НАПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПОПЛАВКОВЫЙ КЛАПАН Российский патент 2005 года по МПК F16K31/24 E03D1/30 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к гидравлическим впускным клапанам для дозированной подачи жидкости в заполняемую емкость, и может быть использовано в системах наполнения водой различного рода емкостей.

Известен наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком (см. патент США 4108202, кл. F 16 К 31/18, 22.08.1978).

Данный клапан позволяет автоматически регулировать процесс наполнения емкости водой после ее опорожнения. Однако функциональные возможности данного клапана ограничены, в частности данный клапан не позволяет регулировать уровень жидкости в наполняемой емкости в зависимости от потребностей потребителя. Запорный элемент имеет сложную конструкции, что снижает надежность его работы и затрудняет процесс обслуживания данного клапана, особенно в случаях, когда в воде могут находиться частицы песка или ржавчины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, а в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости (см. патент Швейцарии 505948, кл. Р 16 К 31/18, 15.04.1970).

Данный наполнительный клапан позволяет поддерживать строго определенный уровень жидкости в наполняемой емкости. Однако данный клапан не позволяет регулировать положение поплавка относительно стакана и положение стакана относительно корпуса клапана, что сужает возможности данного наполнительного клапана. Кроме того, клапан имеет достаточно сложную систему наполнения стакана жидкой средой, которой наполняют емкость, что может привести к запаздыванию срабатывания клапана.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей наполнительного поплавкового клапана и повышение надежности его работы.

Указанная задача решается за счет того, что наполнительный поплавковый клапан содержит корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, а в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости, при этом стакан установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта, на головке которого закреплен кронштейн с осью, на корпусе клапана закреплена стойка с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана, а на последнем выполнен профилированный выступ, посредством которого и надетого на них съемного зажима стакан зафиксирован относительно стойки, запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, причем мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости, сообщенной с боковым выходным патрубком и через седло с горизонтальным входньм патрубком, шток расположен в кронштейне, один из рычагов выполнен ступенчатым, одна из ступеней этого рычага посредством шарнира закреплена на кронштейне корпуса, во второй ступени рычага выполнено вилкообразное отверстие, в котором с возможностью перемещения вдоль него размещена ось закрепленного на головке регулировочного болта кронштейна, а в первой ступени этого рычага, соединенной с кронштейном корпуса, выполнено продолговатое отверстие, в котором размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось, выполненная консольно на конце второго рычага, при этом на другом конце этого рычага консольно выполнена профилированная ось цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса, а между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора в поперечном сечении оси, в штоке в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси второго рычага, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора, причем максимальная ширина этого участка оси составляет от 0,8 до 0,85 ширины П-образной выемки штока и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока, а центр вращения сектора относительно штока расположен от оси штока на расстоянии, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины П-образной выемки, при этом продолговатое и вилкообразное отверстия ступенчатого рычага выполнены параллельно друг другу и расстояние между продольными осями этих отверстий составляет от 1,25 до 1,35 от ширины этих отверстий.

Анализ работы различных конструкций наполнительных клапанов показал, что в зависимости от условий эксплуатации возникает необходимость в регулировке уровня жидкости в наполняемой емкости. Совмещение возможностей регулировки положения стакана относительно корпуса и поплавка относительно рычага дает возможность произвести точную регулировку работы наполнительного клапана. Выполнение штока с П-образной выемкой в средней части штока в сочетании с расположением в этой выемке оси, имеющей поперечное сечение в виде сектора позволяет создать простую, легко собираемую и ремонтопригодную конструкцию клапана. Не менее важное значение имеет эффективное взаимодействие штока запорного элемента и поплавка. Поэтому к конструкции рычагов предъявляются особые требования. Выполнение одного из рычагов ступенчатой формы с продолговатыми отверстиями, причем расстояние между продольными осями этих отверстий составляет от 1,25 до 1,35 от ширины этих отверстий, и выполнение сочлененного с ним второго рычага с консольно выполненными осями позволяет обеспечить вертикальное свободное перемещение поплавка в стакане и одновременно осевое горизонтальное перемещение штока без перекосов, что повышает надежность работы наполнительного клапана. В ходе исследования была установлена зависимость перемещения штока от перемещения поплавка. Было установлено, что выполнение сектора оси второго рычага шириной, составляющей от 0,8 до 0,85 от ширины П-образной выемки штока, позволяет избежать застревания сектора в П-образной выемке, расположение центра вращения сектора относительно оси штока на расстоянии, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины П-образной выемки штока, позволяет эффективно перемещать шток при изменении положения второго рычага.

На фиг.1 представлен продольный разрез описываемого наполнительного поплавкового клапана, на фиг.2 - вид I по фиг.1 (увеличено).

