КЛАПАН ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ЗАПОРНЫЙ Российский патент 2013 года по МПК F16K15/03 F16K17/10 

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к отсечным (запорным) и запорным клапанам, и может быть использовано в системах газоснабжения.

Известен предохранительный клапан, содержащий установленный в корпусе запорный орган и электромагнитный фиксирующий узел с фиксатором, проходящим в направляющей втулке и подпружиненным в сторону электромагнита с возможностью ввода фиксатора в отверстие штанги, проходящей через отверстие в направляющей головке, в котором направляющая головка подпружинена в сторону электромагнита и установлена с возможностью перемещения для отвода штанги от фиксатора (авторское свидетельство СССР №1523818, МПК F16K 17/02, F16K 17/00. Опубл. 23.11.1989 г.).

Но известный клапан имеет недостаточную проводимость рабочей среды и, кроме того, большие габариты и вес.

Известен также клапан предохранительный запорный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом, на котором установлены тарель клапана с уплотнителем и клапан предварительного напуска (Промышленное газовое оборудование. Т.1. Справочник. - Саратов: Газовик, 2006, с.330-331).

Однако данный клапан из-за соединения рычага с тарелью клапана не обеспечивает равномерное распределение усилия уплотнения, что приводит к разрушению уплотнительного элемента и потери герметичности клапана.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является клапан предохранительный запорный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом, на котором установлены тарель с уплотнителем и клапан предварительного напуска (Промышленное газовое оборудование. Т.1. Справочник. - Саратов: Газовик, 2006, с.327-329).

Недостатком этого клапана является преждевременное разрушение уплотнителя и потеря герметичности клапаном из-за неравномерного распределения усилия по уплотнителю и из-за того, что вся кинетическая энергия удара при закрывании и усилие, возникающее на клапане при перепаде давления, воспринимаются одним и тем же местом на уплотнителе.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение надежности клапана и увеличение его эксплуатационного ресурса.

Технический результат заключается в уменьшении износа уплотнителя.

Поставленная задача решается тем, что в клапане предохранительном запорном, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, в котором установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом, на котором установлены тарель с уплотнителем и клапан предварительного напуска, на подпружиненном поворотном рычаге закреплено не менее трех плоских лепестковых пружин изгиба, взаимодействующих с наружной поверхностью тарели, которая вместе с клапаном предварительного напуска взаимосвязана с внутренним кольцом введенного подшипника, наружное кольцо которого установлено в подпружиненном поворотном рычаге.

Закрепленные на подпружиненном поворотном рычаге три плоских лепестковых пружины изгиба, взаимодействующие с наружной поверхностью тарели, определяют положение тарели в пространстве при закрывании клапана и обеспечивают поворот тарели вокруг своей оси при открывании клапана. При этом кинетическая энергия удара при закрывании и усилие, возникающее на клапане при перепаде давления, воздействуют - за счет поворота тарели вокруг своей оси - на различные места уплотнителя, уменьшая его износ, что повышает надежность клапана и увеличивает его эксплуатационный ресурс.

А взаимосвязь тарели и клапана предварительного напуска с внутренним кольцом введенного подшипника создает возможность вращения тарели и обеспечивает равномерное распределение усилий на уплотнителе, возникающих от перепада давлений на тарели, что также уменьшает износ уплотнителя, повышая надежность клапана и увеличивая его эксплуатационный ресурс.

Установка же наружного кольца подшипника в подпружиненном поворотном рычаге способствует вращению тарели и обеспечению равномерного распределения усилий на уплотнителе, что тоже уменьшает его износ, повышая надежность клапана и увеличивая его эксплуатационный ресурс.

На фиг.1 показан клапан предохранительный запорный в положении «Открыто», общий вид в разрезе; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 показан клапан предохранительный запорный в положении «Закрыто» в разрезе; на фиг.4 - вид по стрелке Б; на фиг.5 - вид В на фиг.3.

Клапан предохранительный запорный содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, в котором установлен вал 4 с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом 5, на котором установлены тарель 6 с уплотнителем 7 и клапан предварительного напуска 8. А на подпружиненном поворотном рычаге 5 закреплены равномерно три плоских лепестковых пружины изгиба 9, взаимодействующих с наружной поверхностью 10 тарели 6. Поворотный рычаг 5 соединен с тарелью 6 посредством, например, шарнирного подшипника 11, способного одновременно нести большую радиальную и осевую нагрузку. Наружное кольцо 12 подшипника 11 закреплено в рычаге 5. А с внутренним кольцом 13 подшипника 11 взаимосвязаны центральная цилиндрическая поверхность 14 тарели 6 и клапан предварительного напуска 8, имеющий выступ 15 для взаимодействия с внутренним кольцом 13 подшипника 11 и пружину 16, установленную в центральном отверстии 17 тарели 6. Пружина 16 прижимает тарель 6 к внутреннему кольцу 13 шарнирного подшипника 11, обеспечивая герметичность клапана предварительного напуска 8 и одновременно деформируя плоские лепестковые пружины изгиба 9.

