КЛАПАН ОБРАТНЫЙ Российский патент 2006 года по МПК F16K15/06 

Изобретение относится к противопожарной технике, включающей резервуары постоянного давления огнетушащей среды, выпускаемой с помощью обратного клапана с шарнирным запорным элементом, предназначенного для запирания и подачи огнегасительного состава из резервуара хранения.

Уровень техники данной области характеризует клапанный узел по патенту RU 2034187 С1, F 16 K 15/02, 1995 г., содержащий корпус, жестко связанный с запирающей втулкой, фиксирующей траверсу под упор верхней направляющей штока тарелки, прижатой пружиной к седлу, в котором смонтирована нижняя направляющая второго штока тарелки. Упор верхней направляющей выполнен сферическим, центр сферы которого расположен в середине нижней направляющей.

Возможность угловых смещений верхней направляющей относительно нижней направляющей обеспечивает самоцентрирование нагруженной пружиной тарелки в коническом седле, снабженных примыкающими уплотнительными кольцами.

Недостатком описанного клапанного узла являются повышенные его габариты из-за размещения в проходном сечении седла направляющей под шток тарелки и дополнительной траверсы запорной втулки под сферический упор подвижной в осевом направлении верхней направляющей, кинематически связанной со вторым штоком тарелки.

Кроме того, тарелка имеет сложную конфигурацию для закрепления фигурного уплотнительного кольца, чтобы его не срывало гидравлическим ударом перепускаемого потока, что увеличивает потребительскую стоимость узла в целом.

Отмеченные недостатки устранены в клапане обратном, описанном в патенте RU 2177575 С2, F 16 K 15/04, 2000 г., содержащем жестко связанные через уплотнительное кольцо полый корпус и втулку, сообщающиеся посредством кольцевой камеры, внутри которой смонтирован запорный элемент, прижатый к седлу корпуса тарированной пружиной, опирающейся во втулку.

Запорный шарик установлен в направляющих дорожках, образованных в корпусе при пересечении поверхностей основной центральной камеры и дополнительных периферийных камер, формирующих в корпусе кольцевую камеру для пропускания потока рабочей среды.

Суммарная эффективная площадь сечений дополнительных камер равна площади сечения входного отверстия корпуса.

Известный компактный обратный клапан характеризуется упрощением конструкции, уменьшением веса и габаритов при расширении области применения.

Однако к недостаткам этого обратного клапана следует отнести возможные утечки рабочей среды из-за неплотного примыкания запорного шарика к прецизионному седлу, поверхности которых необходимо притирать, так как точное изготовление шарика большого диаметра в серийном производстве является технологической проблемой.

Изобретение возможно реализовать в штучном изготовлении, при индивидуальной доводке и ремонтном восстановлении в эксплуатации, что уникально и дорого.

Сложная внутренняя геометрия корпуса и прецизионное изготовление сопрягаемых поверхностей запорного шарика, седла и направляющих дорожек увеличивает себестоимость клапана исключая взаимозаменяемость структурных элементов и серийность производства.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является повышение функциональной надежности серийно изготовленного обратного клапана простой и технологичной конструкции, а также обеспечение ремонтопригодности и взаимозаменяемости его рабочих элементов.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном клапане обратном, содержащем жестко связанные через уплотнительное кольцо полый корпус и втулку, сообщающиеся посредством кольцевой камеры, внутри которой смонтирован запорный элемент, прижатый к седлу корпуса тарированной пружиной, опирающейся во втулку, согласно изобретению уплотнительное кольцо примыкает к седлу корпуса и имеет адекватное проходное сечение, а запорный элемент выполнен в форме штока, кинематически замкнутого пружиной через продольно подвижную относительно втулки коаксиальную обойму, несущую равнораспределенные шарики, расположенные в кольцевой камере и ограниченные глухими пазами штока.

Отличительные признаки обеспечили беззазорное примыкание к демпфированному кольцевым уплотнителем седлу запорного поршня, который выполнен самоустанавливающимся при автоматическом центрировании за счет угловых перемещений в шарнире, образованном шариками осесимметричной обоймы, нагруженной пружиной.

Обратный клапан надежно функционирует при подаче различных рабочих сред в системах, пространственно ориентированных под любым углом, вне зависимости от сил гравитации.

Запойный элемент является автономным узлом сборки клапана, что обеспечивает его ремонтопригодность и взаимозаменяемость.

Конструкция клапана технологична в изготовлении и заметно дешевле аналогов.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть решается поставленная в изобретении задача не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста машиностроения по запорным устройствам трубопроводов, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления обратных клапанов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные цели и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертежах изображено:

- на фиг.1 - общий вид обратного клапана;

- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Клапан обратный включает связанные через уплонительное кольцо 1 по резьбе в упор корпус 2 и втулку 3, имеющие входной и выходной присоединительные патрубки 4 и 5 соответственно. Уплотнительное кольцо 1 примыкает к седлу 6 корпуса 2 и имеет адекватное проходное сечение. К уплотнительному кольцу 1 седла 6 прижат винтовой тарированной пружиной 7, опирающейся во втулку 3, запорный шток 8.

Пружина 7 взаимодействует с несущей равнораспределенные шарики 9 обоймой 10, смонтированной с возможностью продольного перемещения относительно коаксиальной втулки 3.

