ДОННЫЙ КЛАПАН (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК F16K27/07 

Группа изобретений относится к машиностроению, более узко к арматуре, устанавливаемой на различных объектах, трубопроводах и т.п., а более конкретно к донным клапанам, расположенным на топливных цистернах, в частности на транспортной топливной цистерне.

Известны донные клапаны топливных цистерн, содержащие плоский перекрывной орган со штоком, имеющим ручной привод, расположенный над цистерной (см. , например, европейский патент 0410837, кл. F 16 K 27/07, 1991 г.). В данном клапане технический результат, достигаемый изобретением, не осуществим, т.к. не предусмотрено демпфирование запорного органа, а отсутствие устройства для фиксации в крайних положениях приведет к катастрофе при аварийных ситуациях, в частности при переливе.

Известны также донные клапаны топливных цистерн, содержащие плоский перекрывной орган со штоком, имеющим ручной привод, расположенный под цистерной (см. европейский патент 0392042, кл. F 16 K 27/07, 1990 г.). В данном клапане также не достигается технический результат, предусмотренный изобретением, по вышеописанным причинам.

Задача обоих вариантов изобретения - создание надежного донного клапана, обеспечивающего при использовании его на транспорте фиксацию перекрывного органа в верхнем крайнем положении и автоматическое закрытие клапана при аварийных ситуациях.

Технический результат, достигаемый обоими вариантами изобретения - обеспечение демпфирования запорного органа и автоматическое закрытие клапана и отсоединение штока при аварийных ситуациях.

Данный технический результат первого варианта изобретения, достигается тем, что донный клапан транспортной топливной цистерны содержит перекрывной орган в виде полого цилиндра с калиброванными отверстиями в днище и со штоком, кинематически связанным с фacoнным валом ручного привода, при этом днище перекрывного органа снабжено опорным приливом, имеющим гнездо, служащее подпятником для штока, снабженного опорной втулкой, а сам клапан снабжен устройством для фиксации перекрывного органа в двух крайних положениях.

В частных случаях выполнения донного клапана, характеризуемого вышеперечисленными признаками, технический результат достигается тем, что опорная втулка и опорный прилив выполнены с буртами, между которыми установлена с натягом цилиндрическая пружина; корпус клапана имеет приемно-выпускной патрубок, который выполнен из низкопластичного материала и имеет в зоне примыкания к корпусу клапана концентратор напряжения, выполненный в виде кольцевой проточки; устройство для фиксации перекрывного органа в двух крайних положениях снабжено основным и вспомогательным фиксаторами, имеющими общее гнездо и запорный уступ для основного фиксатора, общее гнездо выполнено в установочной площадке приемно-выпускного патрубка, а запорный уступ - в фасонном вале.

Этот же технический результат во втором варианте изобретения достигается тем, что донный клапан транспортной топливной цистерны содержит перекрывной орган с калиброванными отверстиями в днище и со штоком ручного привода, при этом днище перекрывного органа снабжено опорным приливом, свободно примыкающим к штоку, имеющему на боковой поверхности паз для фиксатора.

В частных случаях выполнения донного клапана, характеризуемого вышеперечисленными признаками, клапан снабжен приемно-выпускным патрубком, имеющим установочную площадку, на которой установлен с возможностью вхождения в паз штока фиксатор, снабженный электромагнитным приводом прямого действия и возвратной пружиной; ручной привод выполнен в виде трособлочной системы с тросами, имеющими равный угол наклона, шток снабжен нормально установленной к нему тягой, кинематически связанной с диском, в котором расположены постоянные магниты указателя крайних положений перекрывного органа; приемно-выпускной патрубок выполнен из низкопластичного материала и имеет в зоне примыкания к корпусу концентратор напряжения, выполненный в виде кольцевой проточки.

На фиг.1 схематически изображен описываемый клапан в первом варианте;
на фиг.2 - тот же клапан во втором варианте;
на фиг.3 - нижняя часть фиг.1 в увеличенном масштабе при нахождении клапана в положении "закрыто";
на фиг.4 - нижняя часть фиг.1 в увеличенном масштабе при нахождении клапана в положении "открыто";
на фиг.5 - разрез по А-А фиг. 1.