Наполнительный поплавковый клапан содержит корпус 1 с горизонтальным входным патрубком 2, боковым выходным патрубком 3 и конусообразным седлом 4 внутри корпуса 1, расположенным напротив седла 4 запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток 5 которого кинематически соединен посредством 2-х рычагов 6, 7 с поплавком 8, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане 9, а в днище стакана 9 выполнено отверстие 10, в котором установлен поплавковый клапан 11 для сообщения внутренней полости стакана 9 с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости. Стакан 9 установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса 1. Поплавок 8 установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта 12, на головке которого закреплен кронштейн 13 с осью 14. На корпусе 1 клапана закреплена стойка 15 с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана 9, а на последнем выполнен профилированный выступ 16, посредством которого и надетого на них съемного зажима 17 стакан 9 зафиксирован относительно стойки 15. Запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны 18 с утолщением в зоне взаимодействия с седлом 4. Мембрана 18 герметично по периметру закреплена на корпусе 1 посредством кронштейна 19 с накидной гайкой 20 с образованием в корпусе 1 со стороны седла 4 полости 21, сообщенной с боковым выходным патрубком 3 и через седло 4 с горизонтальным входным патрубком 2. Шток 5 расположен в кронштейне 19. Один из рычагов 6 выполнен ступенчатым. Одна из ступеней этого рычага посредством шарнира 22 закреплена на кронштейне 19 корпуса 1. Во второй ступени рычага 6 выполнено вилкообразное отверстие 23, в котором с возможностью перемещения вдоль него размещена ось 14 закрепленного на головке регулировочного болта 12 кронштейна 13. В первой ступени рычага 6, соединенной с кронштейном 19 корпуса 1, выполнено продолговатое отверстие 24, в котором размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось 25, выполненная консольно на конце второго рычага 7, при этом на другом конце рычага 7 консольно выполнена профилированная ось 26, цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна 19 корпуса 1, а между цилиндрическими участками на оси 26 выполнен участок в поперечном сечении в виде сектора. В штоке 5 в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси второго рычага 7, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора. Максимальная ширина S этого участка оси 26 составляет от 0,8 до 0,85 ширины S₁ П-образной выемки штока 5 и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока 5. Центр вращения сектора относительно штока 5 расположен от оси штока 5 на расстоянии L, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины S₁ П-образной выемки. Продолговатое 24 и вилкообразное 23 отверстия ступенчатого рычага 6 выполнены параллельно друг другу, и расстояние L₁ между осями этих отверстий 24, 23 составляет от 1,25 до 1,35 от ширины S₂ этих отверстий 24, 23.

Наполнительный поплавковый клапан работает следующим образом.

В исходном положении, когда наполняемая жидкой средой, например водой, емкость пуста, поплавок 8 находится в нижнем своем положении в стакане 9, шток 5 находится в левом крайнем положении и седло 4 корпуса 1 открыто для поступления жидкой среды в наполняемую ею емкость (на чертеже не показана). По входному патрубку 2 жидкая среда через седло 4 и выходной патрубок 3 поступает в наполняемую жидкой средой емкость. По мере наполнения емкости повышается уровень жидкой среды и при достижении жидкостью поплавкового клапана 11, последний поднимается и перекрывает отверстие 10 в днище стакана 9. При достижении жидкой средой верхнего среза стакана 9 жидкость начинает заполнять стакан 9. В результате поплавок 8 начинает всплывать, что вызывает перемещение рычага 6 и связанного с ним кинематически второго рычага 7. Последний, вращаясь вокруг оси 26, вызывает вращение сектора оси 26. Сектор давит на стенку П-образной выемки штока 5, что вызывает его перемещение в сторону седла 4. Шток 5 давит на мембрану 18 и последняя постепенно, по мере всплывания поплавка 8, перемещается своим утолщенным участком в сторону седла 4 и в конечном итоге перекрывает выход из седла 4 жидкой среды в наполняемую емкость.

При опорожнении емкости жидкая среда из стакана 9 сливается через отверстие 10, поплавок 8 опускается, что вызывает обратное перемещение рычагов 6 и 7 в исходное положение. Как следствие, сектор оси 26 поворачивается в противоположную сторону и, воздействуя на другую боковую стенку выемки штока 5, отодвигает его от седла 4. Под давлением жидкой среды и под действием собственных сил упругости мембрана 18 отходит от седла и принимает свою первоначальную форму, освобождая выход из седла 4 для жидкой среды. Наполнение емкости жидкой среды повторяется, как это было описано выше.

Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике и коммунально-бытовом секторе для автоматического наполнения различного вида емкостей.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к гидравлическим впускным клапанам, предназначено для дозированной подачи жидкости в заполняемую емкость. Наполнительный поплавковый клапан содержит корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом. Подвижный в осевом направлении шток запорного элемента кинематически соединен посредством 2-х рычагов с поплавком. Поплавок расположен с возможностью вертикального перемещения в стакане. В днище стакана выполнено отверстие. В этом отверстии установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости. Стакан установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса. Поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта. На головке этого винта закреплен кронштейн с осью. На корпусе клапана закреплена стойка с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана. На последнем выполнен профилированный выступ. Посредством этого выступа и надетого на него съемного зажима стакан зафиксирован относительно стойки. Запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом. Мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости. Эта полость сообщена с боковым выходным патрубком и через седло с горизонтальным входным патрубком. Шток расположен в кронштейне. Один из рычагов выполнен ступенчатым. Одна из ступеней этого рычага посредством шарнира закреплена на кронштейне корпуса. Во второй ступени рычага выполнено вилкообразное отверстие. В этом отверстии с возможностью перемещения вдоль него размещена ось кронштейна. Последняя закреплена на головке регулировочного болта. В первой ступени этого рычага, соединенной с кронштейном корпуса, выполнено продолговатое отверстие. В отверстии размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось. Ось выполнена консольно на конце второго рычага. На другом конце этого рычага консольно выполнена профилированная ось. Цилиндрические участки упомянутой оси размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса. Между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора в поперечном сечении оси. В штоке в средней его части выполнена П-образная выемка. В этой выемке размещен участок оси второго рычага, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора. Максимальная ширина этого участка оси составляет от 0,8 до 0,85 ширины П-образной выемки штока. Широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока. Центр вращения сектора относительно штока расположен от оси штока на расстоянии, составляющем от 0,27 до 0,29 от ширины П-образной выемки. Продолговатое и вилкообразное отверстия ступенчатого рычага выполнены параллельно друг другу. Расстояние между продольными осями этих отверстий составляет от 1,25 до 1,35 от ширины этих отверстий. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей наполнительного поплавкового клапана, повышение надежности работы гидравлического нагнетательного клапана и снижения уровня шума при его работе. 2 ил.

Наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и конусообразным седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижный в осевом направлении шток которого кинематически соединен посредством двух рычагов с поплавком, расположенным с возможностью вертикального перемещения в стакане, а в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой емкостью при сливе из последней жидкости, отличающийся тем, что стакан установлен с возможностью регулировки вертикального расположения относительно корпуса, поплавок установлен с возможностью перемещения относительно рычага посредством регулировочного винта, на головке которого закреплен кронштейн с осью, на корпусе клапана закреплена стойка с выступами на ее боковой поверхности, обращенными в сторону стакана, а на последнем выполнен профилированный выступ, посредством которого и надетого на него съемного зажима стакан зафиксирован относительно стойки, запорный элемент выполнен в виде эластичной мембраны с утолщением в зоне взаимодействия с седлом, причем мембрана герметично по периметру закреплена на корпусе посредством кронштейна с накидной гайкой с образованием в корпусе со стороны седла полости, сообщенной с боковым выходным патрубком и через седло с горизонтальным входным патрубком, шток расположен в кронштейне, один из рычагов выполнен ступенчатым, одна из ступеней этого рычага посредством шарнира закреплена на кронштейне корпуса, во второй ступени рычага выполнено вилкообразное отверстие, в котором с возможностью перемещения вдоль него размещена ось закрепленного на головке регулировочного болта кронштейна, а в первой ступени этого рычага, соединенной с кронштейном корпуса, выполнено продолговатое отверстие, в котором размещена с возможностью перемещения вдоль этого отверстия ось, выполненная консольно на конце второго рычага, при этом на другом конце этого рычага консольно выполнена профилированная ось, цилиндрические участки которой размещены в соосных отверстиях кронштейна корпуса, а между цилиндрическими участками на оси выполнен участок в виде сектора в поперечном сечении оси, в штоке в средней его части выполнена П-образная выемка и в этой выемке размещен участок оси второго рычага, выполненный в его поперечном сечении в виде сектора, причем максимальная ширина этого участка оси составляет 0,8 - 0,85 ширины П-образной выемки штока и широкая сторона сектора обращена в сторону основания П-образной выемки с возможностью взаимодействия с боковыми сторонами П-образной выемки штока, а центр вращения сектора относительно штока расположен от оси штока на расстоянии, составляющем 0,27 - 0,29 от ширины П-образной выемки, при этом продолговатое и вилкообразное отверстия ступенчатого рычага выполнены параллельно друг другу и расстояние между продольными осями этих отверстий составляет 1,25 - 1,35 от ширины этих отверстий.