КЛАПАН ГЕРМЕТИЧЕСКИЙ ЛОКАЛИЗУЮЩИЙ Российский патент 2023 года по МПК F16K1/228 F16K31/524 

Устройство относится к предохранительным запорным клапанам, используемым преимущественно в системах вентиляции помещений, в частности, укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления воздушной среды, в которой находятся укрытия. Технические решения могут быть также использованы в системах вентиляции зданий и сооружений, в том числе АЭУ (Атомных энергетических установках).

Известны клапаны герметические, каждый из которых характеризуется наличием тарели с возможностью поворота внутри корпуса клапана и прилегания тарели к седлу герметизации (место прилегания тарели).

Известен клапан герметический вентиляционный [Патент RU № 77945, МПК F16K 7/02, опубл. 10.11.2008], характеризующийся наличием цилиндрического корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на двуплечем рычаге, средняя часть которого связана с тарелью осью посредством жестко закрепленной на центральной части тарели.

Недостатком этого технического решения является высокий крутящий момент на валу клапана независимо от направления потока перекрываемой среды.

Известен предохранительно-запорный клапан и клапанный затвор [Патент RU № 2232330 МПК F16K 17/02, F16K 1/22, опубл. 10.07.2004] Результат получен клапаном - внутренняя поверхность кольца-седла имеет форму усеченного конуса с основанием в сторону входного канала. Минимальная толщина кольца-седла превышает половину толщины трубы корпуса. Дисковый запорный орган жестко скреплен с поворотным валом угловым соединением, имеет диаметрально расположенное резиновое уплотнение и в закрытом положении опирается на внутреннюю поверхность кольца-седла без консолей.

Недостатком этого технического решения является высокий крутящий момент на валу клапана, из-за силового прижатия уплотняющего кольца к седлу на максимальном рычаге, полный радиус тарели, по этой же причине высокий износ герметизирующего уплотнения.

Известен дисковый затвор [Патент RU № 2030668 МПК F16K 1/226, опубл.10.03.1995] Результат получен клапаном - выполнение зажимного элемента в виде двух спиральных пружин, размещенных параллельно друг другу в плоскостях, симметричных поперечному сечению затвора, обеспечивает "ленточный" контакт уплотнительной поверхности эластичного вкладыша со сферической поверхностью поворотного диска при запирании затвора, что требует для создания необходимой герметичности меньших контактных давлений и, как следствие, повышает надежность затвора в целом.

Недостатком этого технического решения является раздельные действия поворота тарели и принудительного уплотнения, эти действия усложняют привод дистанционного управления (такие привода не выпускаются) уплотняющее кольцо работает на жесткое растяжение уплотняющего вкладыша что значительно снижает надежность клапана в целом.

Техническим результатом является снижение крутящего момента на оси клапана, повышение его герметичности и эффективности работы, а также упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что клапан состоит из корпуса, в котором установлены фиксаторы, а также имеются сквозные отверстия для расположения оси. На оси расположены два эксцентрики, закреплённые к оси одной стороной пружины, впадины оси. На оси крепится тарель. На тарели крепится крышка с кулачками крышки. Крышка прижимает свободные концы пружин к тарели и кулачками крышки входит во впадины оси, вместе крышка и ось создают кулачковый узел, который не позволяет тарели повернуться относительно оси более чем на Х° угол. Так же крышка прижимает свободные концы пружин к тарели, что создает предварительную напряженность между тарелью и осью. На тарели расположены полуободы, концами упирающиеся в эксцентрики и герметизирующая кольцевая прокладка. При повороте оси, через пружины, усилие передаётся на тарель, за счёт чего тарель поворачивается вместе с осью до упора в фиксаторы. Упираясь в фиксаторы тарель, останавливается, в то время как ось, скучивая пружины, продолжает вращение и имеющимися на оси эксцентриками раздвигает контактирующие с эксцентриками полуободы, за счёт чего увеличивается длинна окружности полуободов на величину смещения эксцентриков, что ведёт к увеличению диаметра полуободов, увеличивающийся диаметр полуободов выдавливает герметизирующую кольцевую прокладку до упора с корпусом. Дальнейшее давление полуободов на герметизирующую кольцевую прокладку приводит к тому, что герметизирующая кольцевая прокладка деформируется, герметизируя пространство её нахождения.

На Фиг. 1 представлен клапан вид спереди.

На Фиг. 2 представлен клапан вид сбоку.

На Фиг. 3 представлен клапан в разрезе вид спереди.

На Фиг. 4 представлен клапан в разрезе вид сбоку.

