КЛАПАН Российский патент 1996 года по МПК F16K31/165 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к клапанам, используемым в нагревательных системах.

Известен клапан, содержащий корпус с седлом и запорным органом, снабженным штоком, связанным с диафрагмой, разделяющей корпус диафрагмы, установленный на корпусе клапана, на две камеры давления, в одной из которых герметично установлен штифт, соединенный с диафрагмой, по обе стороны которой установлены опорные пластины с центральным отверстием, при этом штифт в корпусе диафрагмы установлен герметично и выступающим в съемное регулировочное устройство, закрепленное на корпусе диафрагмы и содержащее пружину заданной величины, воздействующую на диафрагму и регулирующие средства для пружины (1).

Недостатком известного клапана является возникновение поперечных сил, которые передаются на шток клапана в зоне диафрагмы или зоне регулировочного устройства, например, из-за несимметричности усилий пружины, что приводит к образованию нежелательного напряжения от трения в герметичной подаче через корпус клапана и тем самым к гистерезису и чрезмерному износу.

Задачей изобретения является создание клапана, имеющего легкий доступ к штоку и низкий износ при его перемещении.

Этот технический результат достигается тем, что в центре диафрагмы в отверстиях опорных пластин закреплена вставка а шток клапана нагружен клапанной пружиной с возможностью взаимодействия своим свободным концом с вставкой, которая соединена посредством шарнира со штифтом.

Особенно простая конструкция достигается, если во вставке выполнен трубчатый выступ, расположенный в центральных отверстиях опорных пластин и прикрепленный к ним посредством отбортовки.

Для шарнира предпочтительно, чтобы он был выполнен в виде шарнирной головки, прикрепленной к штифту посредством шейки и шарнирного гнезда во вставке.

В соответствии с предпочтительной конструкцией на шарнирной головке выполнена по крайней мере частично сферическая поверхность, а в шарнирном гнезде выполнены сообщенные между собой поперечное отверстие и прорезь для приема шейки.

В этом случае над вставкой в районе поперечного отверстия установлен колпачок, зафиксированный на штоке в осевом направлении.

В другой разработке во вставке установлен предохранительный клапан, соединяющий камеру давления над диафрагмой с камерой давления под диафрагмой при увеличении заданного перепада давления.

В частности, предохранительный клапан выполнен в виде нагруженного пружиной в сторону штифта шарика, а проходной канал клапана в открытом положении сообщен с поперечным отверстием вставки.

На чертеже показан предлагаемый клапан.

Клапан состоит из трех частей, соединенных друг с другом а именно клапанного узла 1, насаженных диафрагменного узла 2 и регулировочного устройства 3.

Клапанный узел 1 содержит корпус 4 клапана с седлом 5 клапана. Седло взаимодействует с закрывающим элементом 6, соединенным со штоком 7 клапана. Закрывающий элемент предназначен для навинчивания на резьбовую часть 8 штока 7 клапана и прочного прижатия основания колпачка 9, изготовленного из листового металла к буртику на штоке 7 клапана. Вставка 10 в корпусе 4, формирующая проход, имеет направляющую секцию 11 для штока 7 и уплотнение 12 для колпачка или крышки 9. В результате образуется компенсационная камера 13, соединенная с помощью системы каналов 14 в закрывающем элементе 6 и штока 7 клапана с впускной камерой 15 корпуса 4 клапана. Таким образом достигается компенсация статического давления на закрывающем элементе.

Насаженный диафрагменный узел 2 имеет корпус 16 с нижней 17 и верхней 18 оболочками, соединенными путем загибания кромок. Крепежное кольцо 19, которое может крепиться к корпус у 4 клапана с помощью соединительной гайки 20, прикреплено к нижней оболочке 17 путем загибания кромки. Уплотняющий корпус 21, функционирующий как сальниковая коробка, крепится к верхней оболочке 18 с помощью отбортовки и имеет профиль 22 в форме окружной кольцевой канавки с коническими боковыми стенками. Диафрагма 23 зажимается по периферии между оболочками 17 и 18 и покрывается с обеих сторон опорными пластинами 24 и 25. Вставка 26 имеет круговую стенку 27, проходящую через центральное отверстие в опорных пластинах 24 и 25 и закрепляющуюся в нем с помощью отбортовки. На верхнем конце штока 7 клапана имеется контактная поверхность 28, образованная пластиной, прижимающейся с помощью пружины 29 клапана к вставке 26.

