ДОННЫЙ КЛАПАН С ПНЕВМОПРИВОДОМ Российский патент 2005 года по МПК F16K31/122 F16K27/07 

Изобретение относится к области машиностроения, к трубопроводной арматуре, к пневмоприводным донным клапанам, устанавливаемым на транспортных автоцистернах.

Известен донный клапан (см. RU, патент № 2179680, МПК⁷ F 16 K 27/07 от 10 апреля 2000 г.), содержащий запорный элемент в виде полого цилиндра со штоком, соединенным кинематически с фасонным валом ручного привода. Днище запорного элемента выполнено с приливом с гнездом, выполняющим функцию подпятника для штока.

Кроме того, клапан снабжен устройством для фиксации запорного элемента в двух крайних положениях.

Недостаток клапана заключается в сложности конструкции, в его значительных массе и габаритов, которые обусловлены особенностью конструкции его привода.

Известен другой донный клапан с пневматическим приводом (см. патент 4009862, США, МПК F 16 K 31/122, Н. КЛ. 251-63 от 22 августа 1975 г.). Клапан содержит поршень, жестко закрепленный на основании посредством штока с центральным каналом для подачи управляющего воздуха в надпоршневую замкнутую полость, образованную подвижно расположенным на поршне дном и стенками стаканообразного запорного элемента. На штоке расположена цилиндрическая винтовая пружина сжатия, один конец которой упирается в поршень, а другой - в отбортованную во внутрь кромку запорного элемента, поджимая его эластичным уплотнением к седлу в проходе клапана.

Недостаток пневмоприводного донного клапана заключается в сложности его конструкции, которая (сложность) обусловлена в частности тем, что запорный элемент выполнен составным и содержит полый цилиндр, крышку и уплотнительный элемент на торце полого цилиндра. Сопрягаемые цилиндрические поверхности запорного элемента, контактирующие с уплотнениями на неподвижном поршне и с поверхностью штока, требуют жесткой соосности и минимальных допусков на обработку и должны быть обработаны с одной установки, т.е. изготовление клапана предполагает наличие на предприятии высокого уровня технологической подготовки и, следовательно, более значительные затраты и высокую себестоимость его изготовления.

Еще одним недостатком клапана является отсутствие в его конструкции ручного дублирующего привода, который является обязательным для условий его эксплуатации как донного клапана с пневмоприводом, устанавливаемого на автоцистерне для транспортировки нефтепродуктов.

Из известных донных клапанов наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и выполняемой функции является пневмоприводной донный клапан по патенту США № 4009862.

Задачами изобретения являются создание более простого по конструкции, более технологичного, с улучшенными характеристиками по массе и габаритам, с ручным дублирующим приводом, пригодного для условий изготовления на собственном предприятии и удовлетворяющего запросы потребителей донного клапана.

Поставленные задачи решаются тем, что в известном донном клапане с пневмоприводом, содержащем основание в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива - налива цистерны, поршень с уплотнением на наружной цилиндрической поверхности, соединенный жестко с основанием через шток, запорный элемент, выполненный в виде цилиндрического стакана, надетого на поршень с возможностью движения к седлу в проходе и обратно с образованием герметичной полости между дном запорного элемента и торцом поршня, сообщающейся через каналы в штоке и основании с источником управляющей среды (сжатым воздухом), винтовую пружину сжатия, поджимающую запорный элемент к седлу в проходе основания, он (клапан) снабжен дополнительно ручным дублирующим приводом и опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности, причем винтовая пружина сжатия выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента и опорной плитой, а ручной дублирующий привод выполнен в виде соединенных между собой кинематически приводного вала и запорного элемента посредством троса с возможностью наматывания его на приводной вал, причем последний соединен с основанием с возможностью поворота относительно своей геометрической оси.

Опорная плита установлена соосно запорному элементу на расстоянии от него, не препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане.

Приводной вал установлен в радиальном отверстии, выполненным в основании.

Ветви троса, соединенные с запорным элементом и приводным валом, ориентированы от них соответственно к центральному и периферийному сквозным отверстиям, выполненным в опорной плите, через которые пропущен трос.

Снабжение конструкции клапана опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности и соосно ему на расстоянии от него, не препятствующим его максимальному ходу при открытии прохода в клапане, позволило разместить между плоским дном запорного элемента и опорной плитой винтовую коническую пружину сжатия, обладающую необходимой жесткостью, высотой и максимальным ходом при ее сжатии, т.е. способствующей минимальным габаритам и массе конструкции клапана.

Наличие в конструкции клапана опорной плиты позволило встроить в него без увеличения его габаритов и массы ручной дублирующий привод, приводной вал которого установлен с возможностью вращения в радиальном отверстии основания и наматывания при этом на него троса, проходящего через отверстия в опорной плите и выполняющей функцию опоры для подвижного троса с целью подъема от седла в проходе основания запорного элемента и открытия прохода в донном клапане например, в аварийной ситуации.

На приведенных чертежах иллюстрируется в качестве примера реализация предполагаемого изобретения “Донный клапан с пневмоприводом”, подтверждающий возможность промышленного применения его при использовании всей совокупности признаков, где на фиг.1 - общий вид клапана в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А основания клапана.

Донный клапан содержит основание 1, выполненное в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива-налива цистерны 2, криволинейный патрубок 3 присоединенный соосно основанию 1 к цистерне 2 при помощи крепежа 4. Основание 1 в проходе снабжено уплотнительным эластичным седлом 5, на которое кромкой опирается запорный элемент 6, выполненный в виде цилиндрического стакана.