Шарики 9 установлены в глухих продольных пазах 11 штока 8, формируя рабочий зазор 12 (кольцевую камеру сообщения полого корпуса 2 с выходным патрубком 4 втулки 3) между обоймой 10 и запорным штоком 8. Площадь сечения кольцевой камеры 12 сопоставима с проходным сечением седла 6, чтобы снизить гидравлическое сопротивление клапана, уменьшить гидроудар подаваемой среды при его открывании.

Шток 8 с обоймой 10 представляют автономную сборочную единицу клапана, которая формируется следующим образом. Шарики 9 устанавливают в гнезда обоймы 10, где удерживают, например, кольцевым магнитом снаружи. Затем обойму 10, ориентируя шарики 9 по продольным пазам 11, устанавливают снаружи штока 8. После этого технологическим винтом 13 на заднем (по чертежу) торце штока 8 закрепляют стопорную шайбу 14, диаметр которой перекрывает диаметр шариков 9 в пазах 11, предотвращая тем самым продольное размыкание штока 8 с обоймой 10.

В описанной сборке шток 8, опираясь на шарики 9, имеет возможность угловых перемещений относительно обоймы 10 в пределах зазоров между ними.

Подготовленная взаимозаменяемая сборка запорного элемента клапана устанавливается через тарированную пружину 7 во втулку 3, которую свинчивают с корпусом 2, к седлу 6 которого предварительно прикреплено уплотнительное кольцо 1.

При свинчивании обойма 10 пружиной 7 перемещается вдоль втулки 3, а шарики 9 перекатываются по продольным пазам 11 до упора в их глухой торец, которые затем перемещают шток 8 до упора в уплотняющее кольцо 1 седла 6. При этом в продольном направлении образуется кинематическое единство замкнутых через шарики 9 штока 8 и обоймы 10, а также окончательно формируется кольцевая рабочая камера 12.

Далее втулка 3 и коническая поверхность штока 8 упираются в уплотнительное кольцо 1, первый из которых его фиксирует, а второй сминает на седло 6, причем шток 8 самоцентрируется, поворачиваясь в шариках 9 для полного беззазорного примыкания к поверхности седла 5. Этим достигается герметичное разобщение патрубков 4 и 5 в ждущем режиме, в частности системы подачи тушащей смеси, хранящейся в резервуаре, подсоединенном к патрубку 2 клапана.

При подаче давления рабочей среды на входной патрубок 4 шток 8 перемещается вправо (по чертежу), увлекая за собой посредством шариков 9 обойму 10; через которую сжимается пружина 7 усилием, превышающим расчетную ее упругость. В результате чего поток огнетушащей смеси через зазор между седлом 6 и штоком 8 поступает в кольцевую камеру 12 и далее через выходной патрубок 5 - в магистраль системы пожаротушения.

При уменьшении давления рабочей среды на входе патрубка 4 до уровня ниже упругости пружины 7 структурные элементы клапана возвращаются в исходное положение, обеспечивая надежное герметичное разобщение патрубков 4 и 5.

В случае дальнейшей подачи огнетушащей смеси в системе пожаротушения по магистрали справа от патрубка 5 избыточное давление на шток 8, дополнительно к усилию пружины 7, более плотно прижмет шток 8 к седлу 6, предотвращая утечку рабочей среды в опустевший резервуар слева от патрубка 4. Этим повышается функциональная надежность автоматического переключения клапана, обеспечивающего односторонний пропуск рабочей среды и герметичное разобщение магистрали, в которой он смонтирован.

Изготовление предложенного обратного клапана технологически просто и возможно на любом машиностроительном предприятии. Конструкция проста в сборке и надежна в эксплуатации. Клапан характеризуется высокой ремонтопригодностью, так как универсальный узел запирания легко снять и заменить без доработки и настройки.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к обратным клапанам с шарнирным запорным элементом, и предназначено для свободного пропуска в одном направлении рабочей среды, например огнегасительного состава из резервуара хранения. Клапан обратный содержит жестко связанные через уплотнительное кольцо полый корпус и втулку. Последние сообщаются посредством кольцевой камеры. Внутри этой камеры смонтирован запорный элемент. Запорный элемент прижат к седлу корпуса тарированной пружиной. Пружина опирается во втулку. Уплотнительное кольцо примыкает к седлу корпуса и имеет адекватное проходное сечение. Запорный элемент выполнен в форме штока. Последний кинематически замкнут пружиной через продольно подвижную относительно втулки коаксиальную обойму. Обойма несет равнораспределенные шарики. Шарики расположены в кольцевой камере и ограничены глухими пазами штока. Изобретение направлено на повышение функциональной надежности обратного клапана простой и технологичной конструкции, а также на обеспечение ремонтопригодности и взаимозаменяемости его рабочих элементов. 2 ил.

Клапан обратный, содержащий жестко связанные через уплотнительное кольцо полый корпус и втулку, сообщающиеся посредством кольцевой камеры, внутри которой смонтирован запорный элемент, прижатый к седлу корпуса тарированной пружиной, опирающейся во втулку, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо примыкает к седлу корпуса и имеет адекватное проходное сечение, а запорный элемент выполнен в форме штока, кинематически замкнутого пружиной через продольно подвижную относительно втулки коаксиальную обойму, несущую равнораспределенные шарики, расположенные в кольцевой камере и ограниченные глухими пазами штока.