На Фиг. 5 представлен кулачковый узел в разрезе А-А

Клапан состоит из корпуса 4, в котором установлены фиксаторы 8, а также имеются сквозные отверстия для расположения оси 2. На оси 2 расположены два эксцентрика 7, закреплённые к оси 2 одной стороной пружины 3, впадины 11 оси 2. На оси 2 крепится тарель 1, на которой крепится крышка 9 с кулачками 12 крышки. Крышка 9 прижимает свободные концы пружин 3 к тарели 1 и кулачками 12 крышки входит во впадины 11 оси. Вместе крышка 9 и ось 2 создают кулачковый узел 10, который не позволяет тарели 1 повернуться относительно оси 2 более чем на Х⁰ угол, так же крышка 9 прижимает свободные концы пружин 3 к тарели 1, что создает предварительную напряженность между тарелью 1 и осью 2. На тарели 1 расположены полуободы 5, концами упирающиеся в эксцентрики 7 и герметизирующая кольцевая прокладка 6.

Герметизирующая кольцевая прокладка 6 необходима для заполнения пространства в месте ее расположения, за счет чего производится герметизация тарели 1 с корпусом 4.

Пружины 3 необходимы для заневоливания тарели 1 относительно оси 2 в исходном положении, чтобы в конце цикла дать возможность оси 2 повернуться больше чем тарель 1 на Х°, величина дополнительного угла поворота зависит от величины тарели 1. Так как тарель 1 в равновесном состоянии, то поток, проходящий через клапан, может заставить тарель 1 колебаться, создавая ненужный шум в открытом состоянии. Количество пружин 3 зависит от диаметра тарели 1 и силы потока в трубопроводе, дополнительная цель установки пружин 3 заневолить и не дать войти в резонанс тарели 1.

Эксцентрики 7 необходимы для передачи момента силы на полуободы 5 с целю изменения диаметра полуободов 5.

Устройство работает следующим образом.

Цикл запирания и герметизации проходного сечения клапана, характеризуется тем, что процесс состоит из двух циклов, каждый из которых выполняется поворотом оси 2.

При выполнении цикла "Закрыто" приводом поворачивается ось 2. Через пружины 3 усилие передаётся на тарель 1, за счёт чего тарель 1 поворачивается вместе с осью 2 до упора в фиксаторы 8. Упираясь в фиксаторы 8, тарель 1 останавливается, в то время как ось 2, скучивая пружины 3, продолжает вращение и имеющимися на оси 2 эксцентриками 7 раздвигает контактирующие с эксцентриками 7 полуободы 5, за счёт чего увеличивается длинна окружности полуободов на величину смещения эксцентриков, увеличивая диаметр полуободов 5. Увеличивающийся диаметр полуободов 5 выдавливает герметизирующую кольцевую прокладку 6 до упора с корпусом 4. Дальнейшее давление полуободов 5 на герметизирующую кольцевую прокладку 6 приводит к тому, что герметизирующая кольцевая прокладка 6 деформируется герметизируя пространство её нахождения.

Ось 2 условно делит тарель 1 на равные части, обеспечивая минимальный крутящий момент на оси 2 клапана.

При выполнении цикла "Открыто" механизм работает в обратном порядке.

Заявленный клапан обеспечивает возможность в конструкции клапанов довольно небольшим движением (для опытного образца 2 мм) при малом рычаге (для опытного образца диаметр вала 35 мм, а рычаг равен радиусу оси) создать высокие усилия для герметизации.

Устройство относится к предохранительным запорным клапанам, используемым преимущественно в системах вентиляции помещений, в частности укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления воздушной среды, в которой находятся укрытия. Технические решения могут быть также использованы в системах вентиляции зданий и сооружений, в том числе атомных энергетических установок. Клапан герметический локализующий включает корпус, в котором установлены фиксаторы и образованы сквозные отверстия для расположения оси, на которой расположены два эксцентрика, закрепленные к оси одной стороной пружины, впадины оси и тарель, на которой закреплена крышка, прижимающая свободные концы пружин к тарели, с кулачками, входящими во впадины, увеличивающие угол поворота оси относительно тарели, на которой расположены полуободы, концами упирающиеся в эксцентрики и окружностью полуободов в герметизирующую кольцевую прокладку с возможностью выдавливания прокладки до упора с корпусом, герметизируя пространство ее нахождения. Изобретение направлено на снижение крутящего момента на оси клапана, повышение его герметичности и эффективности работы, а также упрощение конструкции. 5 ил.

Клапан герметический локализующий, включающий корпус, в котором установлены фиксаторы и образованы сквозные отверстия для расположения оси, на которой расположены два эксцентрика, закрепленные к оси одной стороной пружины, впадины оси и тарель, на которой закреплена крышка, прижимающая свободные концы пружин к тарели, с кулачками, входящими во впадины, увеличивающие угол поворота оси относительно тарели, на которой расположены полуободы, концами упирающиеся в эксцентрики и окружностью полуободов в герметизирующую кольцевую прокладку с возможностью выдавливания прокладки до упора с корпусом, герметизируя пространство ее нахождения.