ТРЕХХОДОВОЙ КЛАПАН Российский патент 2002 года по МПК F16K11/10 

Предлагаемое изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно к клапанам с различными приводами. Оно предназначено для работы в качестве исполнительного устройства в схемах дистанционного управления потоками различных сред в трубопроводах.

Известен электромагнитный клапан, описанный в патенте РФ 1679113, МПК F 16 К 31/02. Он содержит корпус с седлом, входной и выходной патрубки, якорь-золотник, крышку с уплотнительным элементом и электромагнитным приводом, в котором в корпусе и крышке выполнена ступенчатая расточка с размещением в ней упругоэластичного элемента в виде тарели. Однако данный клапан не может выполнять функции распределения и смешения, т.к. он является двухходовым.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трехходовой клапан, описанный в книге Щучинского С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом. М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 97-101, рис. 2.32.

Он содержит корпус 1 с тремя штуцерами (патрубками), мембрану 2 усилителя, толкатель 3, запирающий элемент 5, взаимодействующий с седлами 4 и 6 проходных каналов затворов. Воздействующий на этот клапан управляющий узел УА содержит запирающий элемент 9, подпружиненный в осевом направлении пружиной 8 и взаимодействующий с седлами 7 и 10, полюс 11, обмотку 13, сердечник 14, шток 15 ручного дублера 16.

При выключенной электромагнитной катушке входной патрубок отсечен от выходного и сливного патрубков. Причем выходной и сливной патрубки сообщаются. При включенной катушке входной патрубок сообщается с выходным, а сливной патрубок отсечен от них.

Данный клапан обеспечивает подачу рабочей среды к исполнительным органам и сброс рабочей среды от исполнительных органов в сливной патрубок. Однако в случае подачи, например, ядовитой или агрессивной среды во входной патрубок с возможностью, например, смешения с другой средой, замены среды или ее нейтрализации в выходном патрубке, возникает опасность попадания среды из входного патрубка в сливной, что является нежелательным, а иногда и недопустимым по условиям эксплуатации. Это происходит из-за того, что в момент переключения клапана (от внешнего управляющего узла) из одного положения в другое, запирающий элемент 5, перемещаясь от седла 4 к седлу 6 (или наоборот), связывает все три патрубка между собой. Данное обстоятельство объясняется расположением указанных седел и конструкцией запирающего элемента 5.

Таким образом, в прототипе не обеспечивается технический результат, выраженный в том, что при перемещении запирающего элемента не выдерживается требуемая последовательность открытия и закрытия седел.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном трехходовом клапане с проходными и управляющими каналами, содержащем корпус с входным, выходным и сливным патрубками, толкающий элемент, вязанный с запирающим элементом, две уплотнительные поверхности, два седла, второй подпружиненный запирающий элемент, установленный с возможностью механического контакта второй уплотнительной поверхностью со вторым седлом, а первый подпружиненный запирающий элемент, установленный с возможностью механического контакта первой уплотнительной поверхностью с первым седлом, причем один из них установлен с возможностью поджатия к седлу, а другой с возможностью отжатая от седла. В качестве толкающего и второго запирающего элементов могут быть использованы либо мембрана, либо поршень.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не обнаружено устройства с совокупностью основных существенных признаков, обеспечивающих тот же технический результат, что и предлагаемое изобретение. Таким образом, техническое решение по предлагаемому изобретению является новым, обладает промышленной применимостью и имеет изобретательский уровень.

На чертеже показана схема трехходового клапана по предлагаемому изобретению.

Устройство содержит корпус 1 с входным 2, выходным 3 и сливным 4 патрубками. Толкающий элемент 5 связан с первым запирающим элементом 6, подпружиненным пружиной 7. Второй запирающий элемент 8, подпружиненный пружиной 9, установлен в соответствующей полости корпуса 1.

Управление толкающим элементом 5 и запирающим элементом 8 осуществляется посредством давления среды, перемещаемой по управляющим каналам 10, 11, связанным с нижней полостью 12 корпуса 1. По проходным каналам 13 обеспечивается проход среды через клапан. Первое седло 14 связано с входным патрубком 2. Второе седло 15 связано со сливным патрубком 4. На корпусе 1 расположен управляющий узел 16.

Устройство работает следующим образом.

