ШАРОВОЙ КЛАПАН Российский патент 2016 года по МПК F16K5/06 F16K5/20 

Описание патента на изобретение RU2593730C1

Изобретение относится к шаровым клапанам и может быть использовано для подачи и отсечки как высокотемпературных, так и низкотемпературных жидкостей и газов, в частности, в пневмосистемах летательных аппаратов.

Известен шаровой клапан для высокотемпературных сред с самоустанавливающимися седлами, например авторское свидетельство СССР №1076683 кл. F16K 49/00 1982, содержащий корпус, поворотный запорный орган и самоустанавливающиеся седла. Перед подачей рабочей среды включается система охлаждения, охлаждающая среда подается в охлаждаемые корпус, поворотный запорный орган и самоустанавливающиеся седла. По каналу охлаждающая и управляющая среда подается в герметичную полость и прижимает уплотнительную кольцевую поверхность седла, выполненную в виде сферической упругодеформируемой охлаждаемой металлической стенки к запорному органу. При переключении шарового крана давление в герметичной полости седел сбрасывается, запорный орган поворачивается в закрытое положение и давление вновь подается в герметичную полость.

Недостатки такой конструкции шарового клапана заключаются в следующем:

- сложность конструкции и эксплуатации шарового клапана, так как для работы клапана требуется система подачи и сброса давления для изменения поджатая седла на запорный орган, а это увеличивает габариты и усложняет компоновку пневмо-гидросистем, в частности, летательных аппаратов;

- невозможность использования для маленьких проходных отверстий из-за сложности изготовления самоустанавливающихся седел.

Известен шаровой клапан, взятый за прототип изобретения, по патенту США №4750708, кл. F16K 5/06, содержащий корпус с наконечниками, запорный орган - шар, вращаемый приводом, симметрично расположенные относительно шара металлические седла, опорные и упругие уплотнительные кольца. Седло имеет вид фигурного кольца, у которого по внешнему ободу имеется цилиндрическая отбортовка, переходящая в тороидально изогнутый участок, а далее в конический. Поверхность конического участка взаимодействует с шаровой поверхностью запорного органа и является для него уплотняющей и опорной поверхностью. Внутренний край конической поверхности седла заострен дугообразно для предотвращения царапания шаровой поверхности при вращении запорного органа.

Каждое седло устанавливается цилиндрической поверхностью в расточку корпуса с упором тороидального участка в выступ расточки для уплотнения, а конический участок поверхности взаимодействует по окружности с шаром. Седло имеет дополнительное уплотнение, для чего внутрь цилиндрической поверхности седла установлено опорное кольцо, которое составляет заседловое уплотнение кольцевой опорной части цилиндрического обода седла совместно с упругим радиально вставленным в корпус кольцом. Во время подачи высокого давления рабочего тела седло упруго деформируется в выступ расточки корпуса для лучшего уплотнения, а уплотнение с поверхностью шара с конусной части переходит на тороидальный участок. Таким образом, герметичность клапана в закрытом положении осуществляется при помощи упругодеформируемого тороидального участка седла.

Данная конструкция имеет ряд недостатков:

- возможна негерметичность по седлу, установленному вторым при сборке клапана. Это происходит из-за того, что при сборке клапана и установке первого седла контакт шара с седлом по конической поверхности закрепляет шар от радиальных перемещений, а установка второго седла, имеющего другие несоостности конусной поверхности относительно тороидального участка и расточки в корпусе, делает невозможной замкнутость линии контакта конусной поверхности седла с шаром;

- при подаче газа в наконечник и в случае негерметичности по первому седлу второе седло не уплотняется на запорном органе, так как отжимается от шаровой поверхности давлением, вызванным негерметичностью первого седла;

- невозможно применение клапана при высокотемпературных газовых средах из-за неметаллических уплотнительных упругих колец;

- наличие упругодеформируемого тороидального участка седла, который имеет большую жесткость, при уплотнении «металл по металлу» приводит к повышенной негерметичности из-за трудности тороидальным участком компенсировать зазоры, вызванные отклонениями от шаровой формы.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков и в конечном счете, на повышение герметичности и надежности клапана.

Для этого, в отличие от известной конструкции шарового клапана, входное уплотняющее седло изготовлено в виде тонкостенной конической воронки с отбортовкой на меньшем диаметре, герметично установленной по большому диаметру на опоре входного наконечника, имеющей коническую поверхность с углом меньшим, чем угол конуса воронки, а седло на выходе герметично соединено меньшим диаметром конуса со своей опорой, имеющей коническую поверхность с углом меньшим, чем угол конуса седла, при этом опора на выходе выполнена с возможностью самоустановки на шаровом затворе и герметично зажата между корпусом и выходным наконечником при сборке клапана.

Такое исполнение предлагаемого шарового клапана обеспечивает повышенную герметичность за счет выполнения тонкостенного седла конусной формы и наличия в конструкции второго тонкостенного седла на выходе из клапана. При этом, в случае негерметичности по первому седлу, второе седло уплотняется на запорном органе, так как дополнительно поджимается к шаровой поверхности давлением, вызванным негерметичностью первого седла.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид шарового клапана, фиг. 2 - выноска А, фиг. 3 - выноска Б.

Шаровой клапан состоит из корпуса 1, в который установлен шаровой затвор 2, взаимодействующий с двух сторон с металлическими тонкостенными седлами 3 и 4 в виде тонкостенных конических воронок, входное седло 3 с отбортовкой 5 на меньшем диаметре установлено на опоре 6 входного наконечника 7, имеющей коническую поверхность 8 с углом меньшим, чем угол конуса седла 3, и которая герметично соединена (сваркой) большим диаметром с входным седлом 3. Седло 4 на выходе герметично (сваркой) соединено меньшим диаметром конуса с опорой 9, имеющей коническую поверхность 10 с углом, большим, чем угол конуса седла 4, при этом опора 9 установлена с возможностью самоустановки на шаровом затворе 2 и герметично зажата между корпусом 1 и выходным наконечником 11.

