Запорный шланговый клапан Российский патент 2018 года по МПК F16K7/07 F16K7/04 

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и может быть использовано в качестве запорной арматуры, в частности регулируемого клапана с пережимным эластичным шлангом, для закрытия-открытия потока рабочей среды при небольших напорах (от -10 до +20 метров водного столба).

Известны шланговые пережимные запорные клапаны, состоящие из корпуса и установленного в нем упругого шланга, по которому протекает рабочая среда. Шланг пережимается при помощи двух движущихся навстречу друг другу пережимных скоб, приводимых в действие управляющим винтом с двумя нарезками. Для этих клапанов выполняются специальные корпуса, соединяющие упругий элемент и управляющие устройства. Известен шланговый пережимной запорный клапан, в котором одна из пережимных скоб выполнена с вилкой, взаимодействующей с направляющей в корпусе стандартной задвижки и являющейся одновременно направляющей для другой скобы, и упором от проворачивания всего устройства в корпусе задвижки (авторское свидетельство СССР №222089 на изобретение «ПЕРЕЖИМНОЙ ШЛАНГОВЫЙ ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН», МПК F16K, опубликовано 17.07.1968).

Известен регулируемый запорный орган, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположен эластичный шланг, взаимодействующий с диафрагменными приводами, установленными в корпусе по обе стороны шланга. Приводы выполнены из двух разновеликих диафрагм, установленных на разновеликих опорных шайбах. Шайбы меньшего диаметра расположены в одной плоскости с шлангом. В шланге со стороны выходного патрубка за местом пережима выполнены радиальные отверстия, сообщающие полость с внутренней поверхностью шланга. На выходном патрубке в месте размещения радиальных отверстий шланга выполнена кольцевая проточка с перфорированным дном, и в ней установлен кольцевой фильтрующий элемент. Приводы снабжены направляющими хвостовиками, расположенными вне полости установки шланга (авторское свидетельство СССР №1789814 на изобретение «КЛАПАН», МПК F16K 7/07, опубликовано 23.01.1993).

Известные клапаны характеризуются сложностью конструкции.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является выбранный в качестве прототипа запорный шланговый клапан, содержащий эластичный рукав с входным и выходным отверстиями на концах и жесткий корпус, окружающий эластичный рукав и герметично соединенный с ним таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава и внутренней стенкой корпуса образуется замкнутый объем. Между эластичным рукавом и верхней крышкой корпуса размещена диафрагма с образованием между ними замкнутого объема. Клапан сдержит устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между диафрагмой и верхней крышкой корпуса. К диафрагме прикреплен прижимной элемент. Перемещение диафрагмы осуществляется приводом, в качестве которого использован электромагнитный приводной механизм. Соленоиды с электромагнитным приводом крепятся на шарнирах к прижимному элементу, в качестве которого использована жесткая пластина, чтобы перемещать диафрагму по направлению к и от оси клапана для его открывания и закрывания. Подача питания к электромагнитным катушкам перемещает оба соленоида, чтобы закрывать или открывать клапан. Каждый соленоид имеет вертикальную прорезь, которая позволяет соленоиду скользить относительно направляющего стержня, который ограничивает вертикальное движение соленоида между положениями открывания и закрывания клапана. Катушки и стержни крепятся к крышке клапана (патент РФ №2395743 на изобретение «КЛАПАН И СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ИЗ ОТСТОЙНИКА КАНАЛИЗАЦИОННОГО КОЛЛЕКТОРА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ КЛАПАН», МПК F16K 7/07, E03F 7/04, опубликован 27.07.2010, фиг. чертежа №17). Известный клапан также характеризуется сложностью конструкции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание запорной арматуры, характеризующейся улучшенными техническими характеристиками.

Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи во всех случаях исполнения, заключается в упрощении конструкции запорного шлангового клапана и повышении его надежности.

Технические результаты, достигаемые в отдельных случаях исполнения, заключаются в исключении гидравлических ударов при работе с жидкой рабочей средой, расширении функциональных возможностей клапана.

Указанные технические результаты достигается тем, что запорный шланговый клапан содержит эластичный рукав с входным и выходным отверстиями на концах; жесткий корпус, окружающий эластичный рукав и герметично соединенный с ним таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава и внутренней стенкой корпуса образуется замкнутый объем; диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и верхней крышкой корпуса с образованием между ними замкнутого объема; устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между диафрагмой и верхней крышкой корпуса; прижимной элемент, прикрепленный к диафрагме; привод движения диафрагмы. Клапан также содержит вторую диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса с образованием замкнутого объема между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса; второе устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса; второй прижимной элемент, прикрепленный к второй диафрагме, при этом оба прижимных элемента имеют треугольную форму в сечении и установлены на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью соответствующих диафрагм, а вершины треугольников сечения упираются в противоположные стенки эластичного рукава. В качестве привода движения диафрагм использована приводная воздушно-газовая среда, поступающая в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами из магистрали через устройства подачи приводной воздушно-газовой среды. Замкнутый объем между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами соединен с магистралью приводной воздушно-газовой среды посредством трубки. Устройства подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды включают соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками.

