ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1999 года по МПК F16K15/06 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для создания в замкнутом объеме высоких давлений нагнетаемой среды.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с навернутой на него крышкой, подпружиненный затвор, состоящий из штока, эластичного опорного кольца, уплотнительной манжеты, втулки, навернутой на шток и седло, выполненное в форме внутренней конусной поверхности корпуса (авт. св. СССР N 180443, МПК F 16 K 15/14, публ. 1966).

Данная конструкция клапана обладает следующими недостатками. В процессе работы клапана уплотнительная манжета совершает возвратно-поступательное движение, преодолевая трение скольжения о стенки седла, в результате чего интенсивно изнашивается. При наличии в протекающей среде абразивных частиц на стенках седла, сопрягаемых с манжетой, образуются царапины и задиры.

Кроме того, уплотнительная манжета при открытии клапана постоянно находится в зоне интенсивного потока протекающей среды независимо от величины хода штока и, как следствие, материал манжеты подвержен интенсивной эрозии.

Все это сокращает срок эксплуатации клапана и снижает его характеристики по герметичности.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с осевым глухим каналом, впускное отверстие, выполненное в боковой стенке корпуса вблизи глухого торца корпуса, подпружиненный запорный элемент в форме полого поршня-цилиндра, полость которого через сопрягаемые отверстия сообщается в открытом положении с впускным отверстием, и непосредственно - с выпускным отверстием. (Заявка Японии N 49-11648, МПК F 16 K 15/02, публ. 1974).

Недостатком устройства является малая степень герметичности, обусловленная зазорами скользящей посадки запорного элемента относительно боковой поверхности внутреннего канала корпуса. Кроме того, это устройство нетехнологично.

Прототипом выбран обратный клапан, содержащий корпус с соосными впускным и выпускным отверстиями, в котором расположены седло, подпружиненный запорный элемент в форме стакана, обращенного наружной поверхностью днища к выпускному отверстию; на боковой поверхности стакана выполнены отверстия, а на внутренней поверхности днища стакана, обращенной к седлу, размещен уплотнитель (авт. св. СССР N 1185004, МПК F 16 K 1/00, публ. 1985).

Недостатком этого устройства является возможность нарушения герметичности и работоспособности клапана в процессе эксплуатации из-за вероятности выдавливания уплотнителя в канал седла, что ограничивает его срок службы. Кроме того, затруднен ремонт клапана в части замены износившегося уплотнителя.

Настоящее изобретение направлено на создание обратного клапана, рассчитанного на высокие рабочие давления и большой срок службы, обладающего высокой надежностью и ремонтопригодностью.

Для решения этой задачи в обратный клапан, содержащий корпус с соосными впускным и выпускным отверстиями, в котором расположены седло, подпружиненный запорный элемент в форме стакана со сквозными отверстиями на боковой стенке, обращенного наружной поверхностью днища к выпускному отверстию, и уплотнитель, размещенный на внутренней поверхности днища стакана, согласно изобретению введен шток, герметично закрепленный в центральном отверстии днища внутри стакана и сопрягаемый с каналом седла по скользящей посадке, при этом часть штока, размещенная внутри канала седла, выполнена с лысками, уплотнитель перекрывает торцевую поверхность седла, а участок корпуса, в котором размещен стакан, выполнен в виде съемного колпачка и снабжен дополнительными боковыми отверстиями, соединенными с выпускной плоскостью.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что уплотнитель в режиме "закрыто" работает в замкнутом объеме и не продавливается в зазоры между сопрягаемыми деталями, обеспечивая тем самым надежную герметичность. В режиме "открыто" перетекание среды организовано через боковые (радиальные) отверстия стакана. При этом открытая поверхность уплотнителя оказывается в зоне пониженной циркуляции среды, - благодаря чему уменьшается эрозия материала уплотнителя, что увеличивает срок эксплуатации клапана. Съемный колпачок корпуса позволяет легко обеспечить доступ к запорному элементу и герметизирующему уплотнению, например, для замены негодных деталей.

Для более организованного перетекания среды стакан установлен в колпачке по скользящей посадке, а на наружной поверхности стакана выполнены продольные лыски.

Для обеспечения герметичности при сверхвысоких давлениях уплотнитель выполнен из пластичного металла.

В частности, такой уплотнитель может быть выполнен из последовательно запрессованных в днище стакана прокладок из меди и свинца.