Шаровой клапан работает следующим образом.

При подаче управляющего давления в наконечник 12 шаровой затвор 2 поворачивается и закрывается. Давление рабочего тела, подаваемое во входной наконечник 7, проходит за отбортовку 5 тонкостенного седла 3 и изгибает его по поверхности шарового затвора 2, компенсацируя своей тонкостенностью отклонения от шаровой формы и герметизируя шаровой клапан. Отбортовка 5 на седле 3 предотвращает образование гофр на воронке при переходе шарового затвора из положения «открыт-закрыт». В случае негерметичности по первому седлу, второе седло дополнительно поджимается к шаровой поверхности запорного органа давлением, вызванным негерметичностью на первом седле, и уплотняется, предотвращая проход через клапан. Подавая давление в наконечник 13, шаровой затвор 2 поворачивается и открывает проходное сечение.

Конические поверхности на опорах входного наконечника и на выходе предотвращают седла от пережатия при сборке клапана.

Технический результат изобретения заключается в повышении герметичности и надежности шарового клапана.

Похожие патенты RU2593730C1

название год авторы номер документа
КРАН ШАРОВОЙ ЗАПОРНЫЙ 2000
  • Каширин В.К.
  • Бурдюгов С.И.
RU2190140C2
КЛАПАН РЕГУЛИРУЮЩИЙ 1992
  • Саламатов Александр Михайлович
RU2100679C1
ШАРОВОЙ КРАН 2006
  • Галаганов Валерий Николаевич
RU2316689C2
ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО 1995
  • Бобылев В.В.
  • Воронцов В.Б.
  • Жилин Ю.Д.
RU2098707C1
КЛАПАН РЕГУЛИРУЮЩИЙ 2006
  • Андреев Александр Павлович
  • Панчеха Юрий Степанович
  • Панчеха Степан Юрьевич
RU2334148C1
ШАРОВОЙ КРАН 2011
  • Бабушкин Сергей Владимирович
  • Зверев Дмитрий Леонидович
  • Косенков Артем Евгеньевич
  • Курылев Андрей Вадимович
  • Чернов Сергей Васильевич
RU2476745C1
КРАН ШАРОВОЙ 2011
  • Легостаев Андрей Михайлович
  • Хайруллин Булат Юсупович
RU2465504C1
ШАРОВОЙ КРАН 2013
  • Евсиков Владимир Евсеевич
  • Удалов Андрей Иванович
  • Пронин Антон Игоревич
RU2521701C1
РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ СЛЕДЯЩИЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ 2004
  • Редько П.Г.
  • Амбарников А.В.
  • Борцов А.А.
  • Чугунов А.С.
  • Шаров Г.В.
  • Нахамкес К.В.
  • Крячков Ю.В.
RU2266234C1
ШАРОВОЙ КРАН 2004
  • Галаганов Валерий Николаевич
RU2274790C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 593 730 C1

Реферат патента 2016 года ШАРОВОЙ КЛАПАН

Изобретение относится к шаровым клапанам и предназначено для подачи и отсечки как высокотемпературных, так и низкотемпературных газов, в частности, в пневмосистемах летательных аппаратов. В корпусе 1 шарового клапана установлен шаровой затвор 2, взаимодействующий с двух сторон с металлическими седлами 3 и 4. Седла выполнены в виде тонкостенных конических воронок с опорами 6 и 9. Входная воронка имеет отбортовку 5 на торце меньшего диаметра и герметично крепится большим диаметром на опоре 6 входного наконечника 7. Воронка на выходе герметично соединена меньшим диаметром с опорой 9, герметично зажатой по большому диаметру между корпусом 1 и выходным наконечником 11. На опорах 6 и 9 седел 3 и 4 в местах крепления с воронками выполнены конические поверхности с углом меньшим, чем угол конуса воронки седел 3 и 4. Изобретение направлено на повышение герметичности и надежности клапана. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 593 730 C1

Шаровой клапан, в корпусе которого установлен шаровой затвор, взаимодействующий с двух сторон с металлическими седлами, отличающийся тем, что седла выполнены в виде тонкостенных конических воронок с опорами, причем входная воронка имеет отбортовку на торце меньшего диаметра и герметично крепится большим диаметром на опоре входного наконечника, а воронка на выходе герметично соединена меньшим диаметром со своей опорой, герметично зажатой по большому диаметру между корпусом и выходным наконечником, при этом на опорах седел в местах крепления с воронками выполнены конические поверхности с углом меньшим, чем угол конуса воронки седел.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2593730C1

US 4750708 A, 14.06.1988
US 4126295 A, 21.11.1978
US 2890856 A, 16.06.1959
GB 978601 A, 23.12.1964
Шаровой кран для высокотемпературных сред 1982
  • Батов Владимир Ильич
  • Кирилин Валерий Никонорович
  • Корелов Николай Иванович
  • Мирошниченко Виталий Иванович
  • Парамонов Анатолий Иванович
  • Поликовский Михаил Владимирович
  • Сорокин Юрий Михайлович
SU1076683A1

RU 2 593 730 C1

Авторы

Горин Вячеслав Николаевич

Иванова Татьяна Владимировна

Смирнов Игорь Александрович

Хилюк Максим Юрьевич

Даты

2016-08-10Публикация

2015-04-09Подача