Клапан предохранительный запорный работает следующим образом.

При выходе контролируемого давления за установленные верхние/нижние пределы тарель 6 поворачивается и перекрывает выходной патрубок 3 (фиг.3). При этом внутреннее кольцо 13 шарнирного подшипника 11 перемещается по центральной цилиндрической поверхности 14 тарели 6 до выступа 18 на тарели 6 (фиг.2), равномерно распределяя усилие воздействия на уплотнитель 7, и сжимает плоские лепестковые пружины изгиба 9 (фиг.1, 4), освобождая от их воздействия клапан предварительного напуска 8. Т.е. клапан предохранительный запорный закрыт (положение «Закрыто»).

В этом положении между внутренним кольцом 13 шарнирного подшипника 11 и выступом 15 клапана предварительного напуска 8 образуется зазор S (фиг.5), а на клапан предварительного напуска 8 действует только (из-за отсутствия противодействия со стороны плоских лепестковых пружин изгиба 9) усилие пружины 16, дополнительно обеспечивая его надежную герметизацию Т.е. клапан предохранительный запорный надежно закрыт (положение «Закрыто»).

В исходное положение (положение «Открыто») клапан приводится вручную.

При повороте вала 4 рычаг 5 (фиг.1) вначале открывает, воздействуя на выступ 15 (фиг.2), клапан предварительного напуска 8 и выравнивает давление рабочей среды над и под тарелью 6, а затем перемещает ее в положение «Открыто» (фиг.1).

В момент, когда давление рабочей среды над и под тарелью 6 выравнивается, пружина 16 (фиг.2) перемещает тарель 6 по внутреннему кольцу 13 шарнирного подшипника 11.

При этом плоские лепестковые пружины изгиба 9 выпрямляются, а их концы перемещаются по наружной поверхности 10 тарели 6. А т.к. центр окружности, проходящей через точки касания плоских лепестковых пружин изгиба 9 с наружной поверхностью 10 торели 6, всегда не совпадает с центром тарели 6, то создается крутящий момент, который поворачивает тарель 6 вокруг ее оси на некоторый угол.

Таким образом за счет поворота тарели 6 место воздействия на уплотнитель 7 при закрывании клапана все время меняется, что резко снижает вероятность его ускоренного износа, повышает его ресурс и надежность, благодаря чему заявленный клапан может выдерживать большое число срабатываний и длительное время подвергаться силовым нагрузкам.

На основании заявленного изобретения в ООО "Завод "Газпроммаш" разработана техническая документация и изготовлен опытный образец, успешно прошедший стендовые испытания.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к отсечным и запорным клапанам, и предназначено для использования в системах газоснабжения. Клапан предохранительный запорный содержит корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом. На рычаге установлены тарель с уплотнителем и клапан предварительного напуска. На подпружиненном поворотном рычаге закреплено не менее 3-х плоских лепестковых пружин изгиба, взаимодействующих с наружной поверхностью тарели. Тарель вместе с клапаном предварительного напуска взаимосвязана с внутренним кольцом подшипника. Наружное кольцо подшипника установлено в подпружиненном поворотном рычаге. Изобретение направлено на повышение надежности работы клапана и увеличение его эксплуатационного ресурса за счет уменьшения износа уплотнителя. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Клапан предохранительный запорный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором установлен вал с закрепленным на нем подпружиненным поворотным рычагом, на котором установлены тарель с уплотнителем и клапан предварительного напуска, отличающийся тем, что на подпружиненном поворотном рычаге закреплено не менее 3-х плоских лепестковых пружин изгиба, взаимодействующих с наружной поверхностью тарели, которая вместе с клапаном предварительного напуска взаимосвязана с внутренним кольцом введенного подшипника, наружное кольцо которого установлено в подпружиненном поворотном рычаге.

2. Клапан предохранительный запорный по п.1, отличающийся тем, что в качестве подшипника применен шарнирный подшипник.

3. Клапан предохранительный запорный по п.1, отличающийся тем, что плоские лепестковые пружины изгиба равноудалены друг от друга.