НАПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2006 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, в частности, смывных бачков для унитаза.

Известен наполнительный поплавковый клапан, содержащий корпус с горизонтальным входным патрубком, боковым выходным патрубком и седлом внутри корпуса, расположенным напротив седла запорным элементом, подвижным 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 конструкцию, 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 клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, эластичный запорный элемент, взаимодействующий с седлом, крышку, рычаг, тягу и поплавок, при этом цилиндрическое седло выполнено в корпусе с образованием вокруг него кольцевой полости, сообщенной с входным патрубком, крышка установлена в корпусе и в ее днище выполнено выступающее наружу сопло и на наружной боковой стенке крышки выполнен цилиндрический фланец, посредством крышки эластичный запорный элемент зажат в корпусе по периферии, полость крышки отделена эластичным запорным элементом от кольцевой полости корпуса и сообщена через сопло с окружающим клапан пространством, а через калиброванное отверстие сообщена с кольцевой полостью корпуса, крышка снабжена кронштейном, посредством которого с возможностью поворота относительно крышки закреплен рычаг, на одном из концов которого установлена заслонка с возможностью перекрытия последней сопла крышки, а другой конец рычага кинематически соединен с тягой, на которой закреплен поплавок с возможностью перемещения относительно тяги (см. заявку WO 01/98592, 27.12.2001).

Данный наполнительный клапан позволяет поддерживать строго определенный уровень жидкости в наполняемой емкости. Однако он собран из деталей, которые имеют сложную конфигурацию с множеством перепускных каналов, что ведет к повышению гидравлических потерь при работе клапана, затрудняет его эксплуатацию. Использование запорного элемента в виде диафрагмы сложной пространственной формы, снабженной направляющими элементами вызывает напряженное состояние диафрагмы в местах ее перегиба во время работы клапана, что ведет к снижению надежности работы клапана. Кроме того, данный клапан можно эксплуатировать в строго определенных емкостях, для которых он разработан, в частности только в емкостях с боковым подводом жидкости в емкость.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является повышение надежности работы наполнительного клапана и обеспечение возможности его эксплуатации как с горизонтальным, так и с вертикальным подводом жидкости в емкость.

Указанный технический результат достигается за счет того, что наполнительный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, эластичный запорный элемент, взаимодействующий с седлом, крышку, рычаг, тягу и поплавок, при этом цилиндрическое седло выполнено в корпусе с образованием вокруг него кольцевой полости, сообщенной с входным патрубком, крышка установлена в корпусе и в ее днище выполнено выступающее наружу сопло и на наружной боковой стенке крышки выполнен цилиндрический фланец, посредством крышки эластичный запорный элемент зажат в корпусе по периферии, полость крышки отделена эластичным запорным элементом от кольцевой полости корпуса и сообщена через сопло с окружающим клапан пространством, а через калиброванное отверстие сообщена с кольцевой полостью корпуса, крышка снабжена кронштейном, посредством которого с возможностью поворота относительно крышки закреплен рычаг, на одном из концов которого установлена заслонка с возможностью перекрытия последней сопла крышки, а другой конец рычага кинематически соединен с тягой, на которой закреплен поплавок с возможностью перемещения относительно тяги, при этом клапан снабжен стаканом, установленным в заполняемой жидкостью емкости, в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, а поплавок расположен в стакане с возможностью вертикального перемещения относительно него, в корпусе выполнен двухступенчатый кольцевой уступ, расположенный на уровне среза цилиндрического седла концентрично последнему, эластичный запорный элемент выполнен в виде диска, диаметр которого соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа, и эластичный запорный элемент уложен в корпусе на последний, на эластичном запорном элементе в зоне взаимодействия с седлом на обратной относительно седла стороне закреплена мембранная втулка, на внешней боковой поверхности корпуса концентрично седлу выполнена резьба, эластичный запорный элемент герметично прижат по периферии к уступу большего диаметра корпуса крышкой посредством накидной гайки, установленной на крышке с упором в цилиндрический фланец и навинченной на резьбу корпуса, крышка снабжена вторым кронштейном, посредством которого на крышке закреплена короткой стороной Г-образная стойка, вертикальная длинная сторона которой выполнена с пилообразной гребенкой на ее боковой поверхности и на этой стороне стойки установлен стакан, причем на стакане вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал, на стенке которого выполнен выступающий внутрь канала шип, и стойка пропущена через канал с возможностью перемещения стакана относительно стойки и посредством шипа, взаимодействующего с пилообразной гребенкой, фиксации стакана, на короткой стороне стойки выполнено два посадочных места для фиксации стойки относительно второго кронштейна крышки, посадочные места стойки выполнены перпендикулярно по отношению друг к другу для установки длинной стороны стойки соответственно вдоль или перпендикулярно по отношению к входному патрубку корпуса клапана.