Для снижения вероятности перетекания среды между седлом и запорной поверхностью в закрытом положении клапана седло выполнено с кольцеобразным треугольным выступом, а соответствующий ему участок на внутренней поверхности днища стакана - с кольцеобразным треугольным углублением.

На фиг. 1 приведен заявляемый обратный клапан в состоянии "закрыто"; на фиг. 2 - в состоянии "открыто"; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Он содержит корпус, состоящий из основания 1 и съемного колпачка 2, соединенного с основанием 1 винтами 3. В колпачке 2 размещены запорный элемент, выполненный в виде стакана 4, и поджимающая пружина 5. Шток 6 герметично закреплен в центральном отверстии днища внутри стакана 4. Уплотнитель 7 выполнен в виде одной или двух прокладок. Например из пластичного металла разных видов, например из меди, свинца, последовательно запрессованных внутри стакана 4 до упора в днище. Свободная часть штока 6, снабженная лысками 8, размещена в сквозном канале 9, являющемся одновременно впускным отверстием и заканчивающимся со стороны запорного элемента 4 седлом 10 с кольцеобразным треугольным выступом 11.

Лыски 12 на наружной боковой поверхности обеспечат гарантированные зазоры. В боковой стенке стакана 4, установленного в колпачке 2 по скользящей посадке, над лысками штока 6 выполнены сквозные отверстия 13. В боковой стенке съемного колпачка 2 выполнены сквозные отверстия 14, которые вместе с основным выпускным отверстием 15 сообщают полость клапана с нагнетаемым объемом.

Клапан реагирует на перепад давления среды в полостях над запорным элементом и под ним и работает следующим образом.

Среда из впускного отверстия 9 под давлением P₂ > P₁ воздействует на торец штока 6. Преодолевая сопротивление пружины 5 и давление P₃, стакан 4 вместе со штоком 6 поднимается, освобождая проход для рабочей среды между седлом 10 и уплотнителем 7 в отверстия 13. Далее среда через зазоры между стаканом 4 и колпачком 2 поступает в нагнетаемый объем через отверстия 14 и 15 (фиг. 2).

При последующем снижении давления нагнетаемой среды в впускном отверстии до P₂ < P₁ или до нуля стакан 4 опускается, поджимая уплотнитель 7 к седлу 10 за счет усилия пружины 5 и перепада давлений среды, воздействующих на запорный элемент со стороны впускного и выпускного отверстия 9 и 15 соответственно (фиг. 1).

Изобретение предназначено для создания в замкнутом объеме высоких давлений нагнетаемой среды. Обратный клапан содержит корпус из основания и съемного колпачка. Колпачок присоединен к основанию винтами. В полости колпачка размещен подпружиненный запорный элемент. Последний выполнен в форме стакана. В центральном отверстии днища стакана герметично закреплен шток. Свободная часть штока размещена по скользящей посадке во входном канале седла. Уплотнитель выполнен из пластичного металла и в положении закрыто полностью перекрывает торцевую поверхность седла. Размещенная внутри канала седла часть штока выполнена с лысками. В съемном колпачке выполнены дополнительные боковые отверстия. Последние сообщают полость колпачка с выпускным объемом. В результате уплотнитель работает в щадящих условиях, что увеличивает срок службы клапана, и повышается надежность его работы. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Обратный клапан, содержащий корпус с соосными впускным и выпускным отверстиями, в котором расположены седло, подпружиненный запорный элемент в форме стакана со сквозными отверстиями на боковой стенке, обращенного наружной поверхностью днища к выпускному отверстию, и уплотнитель, размещенный на внутренней поверхности днища стакана, отличающийся тем, что он снабжен штоком, герметично закрепленным в центральном отверстии днища внутри стакана и сопрягаемым с каналом седла по скользящей посадке, при этом часть штока, размещенная внутри канала седла, выполнена с лысками, уплотнитель перекрывает торцевую поверхность седла, а участок корпуса, в котором размещен стакан, выполнен в виде съемного колпачка с дополнительными боковыми отверстиями, соединяющими полость колпачка с выпускным объемом. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что стакан установлен в колпачке по скользящей посадке, а его наружная боковая поверхность выполнена с продольными лысками. 3. Клапан по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен из пластичного металла. 4. Клапан по п.3, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен из последовательно запрессованных в днище стакана прокладок из меди и свинца. 5. Клапан по пп.1 - 4, отличающийся тем, что седло выполнено с кольцеобразным треугольным выступом, а соответствующий ему участок на внутренней поверхности днища стакана - с кольцеобразным треугольным углублением.