Диафрагма 23 разделяет корпус 16 на камеру давления 30, находящуюся ближе к клапану, и камеру давления 31, удаленную от клапана. Камера давления 30 соединена отверстием 32 с компенсационной камерой 13 и тем самым с впускной камерой 15 корпуса 4 клапана. Камера давления 31 снабжена соединением 33 для импульсной линии, с помощью которой может подаваться регулируемое давление системы, обычно превышающее давление в камере давления 30. В последней установлена пружина 34, смещающая диафрагму 23 вверх, а в камере давления 31 имеется пружина 35, смещающая диафрагму 23 вниз. Направляющий штифт 36 со вставкой 26 выступает через уплотнительную коробку 21 наружу. Шарнир 37 содержит полусферическую головку 38, соединенную со штифтом 36 с помощью шейки 39 и шарнирного гнезда 40, взаимодействующего с шарнирной головкой 38. Шарнирное гнездо имеет поперечное отверстие 41, ось которого перпендикулярна к плоскости чертежа, а верхняя сторона которого соединена с прорезью 42, идущей в том же направлении и предназначенной для прохождения шейки 39. При сборке шарнирная головка 38 вдвигается сбоку в поперечное отверстие 41 и удерживается в средней его части за счет надавливания на колпачок 43 так, что она может осуществлять ограниченное перемещение во всех направлениях.

Предохранительный клапан 44 установлен во вставке 26 и содержит шарик 45, прижимающийся под действием пружины 46 к свободному концу осевого отверстия 47, соединенного с поперечным отверстием.

Регулировочное устройство 3 содержит круглое основание 48, насаженное на уплотнительный корпус 21, которое крепится к корпусу 16 диафрагмы с помощью винтов 49, взаимодействующих с коническими точками в кольцевой канавке 22. Пружина 50 заданной величины в виде спиральной пружины сжатия расположена соосно со штифтом 36 между опорной пластиной 51 ближе к диафрагме и пружинной пластиной 52, удаленной от диафрагмы. Вращение опорной пластины 5 предотвращается с помощью направляющего элемента 53 и она снабжена наружной резьбой 54, взаимодействующей с соответствующей внутренней резьбой на окружной стенке 55 вращающейся рукоятки 56. На нижнем конце вращающейся рукоятки 56 имеются упругие лапки 57, которые взаимодействуют с выступами 58 под буртиком основания 48. Таким образом, рукоятка 56 может вращаться, но фиксирована в осевом направлении. На опорной пластине 51 установлено индексирующее кольцо 59, выступающее с радиальными стрелками 60 через осевые две прорези 61, в рукоятке 56 и взаимодействующее с метками, нанесенными снаружи на рукоятку.

Пружинная пластина 52 соединяется с помощью конической стенки 62 с трубчатым выступом 63, простирающимся до насаженного диафрагменного узла 2, и там вместе со штифтом 36 образует соединение 64, в частности типа защелкивающейся муфты. С этой целью штифт 36 имеет головку 65, выполненную на его верхнем конце, с наклонной поверхностью 66. Последняя взаимодействует с держателем 67, имеющим также наклонные поверхности 68, зацепляющиеся за ним. Держатель выполнен на упругих рычагах 69, образованных осевыми параллельными прорезями 70 в трубчатом выступе 63. Прорези 70 проходят в коническую стенку 62 так, что путем ввода инструмента через концевое отверстие 71 во вращающейся рукоятке 56 пружинные рычаги 69 разводятся в стороны в месте перехода от выступа 63 на коническую стенку 62 и муфта 64 расцепляется.

Предполагая, что заявленный клапан предназначен для поддержания перепада давления в системе постоянным, например в системе подогрева горячей воды, тогда клапан устанавливается на входе системы, т.е. в линии возврата, а соединение 33 соединяется с линией подачи. Затем в нижней камере давления 30 существует противодавление, а в верхней камере давления 31 давление подач. Это приводит к образованию усилия, действующего в закрывающем направлении. Этому усилию противодействует усилие заданной величины пружины 50, которое действует как растягивающее усилие в районе шарнира 37 и муфты 64. Состояние равновесия устанавливается обычным способом, при котором падение давления в системе имеет заданную величину.