Предпочтительно, чтобы каждое из устройств подачи атмосферного воздуха дополнительно содержало дроссельное средство.

Предпочтительно, чтобы каждое из устройств подачи атмосферного воздуха дополнительно содержало воздушный фильтр.

В отдельных случаях исполнения в качестве приводной воздушно-газовой среды может быть использована разреженная воздушно-газовая среда.

В других случаях исполнения в качестве приводной воздушно-газовой среды может быть использована напорная воздушно-газовая среда.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения оно отличается от известного наиболее близкого технического решения:

наличием второй (дополнительной) диафрагмы, размещенной между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса с образованием замкнутого объема между указанной диафрагмой и нижней крышкой корпуса;

- наличием второго (дополнительного) устройства подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса;

- наличием второго (дополнительного) прижимного элемента, прикрепленного к второй диафрагме;

- выполнением обоих прижимных элементов, имеющими треугольную форму в сечении;

- выполнением прижимных элементов, установленных на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью соответствующих диафрагм, а вершины треугольников сечения упираются в противоположные стенки эластичного рукава;

- использованием в качестве привода движения диафрагм приводной воздушно-газовой среды, поступающей в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами из магистрали;

- наличием устройств подачи приводной воздушно-газовой среды из магистрали в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами;

- наличием соединения замкнутого объема между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами с магистралью приводной воздушно-газовой среды посредством трубки.

- выполнением устройств подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды, включающих соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками.

В предпочтительном случае исполнения заявляемое изобретение отличается от известного наиболее близкого технического решения:

- наличием дроссельных средств в устройстве подачи атмосферного воздуха;

- наличием воздушного фильтра в устройствах подачи атмосферного воздуха;

- использованием разреженной воздушной или газовой среды в качестве приводной;

Наличие второй, дополнительной, диафрагмы, размещенной между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса клапана с образованием между ними замкнутого объема; устройства регулирования подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса; устройств подачи приводной воздушно-газовой среды из магистрали в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами; трубки, соединяющей замкнутый объем, образованный между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами, с магистралью приводной воздушно-газовой среды, использование воздушно-газовой среды в качестве привода перемещения диафрагм, позволило значительно упростить конструкцию за счет исключения электромагнитного приводного механизма с многочисленными конструктивными элементами, увеличив его надежность. Наличие дополнительного прижимного элемента; выполнение прижимных элементов с треугольной формой сечения, а также размещение прижимных элементов на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников в сечении сопрягаются с поверхностью диафрагм, а вершины треугольников упираются в стенки эластичного рукава, позволило увеличить коэффициент полезного действия клапана за счет увеличения относительной величины силы сжатия, приходящейся на единицу площади смыкаемой поверхности эластичного рукава. Выполнение устройств подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды, включающих соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками, обеспечивает бесперебойную работу клапана

Наличие дроссельного средства в устройстве для подачи атмосферного воздуха обеспечивает перепускание атмосферного воздуха в оба направления как во внешнюю среду, так и внутрь полостей между диафрагмами и крышками корпуса, замедляя открытие - закрытие клапана, и исключает гидравлические удары при работе с жидкостью в качестве рабочей среды.

Наличие воздушного фильтра в устройстве для подачи атмосферного воздуха исключает сбои в работе клапана, обусловленные попаданием механических примесей во внутреннюю полость клапана;

Возможность использованием разреженной воздушной или газовой среды в качестве приводной среды расширяет функциональные возможности клапана.

Изобретение иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг. 1, 2.

На фиг. 1 представлен схемный чертеж запорного шлангового клапана в открытом состоянии, продольный разрез.

На фиг. 2 представлен схемный чертеж запорного шлангового клапана в закрытом состоянии, продольный разрез.

Запорный шланговый клапан содержит эластичный рукав 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями на концах. Эластичный рукав 1 окружает жесткий корпус 4, герметично соединенный с ней таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава 1 и внутренней стенкой корпуса 4 образуется замкнутый объем. Между эластичным рукавом 1 и верхней крышкой 5 корпуса 4 размещена диафрагма 6 с образованием замкнутого объема 7 между верхней крышкой 5 корпуса 4 и диафрагмой 6. Между эластичным рукавом 1 и нижней крышкой 8 корпуса 4 размещена вторая диафрагма 9 с образованием между ней и нижней крышкой 8 замкнутого объема 10. Запорный шланговый клапан содержит устройство 11 подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем 7 между диафрагмой 6 и верхней крышкой 5 и устройство 12 подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем 10 между второй диафрагмой 9 и нижней крышкой 8. В качестве привода перемещения диафрагм 6, 9 использована приводная воздушно-газовая среда, поступающая в замкнутые объемы 7 и 10 из магистрали 13 соответственно через устройства 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды. Замкнутый объем 16, образованный между наружными стенками эластичного рукава 1 и диафрагмами 6, 9 постоянно соединен с магистралью 13 приводной воздушно-газовой среды посредством трубки 17. Запорный шланговый клапан содержит прижимные элементы 18, 19, прикрепленные соответственно к диафрагмам 6, 9 и обеспечивающие смыкание стенок эластичного рукава 1. Оба прижимных элемента 18, 19 имеют треугольную форму в сечении и установлены соответственно на диафрагмах 6, 10 симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью диафрагм 6, 10, а вершины треугольников сечения упираются в стенки эластичного рукава 1. Устройства 11, 12 подачи атмосферного воздуха содержат трубопроводы 20, 21 с кранами 22, 23, соединенными с датчиками (на чертеже не показаны), а устройства 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды содержат трубопроводы 24, 25 с кранами 26, 27, соединенными с датчиками (на чертеже не показаны). Каждое из устройств 11, 12 подачи атмосферного воздуха в объемы 7, 10 между диафрагмами и крышками корпуса 4 содержит дроссельное средство 28 и воздушный фильтр 29.

