КЛАПАН Российский патент 1999 года по МПК F16K1/14 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для надежного перекрытия магистралей при повышенных давлениях и плавного регулирования расхода газа или жидкости.

Известен клапан, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем в виде конуса, седло в виде конусного отверстия, маховик (см., например, [1]). Этот клапан не обеспечивает надежного перекрытия магистралей и плавности регулирования расхода рабочей среды при высоких давлениях. Это обусловлено тем, что при работе клапана к маховику необходимо прикладывать большие усилия.

Известен клапан, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем, шаровой запорный орган, маховик (см., например, [2]). Недостаток этого клапана фактически тот же, что и у клапана, рассмотренного выше.

Известен клапан, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с клинообразным толкателем, в котором выполнен поперечный канал для прохода рабочей среды, два шаровых запорных органа, контактирующих с рабочими поверхностями толкателя, маховик (см., например, [3] ), принятый за прототип. Конструкция данного клапана позволяет существенно уменьшить усилия, прикладываемые к маховику при его работе. Однако при этом силы взаимодействия шаровых запорных органов с клинообразным толкателем направлены под углом к осям рабочих конических поверхностей штуцеров, что вызывает их элиптическую деформацию и, соответственно этому, ухудшает надежность перекрытия магистралей при повышенных давлениях и плавность регулирования расхода рабочей среды.

Результатом настоящего изобретения является повышение надежности перекрытия магистралей при высоких давлениях и улучшение плавности регулирования расхода рабочей среды.

Указанный результат достигается тем, что в клапане, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем, в котором выполнен поперечный канал для прохода рабочей среды, два шаровых запорных органа, контактирующих с рабочими поверхностями толкателя, маховик, толкатель выполнен в виде цилиндра с наклонными продольными прорезями, контактирующими своими боковыми стенками с наружными поверхностями штуцеров, оси которых расположены под прямым углом к рабочем поверхностям толкателя, расположенным на наклонных поверхностях прорезей.

Вариант практической реализации предлагаемого клапана иллюстрируется фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 показан клапан в разрезе. На фиг. 2 показано сеч. А-А на фиг. 1. На фиг. 3 приведена схема разложения сил.

Клапан включает: корпус 1, входной штуцер 2, выходной штуцер 3, шпиндель 4, толкатель 5 с поперечным каналом 6, шаровые запорные органы 7, 8, маховик 9. Входной штуцер 2 и выходной штуцер 3 выполнены с выходными цилиндрическими поверхностями 10, 11 и герметично соединены с корпусом 1 с помощью резьбы и прокладок 12, 13.

Толкатель 5 выполнен в виде цилиндра с наклонными продольными прорезями 14, 15, боковые стенки которых контактируют с наружными поверхностями входного штуцера 2 и выходного штуцера 3 и шаровыми запорными органами 7, 8.

Оси входного штуцера 2, выходного штуцера 3 составляют прямой угол с рабочими поверхностями, которые расположены на наклонных поверхностях прорезей 14, 15. Шаровые запорные органы 7, 8 и толкатель 5 выполнены соответственно из магнитного и намагниченного материалов для обеспечения непрерывного поджатия шаровых запорных органов 7, 8 к рабочим поверхностям толкателями 5. При этом толкатель 5 выполнен "плавающим", то есть с возможностью перемещения относительно оси шпинделя 4 в плоскости, проходящей через оси входного штуцера 2 и выходного штуцера 3.

Клапан работает следующим образом.

Для открытия клапана (в исходном состоянии клапан закрыт) вращают маховик 9 против хода часовой стрелки. Вращательное движение маховика 9 преобразуется в поступательное движение шпинделя 4, соединенного с толкателем 5, в результате чего последний поднимается вверх. При этом снимаются усилия, приложенные толкателем 5 к запорным органам 7, 8, которые под воздействием магнитных сил перемещаются к оси шпинделя 4 и тем самым открывают проход для рабочей среды (жидкости или газа). Рабочая среда протекает через входной штуцер 2, зазор, образованный между его конической поверхностью и запорным органом 7, поперечный канал 6, зазор, образованный между конической поверхностью выходного штуцера 3, и выходной штуцер 3.

Для закрытия клапана вращают маховик 9 по ходу часовой стрелки, в результате чего толкатель 5 перемещается вниз, вызывая перемещение запорных органов 7, 8 от оси шпинделя 4. При этом осуществляется плавное регулирование расхода рабочей среды, а затем герметичное перекрытие отверстий входного штуцера 2 и выходного штуцера 3.

При работе клапан перемещение толкателя на некоторую величину (см. фиг. 3) вызывает перемещение шаровых запорных органов на величину h•sinα по оси штуцеров. При этом усилие F₁, прикладываемое к толкателю с помощью маховика, вызывает усилие прижатия запорных органов к рабочим коническим поверхностям входного и выходного штуцеров, равное F = F₁/sinα.
По сравнению с прототипом предлагаемый клапан позволяет повысить надежность перекрытия магистралей, улучшить плавность регулирования рабочей среды, а также повысить долговечность его работы, так как запорные органы могут быть выполнены с различными диаметрами и при необходимости переставляться или заменяться на другие размеры.

Перечень источников
1. Авторское свидетельство СССР N 996782, F 16 K 1/00.

2. Авторское свидетельство СССР N 853261, F 16 K 1/14.

3. Авторское свидетельство СССР N 798396, F 16 K 1/14.

Клапан предназначен для перекрытия магистралей при повышенных давлениях и плавного регулирования расхода. Клапан содержит корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем, два шаровых запорных органа, маховик. В толкателе выполнен поперечный канал для прохода рабочей среды. Шаровые запорные органы контактируют с рабочими поверхностями толкателя. Толкатель выполнен в виде цилиндра с наклонными продольными прорезями. Последние контактируют своими боковыми поверхностями с наружными поверхностями штуцеров. Оси штуцеров расположены под прямым углом к рабочим поверхностям толкателя. Последние расположены на наклонных поверхностях прорезей. Такое выполнение позволяет повысить надежность перекрытия магистралей при повышенных давлениях и плавность регулирования расхода. 3 ил.

Клапан, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем, в котором выполнен поперечный канал для прохода рабочей среды, два шаровых запорных органа, контактирующих с рабочими поверхностями толкателя, маховик, отличающийся тем, что толкатель выполнен в виде цилиндра с наклонными продольными прорезями, контактирующими своими боковыми стенками с наружными поверхностями штуцеров, оси которых расположены под прямым углом к рабочим поверхностям толкателя, расположенным на наклонных поверхностях прорезей.