Анализ работы различных конструкций наполнительных клапанов показал, что можно добиться повышения надежности работы наполнительного клапана путем упрощения его конструкции. Выполнение клапана с эластичным запорным элементом в виде диска с образованием таким образом плоской круглой эластичной мембраны, установленной на кольцевом уступе в зоне седла клапана позволяет упростить конструкцию клапана, отказаться от сложных пресс-форм для изготовления эластичного запорного элемента. Фиксация эластичного запорного элемента и крышки относительно корпуса одной накидной гайкой позволяет легко собирать и разбирать в случае необходимости клапан, например при ремонте клапана. В ходе производства легко контролировать качество изготовления пространственно простых конструкций. Выполнение кронштейна для установки стойки со стаканом и поплавком на крышке клапана позволяет создать полностью законченную автономную конструкцию наполнительного клапана, которую легко установить при любом (горизонтальном или вертикальном) подводе жидкой среды к наполняемой жидкостью емкости. Как следствие, наполнительный клапан собирают из простых по конструкции деталей с возможностью их быстрой замены, что позволяет создать надежное в эксплуатации устройство.

На фиг.1 представлен продольный разрез наполнительного клапана с вертикальным подводом жидкости, на фиг.2 представлен продольный разрез наполнительного клапана с горизонтальным подводом жидкости, на фиг.3 представлена крышка наполнительного клапана, на фиг.4, 5 и 6 представлена Г-образная стойка и на фиг.7 представлен общий вид наполнительного клапана с горизонтальным подводом жидкости в емкость.

Наполнительный клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и цилиндрическим седлом 4, эластичный запорный элемент 5, взаимодействующий с седлом 4, крышку 6, рычаг 7, тягу 8 и поплавок 9. Цилиндрическое седло 4 выполнено в корпусе 1 с образованием вокруг него кольцевой полости 10, сообщенной с входным патрубком 2. Крышка 6 установлена в корпусе 1 и в ее днище выполнено выступающее наружу сопло 11 и на наружной боковой стенке крышки 6 выполнен цилиндрический фланец 12. Посредством крышки 6 эластичный запорный элемент 5 зажат в корпусе 1 по периферии. Полость крышки 6 отделена эластичным запорным элементом 5 от кольцевой полости 10 корпуса 1 и сообщена через сопло 11 с окружающим клапан пространством, а через калиброванное отверстие 13 сообщена с кольцевой полостью 10 корпуса 1. Крышка 6 снабжена кронштейном 14, посредством которого с возможностью поворота относительно крышки 6 закреплен рычаг 7, на одном из концов которого установлена заслонка 15 с возможностью перекрытия последней сопла 11 крышки 6, а другой конец рычага 7 кинематически соединен с тягой 8, на которой закреплен поплавок 9 с возможностью перемещения относительно тяги 8. Клапан снабжен стаканом 16, установленным в заполняемой жидкостью емкости, при этом в днище стакана 16 выполнено отверстие 17, в котором установлен поплавковый клапан 18 для сообщения внутренней полости стакана 16 с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, а поплавок 9 расположен в стакане 16 с возможностью вертикального перемещения относительно него. В корпусе 1 выполнен двухступенчатый кольцевой уступ 19, расположенный на уровне среза цилиндрического седла 4 концентрично последнему, эластичный запорный элемент 5 выполнен в виде диска, диаметр которого соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа 19, и эластичный запорный элемент 5 уложен в корпусе 1 на последний. На эластичном запорном элементе 5 в зоне взаимодействия с седлом 4 на обратной относительно седла 4 стороне закреплена мембранная втулка 20. На внешней боковой поверхности корпуса 1 концентрично седлу 4 выполнена резьба. Эластичный запорный элемент 5 герметично прижат по периферии к уступу 19 большего диаметра корпуса 1 крышкой 6 посредством накидной гайки 21, установленной на крышке 6 с упором в цилиндрический фланец 12 и навинченной на резьбу корпуса 1. Крышка 6 снабжена вторым кронштейном 22, посредством которого на крышке 6 закреплена короткой стороной Г-образная стойка 23, вертикальная длинная сторона которой выполнена с пилообразной гребенкой 24 на ее боковой поверхности и на этой стороне стойки 23 установлен стакан 16, причем на стакане 16 вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал 25, на стенке которого выполнен выступающий внутрь канала 25 шип и стойка 23 пропущена через канал 25 с возможностью перемещения стакана 16 относительно стойки 23 и посредством шипа, взаимодействующего с пилообразной гребенкой 24, фиксации стакана 16. На короткой стороне стойки 23 выполнено два посадочных места 26 для фиксации стойки 23 относительно второго кронштейна 22 крышки 6. Посадочные места 26 стойки 23 выполнены перпендикулярно по отношению друг к другу для установки длинной стороны стойки 23 соответственно вдоль или перпендикулярно по отношению к входному патрубку 2 корпуса 1 клапана для вертикального или горизонтального подвода жидкости соответственно.