Клапан устанавливается преимущественно на автозаправщике, который предназначен для последующей раздачи топлива потребителям.

По первому варианту клапан содержит корпус 1, который в свою очередь включает окна 2 для поступления топлива из транспортной цистерны (не показана) или для подачи топлива в эту цистерну, приемно-выпускной патрубок 3 для отвода топлива потребителю или для приема топлива из заправочной емкости (не показана), седло 4, а также установочную площадку 5. В частном случае площадка может быть выполнена за одно целое с патрубком 3. Клапан имеет также перекрывной орган в виде полого цилиндра 6, имеющего в днище калиброванные отверстия 7, а на боковой поверхности по крайней мере одно уплотнение 8. Шток 9 перекрывного органа кинематически через шарнир 10 связан с рычагом 11, выполненным в виде фасонного вала с цилиндрической рабочей поверхностью. Шток размещен внутри патрубка 3.

Устройство для фиксации штока 9 в двух положениях содержит основной 12 и вспомогательный 13 фиксаторы, причем на установочной площадке 5 выполнено общее гнездо 14 для обоих фиксаторов, а рычаг 11 имеет запорный уступ 15 для основного фиксатора. При этом оба фиксатора снабжены приводами 16, 17: соответственно электромагнитным прямого действия и возвратным пружинным для основного фиксатора, пружинным приводом 18 - для вспомогательного. Все приводы смонтированы на установочной площадке 5.

Рычаг 11 связан с ручным приводом (не показан), обеспечивающим вращение штока 9, а клапан имеет возвратную пружину 19, установленную с возможностью поворота рычага (фасонного вала) 11. Иначе говоря, возвратная пружина, кроме своего прямого назначения (закрытия клапана), выполняет и функцию привода рычага 11.

Днище перекрывного органа снабжено опорным приливом 20, имеющим гнездо 21, служащее подпятником для штока 9. Шток 9 снабжен опорной втулкой 22. Опорный прилив 20 выполнен с буртом 23, а втулка 22 с буртом 24. Между этими буртами установлена с натягом цилиндрическая пружина 25. Перекрывной орган имеет цилиндрическую направляющую 26 в корпусе клапана, выполненную, например, из пластмассы. В днище перекрывного органа предусмотрено также углубление 27, в котором перемещается цилиндрический элемент 28, выполненный за одно целое с крышкой 29 корпуса. Этот элемент имеет направляющую 30. Калиброванные отверстия 7 соединены с приемно-выпускным патрубком 3 с помощью каналов 31 заданного диаметра. Патрубок 3 выполнен из низкопластичного материала, например силумина, и имеет концентратор напряжения в виде кольцевой проточки 32 в зоне его примыкания к корпусу 1.

Работает клапан следующим образом.

В исходном положении клапана "закрыто" перекрывной орган 6 взаимодействует с седлом 4 основной 12 и вспомогательный 13 фиксаторы находятся в общем гнезде 14. При этом вспомогательный фиксатор 13 блокирует поворот рычага 11 и соответственно открытие клапана (см. фиг.3).

Для открытия клапана производится подача напряжения на электромагнитный привод 16, вследствие чего происходит перемещение основного фиксатора 12 в направлении к оси вращения рычага 11 и вывод вспомогательного фиксатора 13 из общего гнезда 14 заподлицо с цилиндрической рабочей поверхностью рычага 11. При этом пружины 17 и 18 сжимаются.

При вращении ручным приводом рычага 11 против действия возвратной пружины 19 перекрывной орган 6 будет отходить от седла 4 в направлении состояния "открыто" до тех пор, пока запорный уступ 15 не разместится против основного фиксатора 12, после чего фиксатор 12 под действием электромагнита 16 западает за запорный уступ 15 и фиксирует перекрывной орган 6 в положении "открыто" (см. фиг.4).

Для возвращения клапана в исходное состояние с электромагнитного привода 16 снимается напряжение питания, вследствие чего возвратная пружина 17 смещает основной фиксатор 12 с запорного уступа 15, перекрывной орган 4 под действием возвратной пружины 19 опускается па седло 4, вспомогательный фиксатор 13 устанавливается по оси фиксатора 12 и заходит в общее гнездо 14, определяя положение рычага 11, соответствующее состоянию клапана "закрыто".