В первом положении при сброшенном давлении среды через управляющий канал 10 из нижней полости 12 первый запирающий элемент 6 под действием пружины 7 и давления рабочей среды поджимается к первому седлу 14 и отсекает входной патрубок 2 от выходного 3 и сливного 4 патрубков. Второй запирающий элемент 8 пружиной 9 отжат от второго седла 15. Выходной 3 и сливной 4 патрубки сообщаются.

Во втором положении при подаче давления среды через управляющий канал 11 в нижнюю полость 12 вследствие отсутствия давления в сливном патрубке 4 первым перемещается второй запирающий элемент 8 и запирает седло 15. Затем толкающий элемент 5, связанный с запирающим элементом 6, за счет разностей их площадей перемещается и открывает первый толкающий элемент 6 от седла 14. Входной 2 и выходной 3 патрубки сообщаются. При сбросе давления среды по управляющему каналу 10 из нижней полости 12 первым из-за разностей площадей толкающего элемента 5 и запирающего элемента 8 под действием пружины 7 и давления среды во входном 2 и выходном 3 патрубках перемещается запирающий элемент 6 с толкающим элементом 5. Происходит запирание седла 14. Входной патрубок 2 отсечен от выходного 3 и сливного 4 патрубков. Затем за счет разностей давления в сливном 4 и выходном 3 патрубках и под действием пружины 9 перемещается запирающий элемент 8. Выходной 3 и сливной 4 патрубки сообщаются. Далее цикл может повторяться.

Требуемая последовательность открытия и закрытия седел осуществляется за счет перепадов давления среды на толкающем 5 и запирающих 6 и 8 элементах и за счет давления среды на разные площади поверхностей упомянутых элементов.

Представленный чертеж является одним из возможных вариантов реализации изобретения.

В качестве управляющего узла трехходового клапана можно использовать электромагнитный привод, пневмопривод или ручное управление. Корпус клапана может быть изготовлен из углеродистой или нержавеющей стали. Уплотнения затворов могут быть типа "металл - металл", "металл - фторопласт" и другие. Толкающим элементом может быть, например, поршень, мембрана и т.д. Вторым запирающим элементом может быть, например, поршень, мембрана и т.д. Все перечисленные элементы могут быть расположены, например, на одной оси. Изготовление клапана возможно в условиях машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.

Таким образом, как видно из вышеописанного, именно заявленная совокупность существенных конструктивных признаков предлагаемого изобретения позволяет обеспечить технический результат, выраженный в соблюдении требуемой последовательности открытия и закрытия седел. Это положительно влияет на условия эксплуатации трубопроводной арматуры, особенно при использовании агрессивных, ядовитых и других опасных рабочих сред. Кроме того, данное устройство может обеспечить смешение сред в выходном патрубке и без контакта со средой из входного патрубка обеспечить вывод смеси в сливной патрубок. Тем самым расширяются функциональные возможности трехходового клапана.

Изобретение предназначено для работы в качестве исполнительного устройства в схемах дистанционного управления потоками различных сред в трубопроводах. Трехходовой клапан с проходными и управляющими каналами содержит корпус с входным, выходным и сливным патрубками, толкающий элемент, связанный с запирающим элементом, две уплотнительные поверхности, два седла. В клапан введен второй подпружиненный запирающий элемент. Последний установлен с возможностью механического контакта своей уплотнительной поверхностью со вторым седлом. Первый подпружиненный запирающий элемент установлен с возможностью механического контакта своей уплотнительной поверхностью с первым седлом. Причем один из них установлен с возможностью поджатия к седлу, а другой - с возможностью отжатия от седла. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности клапана. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Трехходовой клапан с проходными и управляющими каналами, содержащий корпус с входным, выходным и сливным патрубками, толкающий элемент, связанный с запирающим элементом, две уплотнительные поверхности, два седла, отличающийся тем, что в него введен второй подпружиненный запирающий элемент, установленный с возможностью механического контакта своей уплотнительной поверхностью со вторым седлом, а первый подпружиненный запирающий элемент установлен с возможностью механического контакта своей уплотнительной поверхностью с первым седлом, причем один из них установлен с возможностью поджатия к седлу, а другой - с возможностью отжатия от седла. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что в качестве толкающего элемента использована мембрана. 3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что в качестве толкающего элемента использован поршень. 4. Клапан по п. 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве второго запирающего элемента использована мембрана. 5. Клапан по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве второго запирающего элемента использован поршень.