения возникновения гидравлического удара при закрытии обратного клапана, так как не обладает свойствами саморегулирования, поэтому для изменения продолжительности и соответственно степени эффективности срабатывания необходимо изменить степень перекрытия сечения отводной трубы посредством задвижки, смонтированной на последней.

Известен обратный клапан с поворотным запорным органом, включающий корпус, крышку, шарнирно закрепленный внутри корпуса запорный орган - заклепку, жестко соединенный с ним герметический объем, состоящий из двух секций, соединенных между собой отверстием [2].

Однако и эта конструкция имеет существенные недостатки и не может обеспечить предотвращение возникновения гидравлического удара из-за медленного и плавного закрытия в результате создания максимального гидравлического сопротивления.

Задачей изобретения является увеличение эффективности и надежности функционирования из-за обеспечения медленного и плавного открытия и закрытия клапана за весь период срабатывания и предотвращения возникновения гидравлического удара.

Эта задача достигается тем, что герметическая камера выполнена в виде полого диска, установленного под прямым углом к запорному органу, а крышка выполнена в виде сферического сектора.

На чертеже представлен общий вид обратного клапана в разрезе.

Обратный клапан включает корпус 1, крышку 2 формы сферического сектора, шарнир 3, закрепленный внутри корпуса, полый герметичный диск 4, жестко соединенный с захлопкой 5 и образовавший с ней прямой угол, фланец 6 для установления обратного клапана на трубопроводной магистрали.

На чертеже обратный клапан показан в исходном положении, т.е. когда в трубопровод жидкость не подается и обратный клапан закрыт.

Как известно, в трубопроводных магистралях напорных гидравлических систем, на которых установлен обратный клапан, гидравлические удары возникают при открытии и закрытии последнего. Особенно опасным является процесс закрытия обратного клапана обратным потоком, который образуется в случае наличия значительной геометрической высоты подачи жидкости.

При нормальном режиме работы гидравлической системы, когда обратный клапан открыт, захлопка 5, закрепленная на шарнире 3, поднимается вверх, прилегает к верхней части корпуса 1 и занимает горизонтальное положение. Одновременно с ней поднимается вверх и жестко соединенный с ней полый герметичный диск 4 и занимает вертикальное положение.

Крышка 2 имеет форму сферического сектора. Это необходимо для того, чтобы в ней мог переместиться при открытии диск 4, который имеет форму полукруга. С целью беспрепятственного перемещения диска 4 в крышке 2 необходимо соблюдение условия R ≥ (1,05 - 1,1)R₁; где R - радиус сферического сектора;
R₁ - радиус диска.

Предложенная конструкция работает следующим образом.

При остановке гидравлической системы (выключение насоса), когда в трубопроводе, на котором установлен обратный клапан, давление начинает уменьшаться, обратный клапан начинает закрываться, т.е. захлопка 5 и жестко соединенный с ней полый герметичный диск 4 начинают опускаться вниз под действием собственного веса. Это происходит постепенно, так как быстрому перемещению вниз захлопке 5 создает дополнительное сопротивление при перемещении в рабочей жидкой среде.

Для достижения максимального эффекта торможения (уменьшения скорости перемещения захлопки 5 вниз и соответственно продолжительности закрытия обратного клапана) необходимо, чтобы вес диска 4 был максимальным, поэтому он выполнен полым. Такое выполнение и соблюдение условия G_зах + G_д > Р_в > G_д, где G_зах - сила тяжести захлопки;
G_д - сила тяжести диска;
Р_в - архимедова выталкивающая сила, обусловливает увеличение сил сопротивления при перемещении полого диска 4 вниз. Увеличение этого же эффекта служит и соблюдение условия R≥ (1,05 - 1,1)R₁. Зазор между полым диском 4 и крышкой 2 должен быть оптимальным. Он должен обеспечить беспрепятственное перемещение диска 4 в крышке 2 при открытии клапана, а также максимальное сопротивление (из-за наличия минимального зазора) при перемещении вниз при закрытии обратного клапана.

Таким образом наличие жестко соединенного полого герметичного диска 4 и соблюдение указанных условий обеспечивает достижение максимального эффекта торможения, соответственно максимального увеличения при продолжительности закрытия обратного клапана и тем самым предотвращается возможность возникновения гидравлического удара.

Конструкция обратного клапана обеспечивает также медленное и плавное его открытие и соответственно предотвращает возникновение колебательных процессов.

Использование: в трубопроводных магистралях напорных гидравлических систем. Сущность: в корпусе шарнирно закреплен запорный орган-захлопка и жестко закрепленная с ним герметичная камера. Камера выполнена в виде полого диска, установленного под прямым углом к запорному органу. Крышка выполнена в виде сферического сектора. 1 ил.

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус, крышку, шарнирно закрепленный в корпусе запорный орган-захлопку и жестко соединенную с ним герметичную камеру, отличающийся тем, что герметичная камера выполнена в виде полого диска, установленного под прямым углом к запорному органу, а крышка выполнена в виде сферического сектора.