Расположение эластичного седла 5 на основании 1 в проходе клапана позволило упростить конструкцию запорного элемента 6 и клапана в целом, выполнить запорный элемент 6 из одной неразъемной детали.

Во внутренней полости запорного элемента 6 соосно ему установлен поршень 7, соединенный с основанием 1 жестко через шток 8. Поршень уплотнен своей наружной цилиндрической поверхностью герметично эластичным кольцом 9 относительно внутренней цилиндрической поверхности запорного элемента 6 и образует герметичную полость “а”, сообщающуюся через канал “b” в штоке 8 и канал “с” в основании 1 с источником управляющей среды - сжатым воздухом от автомобильного компрессора (на чертеже не показано).

Клапан снабжен опорной плитой 10, установленной на шпильках 11 и закрепленной жестко посредством гаек 12 относительно основания 1 над запорным элементом 6 параллельно его донной поверхности. Винтовая пружина сжатия 13 выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента 6 и опорной плитой 10, установленной соосно запорному элементу 6 на расстоянии от него, не препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане. Клапан снабжен также ручным дублирующим приводом, содержащим приводной вал 14, который посредством троса 15 соединен кинематически с запорным элементом 6. Приводной вал установлен в радиальном отверстии “d” основания 1 с возможностью поворота относительно своей оси при воздействии руки оператора на рукоятку 16, соединенную с валом 14, и наматывания троса 15 на вал 14. Вал 14 застопорен от осевого перемещения относительно основания 1, герметично уплотнен в отверстии “d”.

Ветвь “е” троса 15, соединенная с запорным элементом 6, направлена по оси прохода к центральному отверстию 17 в опорной плите 10, а другая ветвь “f” троса 15, соединенная с приводным валом 14, направлена к периферийному отверстию 18 в опорной плите 10. Трос 15 проходит, таким образом, через отверстия 17, 18 в плите 10, которая для троса 15 выполняет функцию опоры, как и для пружины 13. Относительно отверстия “d” приводной вал 14 уплотнен эластичным кольцом 19.

Клапан работает следующим образом.

В нормальном положении проход в клапане закрыт, т.е. запорный элемент 6 кромкой поджат пружиной 13 к седлу 5 в проходе. Для открытия прохода в клапане подают управляющую среду (сжатый воздух) в полость “а” между поршнем 7 и дном запорного элемента 6 через канал “с” в основании 1 и канал “b” в штоке. 8. Под действием избыточного давления воздуха запорный элемент, преодолевая усилие пружины 13 и гидростатическое давление столба жидкости в цистерне, поднимается над седлом 5 в проходе, и жидкая среда через проход в основании 1 стекает в патрубок 3.

В аварийной ситуации, когда возникает необходимость открыть проход в клапане, используют ручной дублирующий привод. Для этого оператор поворачивает рукоятку 16 вала 14, трос 15 наматывается на вал 14 и тянет за собой запорный элемент 6, преодолевая сопротивление пружины 13 и жидкой среды в цистерне 2. Запорный элемент 6 поднимается над седлом 5 в проходе основания 1 и жидкость выливается из цистерны 2 через патрубок 3.

Клапан предназначен для использования в трубопроводной арматуре, в частности в пневмоприводных клапанах, устанавливаемых на транспортные автоцистерны. Клапан содержит основание, присоединенное к нижней части цистерны и имеющее сквозные отверстия для прохождения среды. Поршень соединен с основанием через шток, а подвижный запорный элемент поджат пружиной и охватывает поршень. Полость между поршнем и запорным элементом сообщена с источником управляющей среды - сжатым воздухом. Ручной дублирующий привод содержит приводной вал, соединенный посредством троса с запорным элементом и установленный в радиальном отверстии основания 1 с возможностью поворота относительно своей оси и наматывания троса, который проходит через отверстия в плите, выполняющей функцию опоры. Изобретение обеспечивает создание простого и технологичного донного пневмоприводного клапана с ручным дублирующим приводом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Донный клапан с пневмоприводом, содержащий основание в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива-налива цистерны, поршень с уплотнением на наружной цилиндрической поверхности, соединенный жестко с основанием через шток, запорный элемент, выполненный в виде цилиндрического стакана, надетого на поршень с возможностью движения к седлу в проходе и обратно с образованием герметичной полости между дном запорного элемента и торцом поршня, сообщающейся через каналы в штоке и основании с источником управляющей среды (сжатым воздухом), винтовую пружину сжатия, поджимающую запорный элемент к седлу в проходе основания, отличающийся тем, что клапан снабжен дополнительно ручным дублирующим приводом и опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности, причем винтовая пружина сжатия выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента и опорной плитой, а ручной дублирующий привод выполнен в виде соединенных между собой кинематически приводного вала и запорного элемента посредством троса с возможностью наматывания его на приводной вал, причем последний соединен с основанием с возможностью поворота относительно своей геометрической оси.2. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что опорная плита установлена соосно запорному элементу на расстоянии от него, препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане.3. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что приводной вал установлен в радиальном отверстии, выполненном в основании.4. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что ветви троса, соединенные с запорным элементом и приводным валом, ориентированы от них соответственно к центральному и периферийному сквозным отверстиям, выполненным в опорной плите, в которых расположен трос.