Наличие направляющих 26 и 30, а также гнезда 21 и втулки 22 обеспечит плавное и падежное перемещение перекрывного органа 6, а выполнение калиброванных отверстий 7 надежное демпфирование этого органа при закрытии клапана.

По второму варианту: клапан содержит корпус 1, который, в свою очередь, включает окна 2 для поступления топлива из транспортной цистерны (не показана) или для подачи топлива в эту цистерну, приемно-выпускной патрубок 3 для отвода топлива потребителю или для приема топлива из заправочной емкости (не показана), седло 4, а также установочную площадку 5. В частном случае площадка может быть выполнена за одно целое с патрубком 3. Клапан имеет также перекрывной орган 6 в виде полого цилиндра, имеющего в днище калиброванные отверстия 7, а на боковой поверхности по крайней мере одно уплотнение 8. Клапан снабжен возвратной пружиной 19. Перекрывной орган 6 снабжен опорным приливом 33, свободно примыкающим к штоку 34, имеющему паз 35 на боковой поверхности. Шток 34 расположен внутри патрубка 3. На установочной площадке 5 установлен с возможностью вхождения в паз 35 фиксатор 36. Фиксатор снабжен электромагнитным приводом 37 прямого действия и возвратной пружины 38. Ручной привод выполнен в виде трособлочной системы с блоками 39, 40 и с тросами 41, 42, имеющими равный угол наклона. Приемно-выпускной патрубок 3 имеет концентратор напряжений, выполненный в виде кольцевой проточки 43. Сам патрубок выполнен из низкопластичного материала. Шток 34 снабжен нормально установленной к нему тягой 44, кинематически связанной с диском 45, в котором расположены постоянные магниты 46, связанные известным образом через герконы и световые излучатели (не показаны) с системой сигнализации конечных положений перекрывного органа 6.

Работает клапан по второму варианту следующим образом. В исходном положении клапана "закрыто" перекрывной орган 6 взаимодействует с седлом 4.

Для открытия клапана производится подача напряжения на электромагнитный привод 37. При перемещении ручным приводом (трособлочной системой) штока 9 вверх против действия возвратной пружины 19 перекрывной орган 6 будет отходить от седла 4 в направлении "открыто" до тех пор пока он не займет своего верхнего положения. При этом фиксатор 36 входит в паз 35 и фиксирует перекрывной орган 6 в верхнем положении, предотвращая закрытие клапана. Клапан открыт.

Одновременно тяга 44 будет вращать диск 45, а постоянные магниты в конечном положении штока 9 будут известным образом (через герконы и световые излучатели) обеспечивать подачу сигнала о нахождении перекрывного органа 6 в крайнем верхнем положении.

Для возвращения клапана в исходное состояние с электромагнитного привода 37 снимается питание, вследствие чего возвратная пружина 38 выводит фиксатор 36 из паза 35, перекрывной орган под действием возвратной пружины 19 опускает на седло 4. Клапан закрыт.

Одновременно тяга 44 будет вращать диск 45 в обратном направлении и магниты 46 будут известным образом обеспечивать подачу соответствующего сигнала о нахождении перекрывного органа в крайнем нижнем положении.

При аварийных ситуациях, например при опрокидывании и сходе топливной цистерны с шасси автомобиля, происходит разрушение патрубка 3 по проточке 32. При этом нижняя часть патрубка 3 вместе с площадкой 5 отрывается от корпуса клапана и соответственно от топливной цистерны. При этом в первом варианте выполнения клапана шток 9 выбрасывается из привода 21 пружиной 25. При втором варианте выполнения клапана шток, свободно примыкающий к приводу 33, также свободно и отделяется от него.

При этом в обоих вариантах корпус клапана (без патрубка 3) будет оставаться на транспортном средстве и выполнять свою функцию - предотвращать выброс топлива из топливной цистерны, т.к. перекрывной орган 6 по соответствующему сигналу на электромагнитный привод (16 или 37) будет опущен па седло 4 и клапан будет находиться в положении "закрыто".

