ЗАТВОР КЛАПАНА Российский патент 2002 года по МПК F16K1/38 

Изобретение относится к элементам управления силовых импульсных систем и предназначено для использования в гидравлических системах высокого давления.

Известна запорная пара: седло-запорный орган, на одном из элементов которой выполнены два упругих оболочечных элемента с уплотнительными кромками, образующих с жестким телом одного из элементов запорной пары кольцевую полость, в которой размещен уплотнительный элемент [1].

Однако это устройство характеризуется недостаточной надежностью в условиях воздействия высокого давления среды.

Наиболее близким к предлагаемому решению является затвор клапана, содержащий коническое седло с уплотнительной поверхностью и взаимодействующий с ним запорный орган, включающий уплотнительный элемент, установленный в кольцевой полости, образованной корпусом запорного органа и тонкостенными оболочечными элементами, выполненными из материала, способного к упругой деформации.

Недостатком прототипа является низкий ресурс клапанного затвора, что связано со значительными динамическими нагрузками, которые существуют при высокоскоростной посадке запорного органа на седло, а также возникающими при этом повторными соударениями запорного органа о седло.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении ресурса клапанного затвора за счет снижения динамических нагрузок на оболочечные элементы.

Это достигается тем, что в затворе клапана, содержащем коническое седло с уплотнительной поверхностью и взаимодействующий с ним запорный орган, включающий уплотнительный элемент, установленный в кольцевой полости, образованной корпусом запорного органа и тонкостенными оболочечными элементами, выполненными из материала, способного к упругой деформации, запорный орган снабжен демпфирующим устройством, состоящим из упругодемпфирующего элемента, соединенного с плавающим стаканом, при этом упругодемпфирующий элемент расположен в замкнутой полости, образованной корпусом и плавающим стаканом.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен затвор клапана в исходном (открытом) положении, в котором седло и запорный орган не взаимодействуют друг с другом; на фиг. 2 - затвор клапана в конечном (закрытом) положении, на фиг.3 изображен затвор клапана в открытом положении с подвижным стаканом, расположенным в центре запорного органа.

Запорный орган состоит из штока 20, жестко соединенного с сердечником 1 и корпусом демпфера 18, который имеет жесткую часть 2 и упругий тонкостенный элемент, выполненный в виде выступа 3. Шток 20, корпус демпфера 18 и сердечник 1 в затворе клапана с центральным расположением стакана выполнены заодно. С сердечником 1 жестко соединен грибок 5, который имеет жесткую часть 6 и упругий тонкостенный элемент 7. В кольцевой полости 15, образованной сердечником 1 и грибком 5, расположен упругий элемент 9. В полости, образованной сердечником 1, расположен стакан 14, имеющий возможность перемещаться в осевом направлении, который имеет контактирующую поверхность 12. Между сердечником 1, корпусом демпфера 18 и стаканом 14 расположен демпфирующий элемент 19, выполненный из материала, способного к большой деформации без разрушения, например металлорезины (МР). Затвор клапана содержит также двухконусное седло с поверхностью контакта 13 и уплотнительной поверхностью 11.

Устройство работает следующим образом.

При движении запорного органа первым в контакт с седлом 10 вступает стакан 14. Взаимодействуя с поверхностью контакта 13, стакан 14 остается неподвижным. При дальнейшем движении запорного органа корпус 18 сдавливает демпфирующий элемент 19, рассеивая энергию движения запорного органа. Упругие свойства материала демпфирующего элемента 19 позволяют запорному органу войти в соприкосновение с седлом 10 и сохранять это положение сколь угодно долго. В момент закрытия затвора клапана первой вступает в контакт с седлом 10 уплотнительная кромка того упругого оболочечного элемента 3 или 7 запорного органа, который расположен со стороны подачи давления. По мере продвижения запорного органа происходит упругая деформация этого оболочечного элемента 3 или 7 и одновременно деформация уплотнительного элемента 9, компенсирующая погрешности формы и расположения уплотнительной поверхности 13 седла 10 и запорного органа. При этом уплотнительный элемент 9 несколько выдавливается и вступает в контакт с седлом 10 по кольцевому зазору 4. Последней вступает в контакт с седлом 10 уплотнительная кромка оболочечного элемента 3 или 7, примыкающая к полости выхода, подкрепляя при этом уплотнительный элемент 9 и ограничивая его выдавливание. Полость 15, в которой расположен уплотнительный элемент 9, оказывается в результате полностью замкнутой, давление среды на примыкающей к полости подачи упругий оболочечный элемент 3 или 7 способствует лучшему заполнению микронеровностей уплотнительной поверхности 11 эластичным или пластичным уплотнителем 9 и улучшению герметизации.

Введение в затвор клапана упора, демпфирующего элемента, которые в совокупности играют роль демпфера, позволяют снизить ударную нагрузку на уплотнительные поверхности, тем самым продлевается срок службы, снижается износ, повышается надежность и долговечность затвора. Кроме того, введение демпфера увеличивает рассеивание энергии движения подвижных частей затвора клапана (запорного органа), уменьшает или устраняет полностью повторные соударения запорного органа о седло.

Применение данной конструкции позволяет затвору работать в высокоскоростных режимах, что ведет к увеличению эффективности работы силовых импульсных систем.

Источники информации
1. А.с. СССР 731157, кл. F 16 К 1/34, 1978.

2. А.с. СССР 1086267, кл. F 16 К 1/38, F 16 К 25/04, 1984 (прототип).

Изобретение предназначено для использования в гидравлических системах высокого давления. Затвор клапана содержит коническое седло с уплотнительной поверхностью и взаимодействующий с ним запорный орган. Запорный орган включает уплотнительный элемент, установленный в кольцевой полости, образованной корпусом запорного органа и тонкостенными оболочечными элементами, выполненными из материала, способного к упругой деформации. Запорный орган снабжен демпфирующим устройством, состоящим из упругодемпфирующего элемента, соединенного с плавающим стаканом. При этом упругодемпфирующий элемент расположен в замкнутой полости, образованной корпусом и плавающим стаканом. Изобретение позволяет увеличить эффективность работы силовых импульсных систем. 3 ил.

Затвор клапана, содержащий коническое седло с уплотнительной поверхностью и взаимодействующий с ним запорный орган, включающий уплотнительный элемент, установленный в кольцевой полости, образованной корпусом запорного органа и тонкостенными оболочечными элементами, выполненными из материала, способного к упругой деформации, отличающийся тем, что запорный орган снабжен демпфирующим устройством, состоящим из упругодемпфирующего элемента, соединенного с плавающим стаканом, при этом упругодемпфирующий элемент расположен в замкнутой полости, образованной корпусом и плавающим стаканом.