Регулирование заданной величины пружины может осуществляться в любое время путем вращения рукоятки 56. Если требуется использовать другой пружинный узел, то регулировочное устройство 3 может быть просто заменено как одно целое. Используя инструмент с меньшим углом конуса, чем коническая стенка 62, пружинные рычаги 69 раскрываются, в результате чего муфта 64 расцепляется. При новой сборке муфта 64 защелкивается автоматически благодаря наклонным поверхностям 66 и 68. Если усилие заданной величины пружины 50 будет слишком большим, то достаточно несколько отжать пружинную пластину 52 вниз, что может быть выполнено из без затруднения через отверстие 71.

Люфт и шарнирная подвижность муфты 64 предотвращают передачу поперечных сил, которые могут возникнуть в связи с асимметрией заданной величины пружины 60 на пружинной пластине 52, на штифт 36. Это же относится и к шарниру 37, если диафрагма 23 будет установлена наклонно. Таким образом, штифт 36 может направляться с низким трением и так, что он легко может двигаться через уплотнительный корпус 21. Поперечные силы не могут передаваться с диафрагмы на шток 7 клапана, так как шток 7 клапана отделен от вставки 26, а могут передаваться только силы сжатия. Следовательно, нет необходимости бояться нежелательного трения на уплотнение 12, которое бы мешало подвижности клапана и обуславливало бы нежелательный износ.

В нагревательных системах случается так, что при отключении всех нагрузок противодавление будет падать в камере 30 из-за охлаждения воды и связанным с этим относительным сжатием, тогда как давление подачи в камере 31 соответствует нормальному давлению системы, например 5 бар. В результате вместо использования толстых и малочувствительных диафрагм применяется предохранительный клапан 44, который открывается при таких условиях и осуществляет частичное выравнивание давлений между двумя камерами давления 30 и 31.

Использование: в нагревательных системах. Сущность изобретения: в центре диофрагмы в отверстиях опорных пластин закреплена вставка. Шток клапана нагружен пружиной с возможностью взаимодействия своим свободным концом со вставкой. Вставка соединена посредством шарнира со штифтом. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан, содержащий корпус с седлом и запорным органом, снабженным штоком, связанным с диафрагмой, разделяющей корпус диафрагмы, установленный на корпусе клапана, на две камеры давления, в одной из которых герметично установлен штифт, соединенный с диафрагмой, по обе стороны которой установлены опорные пластины с центральным отверстием, при этом штифт в корпусе диафрагмы установлен герметично и выступает в съемное регулировочное устройство, закрепленное на корпусе диафрагмы и содержащее пружину заданной величины, воздействующую на диафрагму, и регулирующие средства для пружины, отличающийся тем, что в центре диафрагмы в отверстиях опорных пластин закреплена вставка, шток клапана нагружен клапанной пружиной с возможностью взаимодействия своим свободным концом со вставкой, которая соединена посредством шарнира со штифтом. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что во вставке выполнен трубчатый выступ, расположенный в центральных отверстиях опорных пластин и прикрепленный к ним посредством отбортовки. 3. Клапан по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что шарнир образован шарнирной головкой, прикрепленной к штифту посредством шейки и шарнирного гнезда во вставке. 4. Клапан по п. 3, отличающийся тем, что на шарнирной головке выполнена по крайней мере частично сферическая поверхность, а в шарнирном гнезде выполнены сообщенные между собой поперечное отверстие и прорезь для приема шейки. 5. Клапан по п. 4, отличающийся тем, что над вставкой в районе поперечного отверстия установлен колпачок, зафиксированный на штифте в осевом направлении. 6. Клапан по пп. 1 5, отличающийся тем, что во вставке установлен предохранительный клапан, соединяющий камеру давления над диафрагмой с камерой давления под диафрагмой при увеличении заданного перепада давления. 7. Клапан по пп. 5 и 6, отличающийся тем, что предохранительный клапан выполнен в виде нагруженного пружиной в сторону штифта шарика, а проходной канал клапана в открытом положении сообщен с поперечным отверстием вставки.