КЛАПАН ПРЕИМУЩЕСТВЕННО АСЕПТИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Российский патент 1998 года по МПК F16K41/10 

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к подъемным клапанам асептических производств в пищевой, фармацевтической, биохимической и аналогичных отраслях промышленности.

Основными требованиями, предъявляемыми к данному виду арматуры, являются:
- исключение возможности заноса в транспортируемый продукт вредных примесей извне, т.е. заражения внешними примесями;
- отсутствие внутренних источников заражения транспортируемого продукта, способного в застойных зонах в осадках создавать благоприятные условия для жизнедеятельности вредных микроорганизмов;
- высокая надежность работы клапана и в первую очередь элементов, обеспечивающих асептические свойства клапана.

Известен клапан (патент Австрии N 138224П, кл. 64 с. 19, 1971) содержащий герметичный корпус с патрубками, седлом и направляющей втулкой, в которой подвижно расположен приводной шток с золотником, и герметизирующую плоскую мембрану, закрепленную на штоке и корпусе.

Допускаемые малые перемещения плоской мембраны в осевом направлении является причиной недостаточной надежности клапана, в чем заключается основной недостаток данного клапана.

Известны также клапаны фирмы "Adar" (Франция) по книге Брусиловский Л.П. и Вайнберг В.Я. Автоматизация технологических процессов в молочной промышленности. - М. : Пищевая промышленность, 1973, стр. 254, рис. 11б) и фирмы "L-Laval" (Швеция) по книге Брусиловский Л.П. и др. Системы автоматического управления технологическими процессами предприятий молочной промышленности, - М.: Агропромиздат, 1986, стр. 170, рис. 63б), содержащие герметичный корпус с патрубками, седлом и направляющей втулкой, в которой подвижно расположен приводной шток с золотником, и герметизирующую гофрированную резинотканевую мембрану, закрепленную на штоке и корпусе.

Основными недостатками указанных клапанов являются:
наличие возможности соединения в складах между гофрами твердых осадков транспортируемого продукта, склонного к налипанию, что может привести при некачественной промывке к созданию источников внутреннего заражения;
невысокая надежность герметизирующей мембраны, испытывающей сложные нагружения при работе клапана, приводящие к ее разрыву.

Также известны клапаны (патент Франции N 2159006, кл. F 16 K 41/00, 1972) и заявка ФРГ N 3215799, кл. F 16 K 1/04, 1983), содержащие герметичный корпус с патрубком, седлом и направляющей втулкой, в которой подвижно расположен приводной шток с золотником и герметизирующим разделительным сильфоном, закрепленным на штоке и корпусе.

Данные клапаны обладают следующими основными недостатками:
- наличие в гофрах разделительного сильфона труднопромываемых застойных зон, где могут скапливаться осадки транспортируемого продукта, являющиеся источником его внутреннего заражения;
- сравнительно невысокая надежность работы сильфона при одностороннем нагружении избыточным давлении.

Известен также клапан (патент СССР N 1595132, кл. F 16 K 41/10 1988), содержащий корпус с крышкой, запорный орган с седлом, шток привода с направляющей втулкой и герметизирующей эластичной мембраной, помещенной на штоке между торцом крышки и корпусом, причем на внутренней поверхности крышки выполнен концентрично штоку кольцевой корпус с наружной поверхностью, выполненной по форме открытого тора, касательного к торцу внутренней поверхности крышки, и с радиусом тора, равным половине диаметра штока, а мембрана имеет форму, повторяющую формы крышки с кольцевым выступом.

Основными недостатками указанного клапана являются:
- неравномерность нагружения отдельных участков мембраны растягивающими усилиями при работе клапана, что снижает надежность герметизирующей мембраны и всего клапана вцелом;
- сужение области применения данного клапана, ввиду невозможности работы мембраны при отсутствии внутри корпуса избыточного давления.

Задачей настоящего изобретения являются:
- повышение надежности герметизирующей мембраны;
- расширение технологических возможностей клапана, т.е. обеспечение возможности работы клапана как при избыточном давлении внутри герметичного корпуса, так и при отсутствии его и даже при разрежении.

Технический результат достигается тем, что в клапане преимущественно асептических производств, содержащем корпус с патрубками, имеющую на внутреннем торце кольцевой выступ направляющую втулку, в которой с возможностью осевого перемещения расположен приводной шток, и герметичную эластичную мембрану, закрепленную на кольцевом выступе направляющей втулки и штоке, плотно охватывающую сопрягаемые поверхности кольцевого выступа и штока по всей длине сопряжения, согласно изобретению сопрягаемые поверхности кольцевого выступа, штока и мембраны в местах закрепления выполнены тороидальными, причем поверхности мембраны являются обратными соответствующим поверхностям кольцевого выступа втулки и штока.