Описанное выполнение обоих вариантов донного клапана позволяет надежно фиксировать положение запорного органа (и клапана в целом) в строго ограниченных габаритах клапана (в данном случае по ширине), что особенно важно в тех случаях, когда клапан выполняет функции донного клапана, транспортной топливной цистерны. Описанное выполнение устройства обеспечит и автоматическое закрытие клапана в аварийных ситуациях, например для предотвращения перелива топлива при заправке цистерны. Для этого предусмотрен датчик (не показан), воздействующий на автоматику электромагнитного привода.

В настоящее время выполнен опытный образец описанного донного клапана для автомобильной цистерны и проведены его испытания, которые подтвердили эксплуатационную надежность этого клапана, в том числе и при аварийных ситуациях.

Группа изобретений относится к машиностроению, более узко к арматуре, устанавливаемой на различных объектах, трубопроводах и т.п., а более конкретно к донным клапанам, расположенным на топливных цистернах, в частности на транспортной топливной цистерне. Донный клапан транспортной топливной цистерны по первому варианту содержит перекрывной орган в виде полого цилиндра с калиброванными отверстиями в днище и со штоком, кинематически связанным с фасонным валом ручного привода. Днище перекрывного органа снабжено опорным приливом, имеющим гнездо, служащее подпятником для штока, снабженного опорной втулкой. Сам клапан снабжен устройством для фиксации перекрывного органа в двух крайних положениях. Донный клапан транспортной цистерны содержит по второму варианту перекрывной орган с калиброванными отверстиями в днище и со штоком ручного привода. Днище перекрывного органа снабжено опорным приливом, свободно примыкающим к штоку, имеющему на боковой поверхности паз для фиксатора. Технический результат, достигаемый обоими вариантами изобретения, - обеспечение демпфирования запорного органа и автоматическое закрытие клапана и отсоединение штока при аварийных ситуациях. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Донный клапан транспортной топливной цистерны, содержащий перекрывной орган в виде полого цилиндра с калиброванными отверстиями в днище и со штоком, кинематически связанным с фасонным валом ручного привода, при этом днище перекрывного органа снабжено опорным приливом, имеющим гнездо, служащее подпятником для штока, снабженного опорной втулкой, а сам клапан снабжен устройством для фиксации перекрывного органа в двух крайних положениях. 2. Донный клапан по п. 1, отличающийся тем, что опорный прилив и опорная втулка выполнены с буртами, между которыми установлена с натягом цилиндрическая пружина. 3. Донный клапан по п. 1, отличающийся тем, что корпус клапана снабжен приемно-выпускным патрубком, который выполнен из низкопластичного материала и имеет в зоне примыкания к корпусу концентратор напряжения, выполненный в виде кольцевой проточки. 4. Донный клапан по п. 1, отличающийся тем, что устройство для фиксации перекрывного органа в двух крайних положениях снабжено основным и вспомогательным фиксаторами, имеющими общее гнездо и запорный уступ для основного фиксатора. 5. Донный клапан по п. 4, отличающийся тем, что общее гнездо выполнено в установочной площадке приемно-выпускного клапана, а запорный уступ расположен в фасонном вале. 6. Донный клапан транспортной топливной цистерны, содержащий перекрывной орган с калиброванными отверстиями в днище и со штоком ручного привода, при этом днище перекрывного органа снабжено опорным приливом, свободно примыкающим к штоку, имеющему на боковой поверхности паз для фиксатора. 7. Донный клапан по п. 6, отличающийся тем, что его корпус снабжен приемно-выпускным патрубком, имеющим установочную площадку, на которой установлен с возможностью вхождения в паз штока фиксатор, снабженный электромагнитным приводом прямого действия и возвратной пружиной. 8. Донный клапан по п. 6, отличающийся тем, что ручной привод выполнен в виде трособлочной системы с тросами, имеющими равный угол наклона. 9. Донный клапан по п. 6, отличающийся тем, что шток снабжен нормально установленной к нему тягой, кинематически связанной с диском, в которой расположены постоянные магниты указателя крайних положений перекрывного органа. 10. Донный клапан по п. 6, отличающийся тем, что приемно-выпускной патрубок выполнен из низкопластичного материала и имеет в зоне примыкания к корпусу концентратор напряжения, выполненный в виде кольцевой проточки.