Изобретение работает следующим образом.

В качестве приводной среды используется разреженная или напорная воздушно-газовая среда. Предлагаемый клапан работает в паре с датчиками (уровня, или конечной точки хода, или дискретного дозирования и т.п., на чертеже не показаны).

Работа клапана проиллюстрирована на примере использовании разреженной (вакуумной) воздушно-газовой среды в качестве приводной. Работа клапана осуществляется следующим образом.

Режим закрытия. Синхронно с закрытием кранов 26, 27 устройств 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды открываются краны 22, 23 устройств 11, 12 подачи атмосферного воздуха. По трубке 17 постоянного соединения с вакуумной магистралью 13 воздух высасывается из замкнутого объема 16 (между наружными стенками эластичного рукава 1 и диафрагмами 6, 9). При этом диафрагмы 6, 9 благодаря поступлению атмосферного воздуха в объем 7 (между верхней крышкой 5 и диафрагмой 6) и объем 10 (между нижней крышкой 8 и диафрагмой 9) воздействуют на прижимы 18, 19, которые обеспечивают смыкание стенок эластичного рукава 1 и перекрытие его внутреннего просвета, препятствуя движению рабочей среды.

Режим открытия. Синхронно с открытием кранов 2 6, 27 устройств 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды закрываются краны 23, 24 устройств 11, 12 подачи атмосферного воздуха. Вакуум (разрежение) одновременно возникает в объеме 7 (между верхней крышкой 5 и диафрагмой 6), объеме 10 (между нижней крышкой 8 и диафрагмой 9) и объеме 16 (между эластичным рукавом 1 и диафрагмами 6, 9). При выравнивании давления по разные стороны диафрагм 6, 9 они приобретают первоначальное положение, отводя прижимы 18, 19 от оси клапана. Благодаря разрежению в объеме 16 эластичный рукав 1 расправляется и принимает положение с полностью раскрытым внутренним просветом.

Изобретение относится к запорной арматуре. Запорный шланговый клапан содержит дополнительную диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса с образованием замкнутого объема между дополнительной диафрагмой и нижней крышкой корпуса, дополнительное устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между дополнительной диафрагмой и нижней крышкой корпуса, прижимной элемент, прикрепленный к дополнительной диафрагме. Оба прижимных элемента имеют треугольную форму в сечении и установлены на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью соответствующих диафрагм, а вершины треугольников сечения упираются в противоположные стенки эластичного рукава. В качестве привода движения диафрагм использована приводная воздушно-газовая среда, поступающая в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами из магистрали через устройства подачи приводной воздушно-газовой среды. Замкнутый объем между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами соединен с магистралью приводной воздушно-газовой среды посредством трубки. Устройства подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды включают соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Запорный шланговый клапан, содержащий эластичный рукав с входным и выходным отверстиями на концах, жесткий корпус, окружающий эластичный рукав и герметично соединенный с ним таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава и внутренней стенкой корпуса образуется замкнутый объем, диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и верхней крышкой корпуса с образованием между ними замкнутого объема, устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между диафрагмой и верхней крышкой корпуса, прижимной элемент, прикрепленный к диафрагме, привод движения диафрагмы, отличающийся тем, что содержит дополнительную диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса с образованием замкнутого объема между дополнительной диафрагмой и нижней крышкой корпуса, дополнительное устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между дополнительной диафрагмой и нижней крышкой корпуса, прижимной элемент, прикрепленный к дополнительной диафрагме, при этом оба прижимных элемента имеют треугольную форму в сечении и установлены на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью соответствующих диафрагм, а вершины треугольников сечения упираются в противоположные стенки эластичного рукава, в качестве привода движения диафрагм использована приводная воздушно-газовая среда, поступающая в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами из магистрали через устройства подачи приводной воздушно-газовой среды, замкнутый объем между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами соединен с магистралью приводной воздушно-газовой среды посредством трубки, а устройства подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды включают соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками.

2. Запорный шланговый клапан по п. 1, отличающийся тем, что каждое из устройств подачи атмосферного воздуха дополнительно содержит дроссельное средство.

3. Запорный шланговый клапан по п. 1, отличающийся тем, что каждое из устройств подачи атмосферного воздуха дополнительно содержит воздушный фильтр.

4. Запорный шланговый клапан по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве приводной воздушно-газовой среды использована разреженная воздушная или газовая среда.