Кроме того, шток в месте закрепления мембраны имеют буртик. А наружная поверхность кольцевого выступа направляющей втулки выполнена касательной к наружной поверхности штока.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показан: на фиг. 1 - клапан в разрезе; на фиг. 2 - узел А клапана по фиг. 1; на фиг. 3 - узел Б клапана по фиг. 1.

Клапан содержит герметичный корпус 1 с патрубками 2 и 3, седлом 4 и направляющей втулкой 5, закрепленной на корпусе 1 центрирующей прижимной крышкой 6. Во втулке 5 с возможностью осевого перемещения установлен приводной шток 7. Втулка 5 со стороны внутренней полости клапана имеет на торце кольцевой, охватывающий шток 7, выступ 8, наружная поверхность 9 которого, выполненная тороидальной, касательна к цилиндрической поверхности 10 штока 7. Шток 7 выполнен трубчатой конструкции и у торца, размещенного внутри корпуса, имеет буртик 11 с тороидальной поверхностью 12. На штоке 7 с помощью стяжки 13 и натяжной гайки 14 закреплен золотник 15. Герметизирующая эластичная мембрана 16, охватывающая поверхность 9 втулки 5 и поверхности 10 и 12 штока 7, закреплена на втулке 7 и корпусе 1 с помощью крышки 6, а на штоке 7 - золотником 15.

Поверхности мембраны 16, сопрягаемые с поверхностями 9, 10 и 12, выполнены обратными им и с диаметральными размерами, в свободном состоянии меньшими, чем соответствующие им диаметральные размеры втулки 5 и штока 7. Вследствие этого после сборки клапана, мембрана 16 находится в предварительно напряженном (радиально растянутом) состоянии и плотно охватывает поверхности 9, 10 и 12.

Клапан работает следующим образом.

При избыточном делении транспортируемого продукта создается дополнительный прижим эластичной мембраны 16 к твердым поверхностям 9 кольцевого выступа 8 втулки 5, цилиндрической 10 штока 7 и тороидальной 12 буртика 11. Мембрана 16 испытывает при этом кроме предварительного напряжения натяжения и напряжение сжатия от избыточного давления, направленного перпендикулярно твердым поверхностям 9, 10 и 12. При перемещении штока 7 золотник 15 прижимается к седлу 4, перекрывая поток транспортируемого продукта на участке патрубок 2 - патрубок 3. Клапан закрыт. Шток 7 растягивает при этом мембрану 16, в которой возникают напряжения, направленные вдоль ее образующей. Вследствие отсутствия изломов и разрывов при контакте мембраны 16 с твердыми поверхностями 9, 10 и 12, сложной деформации, приводящей к разрыву, эластичная мембрана не испытывает.

Открытие клапана происходит в обратном порядке.

При разряжении во внутренней полости клапана предварительное напряжение мембраны 7 препятствует ее отрыву от твердых поверхностей 9, 10 и 12.

Применение мембраны такой формы позволяет более равномерно нагружать ее простыми растягивающими и сжимающими усилиями и сводит к минимуму вероятность ее разрыва.

Клапан преимущественно асептических производств предназначен для использования в пищевой, фармацевтической, биохимической и аналогичных отраслях промышленности. Клапан содержит корпус 1, с патрубками 2 и 3, направляющую втулку 5 с кольцевым выступом 8, приводной шток 7 и герметизирующую эластичную мембрану 16. Мембрана 16 плотно охватывает сопрягаемые поверхности кольцевого выступа 8 и штока 7 по всей длине сопряжения. Причем сопрягаемые поверхности кольцевого выступа 8, штока и мембраны в местах закрепления выполнены тороидальными, а поверхности мембраны являются обратными соответствующим поверхностям кольцевого выступа втулки и штока. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан преимущественно асептических производств, содержащий корпус с патрубками, имеющую на внутреннем торце кольцевой выступ направляющую втулку, в которой с возможностью осевого перемещения расположен приводной шток, и герметичную эластичную мембрану, закрепленную на кольцевом выступе направляющей втулки и штоке, плотно охватывающую сопрягаемые поверхности кольцевого выступа и штока по всей длине сопряжения, отличающийся тем, что сопрягаемые поверхности кольцевого выступа, штока и мембраны в местах закрепления выполнены тороидальными, причем поверхности мембраны являются обратными соответствующим поверхностям кольцевого выступа втулки и штока. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что шток в месте закрепления мембраны имеет буртик. 3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что наружная поверхность кольцевого выступа направляющей втулки выполнена касательной к наружной поверхности штока.