Наполнительный клапан работает следующим образом.

В исходном положении, когда наполняемая жидкостью, например водой, емкость пуста, поплавок 9 находится в нижнем своем положении в стакане 16, рычаг 7 не прижимает заслонку 15 к соплу 11 и полость крышки 6 через сопло 11 сообщена с окружающим клапан пространством. При этом эластичный запорный элемент 5 не прижат к седлу 4 корпуса 1. Седло 4 открыто для поступления жидкости в наполняемую ею емкость (не показано). По входному патрубку 2 жидкость через седло 4 поступает в кольцевую полость 10 и далее через выходной патрубок 3 поступает в наполняемую жидкостью емкость. По мере наполнения емкости повышается уровень жидкости и при достижении жидкостью поплавкового клапана 18, последний поднимается и перекрывает отверстие 17 в днище стакана 16. При достижении жидкостью верхнего среза стакана 16 жидкость начинает заполнять стакан 16. В результате поплавок 9 начинает всплывать, что вызывает через тягу 8 поворот рычага 7. Последний, поворачиваясь относительно крышки 6, перекрывает сопло 11 заслонкой 15. В результате жидкость, которая из входного патрубка 2 через кольцевую полость 10 и калиброванное отверстие 13 в эластичном запорном элементе 5 поступает в полость крышки 6, давит на мембранную втулку 20 и через нее на эластичный запорный элемент 5 с обратной стороны, что вызывает его перемещение и эластичного запорного элемента 5 в сторону седла 4. Эластичный запорный элемент 5 постепенно, по мере всплывания поплавка 9, перемещается в сторону седла 4 и в конечном итоге перекрывает выход из седла 4 жидкости в наполняемую емкость.

При опорожнении емкости жидкость из стакана 16 сливается через отверстие 17 поплавкового клапана 18, поплавок 9 опускается, что вызывает обратный поворот рычага 7 в исходное положение. Как следствие поворота рычага 7 заслонка 15 отходит от сопла 11, открывая его. В результате давление в полости крышки 6 падает и под давлением жидкости во входном патрубке 2 и под действием собственных сил упругости эластичный запорный элемент 5 отдавливается от седла 4, освобождая проход для жидкости. Наполнение емкости жидкостью повторяется, как это было описано выше.

Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике и коммунально-бытовом секторе для автоматического наполнения различного вида емкостей, например сливных бачков унитазов.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к гидравлическим впускным клапанам для дозированной подачи жидкости в заполняемую емкость. Наполнительный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, взаимодействующий с седлом эластичный запорный элемент, крышку, рычаг, тягу и поплавок. Цилиндрическое седло выполнено в корпусе с образованием вокруг него кольцевой полости. Эта полость сообщена с входным патрубком. Крышка установлена в корпусе, и в ее днище выполнено выступающее наружу сопло. На наружной боковой стенке крышки выполнен цилиндрический фланец. Посредством крышки эластичный запорный элемент зажат в корпусе по периферии. Полость крышки отделена эластичным запорным элементом от кольцевой полости корпуса и сообщена через сопло с окружающим клапан пространством, а через калиброванное отверстие - с кольцевой полостью корпуса. Посредством кронштейна с возможностью поворота относительно крышки закреплен рычаг. На одном из концов рычага установлена заслонка с возможностью перекрытия последней сопла крышки. Другой конец рычага кинематически соединен с тягой. На тяге закреплен поплавок с возможностью перемещения относительно тяги. В заполняемой жидкостью емкости клапана установлен стакан. В днище стакана выполнено отверстие. В отверстии установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости. Поплавок расположен в стакане с возможностью вертикального перемещения относительно него. В корпусе выполнен двухступенчатый кольцевой уступ. Уступ расположен на уровне среза цилиндрического седла концентрично последнему. Эластичный запорный элемент выполнен в виде диска. Диаметр диска соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа. Эластичный запорный элемент уложен в корпусе на последний. На эластичном запорном элементе в зоне взаимодействия с седлом на обратной относительно седла стороне закреплена мембранная втулка. На внешней боковой поверхности корпуса концентрично седлу выполнена резьба. Эластичный запорный элемент герметично прижат по периферии к уступу большего диаметра корпуса крышкой посредством накидной гайки. Гайка установлена на крышке с упором в цилиндрический фланец и навинчена на резьбу корпуса. Крышка снабжена вторым кронштейном. Посредством последнего на крышке закреплена короткой стороной Г-образная стойка. Вертикальная длинная сторона стойки выполнена с пилообразной гребенкой на ее боковой поверхности. На этой стороне стойки установлен стакан. На стакане вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал. На стенке канала выполнен выступающий внутрь канала шип. Стойка пропущена через канал с возможностью перемещения стакана относительно стойки и фиксации стакана посредством шипа, взаимодействующего с пилообразной гребенкой. На короткой стороне стойки выполнено два посадочных места для фиксации стойки относительно второго кронштейна крышки. Посадочные места стойки выполнены перпендикулярно по отношению друг к другу для установки длинной стороны стойки соответственно вдоль или перпендикулярно по отношению к входному патрубку корпуса клапана. В результате достигается повышение надежности работы наполнительного поплавкового клапана. 7 ил.

Наполнительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и цилиндрическим седлом, эластичный запорный элемент, взаимодействующий с седлом, крышку, рычаг, тягу и поплавок, при этом цилиндрическое седло выполнено в корпусе с образованием вокруг него кольцевой полости, сообщенной с входным патрубком, крышка установлена в корпусе и в ее днище выполнено выступающее наружу сопло и на наружной боковой стенке крышки выполнен цилиндрический фланец, посредством крышки эластичный запорный элемент зажат в корпусе по периферии, полость крышки отделена эластичным запорным элементом от кольцевой полости корпуса и сообщена через сопло с окружающим клапан пространством, а через калиброванное отверстие сообщена с кольцевой полостью корпуса, крышка снабжена кронштейном, посредством которого с возможностью поворота относительно крышки закреплен рычаг, на одном из концов которого установлена заслонка с возможностью перекрытия последней сопла крышки, а другой конец рычага кинематически соединен с тягой, на которой закреплен поплавок с возможностью перемещения относительно тяги, отличающийся тем, что он снабжен стаканом, установленным в заполняемой жидкостью емкости, при этом в днище стакана выполнено отверстие, в котором установлен поплавковый клапан для сообщения внутренней полости стакана с заполняемой жидкостью емкостью при сливе из последней жидкости, а поплавок расположен в стакане с возможностью вертикального перемещения относительно него, в корпусе выполнен двухступенчатый кольцевой уступ, расположенный на уровне среза цилиндрического седла концентрично последнему, эластичный запорный элемент выполнен в виде диска, диаметр которого соответствует диаметру большей ступени кольцевого уступа, и эластичный запорный элемент уложен в корпусе на последний, на эластичном запорном элементе в зоне взаимодействия с седлом на обратной относительно седла стороне закреплена мембранная втулка, на внешней боковой поверхности корпуса концентрично седлу выполнена резьба, эластичный запорный элемент герметично прижат по периферии к уступу большего диаметра корпуса крышкой посредством накидной гайки, установленной на крышке с упором в цилиндрический фланец и навинченной на резьбу корпуса, крышка снабжена вторым кронштейном, посредством которого на крышке закреплена короткой стороной Г-образная стойка, вертикальная длинная сторона которой выполнена с пилообразной гребенкой на ее боковой поверхности и на этой стороне стойки установлен стакан, причем на стакане вдоль его боковой стенки выполнен прямоугольный в поперечном сечении канал, на стенке которого выполнен выступающий внутрь канала шип и стойка пропущена через канал с возможностью перемещения стакана относительно стойки и посредством шипа, взаимодействующего с пилообразной гребенкой, фиксации стакана, на короткой стороне стойки выполнено два посадочных места для фиксации стойки относительно второго кронштейна крышки, посадочные места стойки выполнены перпендикулярно по отношению друг к другу для установки длинной стороны стойки соответственно вдоль или перпендикулярно по отношению к входному патрубку корпуса клапана.