КЛАПАН ДРЕНАЖНЫЙ Российский патент 2024 года по МПК F16K31/165 F16K47/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно является нормально открытым клапаном для управления расходом жидкости через трубопроводы.

Известна схема нормально открытого пневмоклапана (см. книгу Эдельман А.И., «Топливные клапаны жидкостных ракетных двигателей», «Машиностроение», 1970, стр. 10, Рис. 1.4), состоящего из корпуса с входным осевым, выходным и дренажным штуцерами, поршневым пневмоприводом, подпружиненный поршень которого через шток соединен с тарелью запорного органа и седла.

Основными недостатками указанного клапана являются:

- недостаточная герметичность поршневого привода в закрытом положении при длительном времени и большой величине управляющего давления газа, действующего на уплотняющие элементы поршня, такие как резиновые или фторопластовые кольца, манжеты и особенно при криогенных температурах, из-за чего необходимо иметь дренажную полость с дренажным штуцером;

- значительные габариты и масса из-за наличия поршня особенно с подпружиненными манжетами.

Известны дистанционно пневмоуправляемые клапаны, состоящие из корпуса с входным и выходными патрубками, седла, подпружиненного запорного органа со штоком, опорным диском и пневматическим мембранным приводом (см. книгу Гуревич Д.Ф., «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры», «Машиностроение», 1968, Рис. 48а, стр. 77 и Рис. 232, стр. 236). Пневматический мембранный привод, выполненный из резины и имеющий хороший рабочий ход, неприемлем для клапанов, работающих на высоких давлениях и низких температурах.

Известен привод с металлическими мембранами (см. книгу Гуревич Д.Ф., «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры», «Машиностроение», 1968, стр. 246, таблицу 22). Переход с резиновой мембраны на металлическую (согласно таблице 22) приводит к уменьшению рабочего хода и количеству срабатывания срока службы мембраны).

Известен нормально открытый клапан с металлическими мембранами (см. а.с. 693743), состоящий из корпуса с входным и выходными патрубками, седла, подпружиненного запорного органа, установленного на штоке, приваренного плоскими дисками к двум направляющим мембранам. Большая мембрана приварена к крышке с патрубком для подачи управляющего давления и образует полость управления. Меньшая кольцевая мембрана приварена к корпусу и диску на штоке, диск которого является одним из двух запорных органов - клапанов на штоке для двухстороннего седла. Полость между мембранами дренажная с отверстием в атмосферу и в которой установлена пружина, возвращающая шток с запорным органом в открытое положение при сбросе управляющего давления. Полость между двух седел, где закреплен запорный орган на конце штока, - это входная полость с входным и выходным патрубками. Запорный орган выполнен из двух частей, подпружиненных одна относительно другой и соединенных с возможностью осевого перемещения. Основными недостатками указанного клапана являются:

- недостаточная надежность при работе с высокими рабочими давлениями рабочего тела. В закрытом положении из-за негерметичности на седле 10 жесткого центра 9 полость между седлом и мембраной 8 заполнится рабочим телом с давлением, равным входному, и при высоких давлениях мембрана нагружается и может сломаться или откроет клапан;

- значительные габариты и масса;

- технологически сложен в изготовлении.

Целью предлагаемого изобретения является создание клапана с увеличенным пределом работоспособности по величине давления рабочего тела и уменьшением веса и, соответственно, габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в клапане имеются три полости: управления, дренажная, входа.

Полость управления образована крышкой с патрубком для подачи управляющего давления и приваренной к ней мембраной. Полость управления и дренажная разделены мембраной. Мембрана по плоской поверхности зажата между двумя опорными дисками штока, при помощи резьбового соединения в штоке и приварена к одному диску, контактирующему с рабочим телом управления. Опорные диски штока имеют одинаковые наружные диаметры, равные диаметру плоской поверхности мембраны. Сварной шов не нагружен осевой силой и находится в проточках, выполненных на торцах прижатых дисков. Конец штока, выходящий из дренажной полости корпуса, проходит через направляющее отверстие фторопластового кольца, установленного во втулку, и поджатую пружиной к стенке корпуса с отверстием в полость входа. На втулке имеются пазы - каналы для прохода во входную полость клапана, а также через паз в торце запорного органа, поджатого пружиной к одностороннему седлу.

Полость входа образована крышкой, установленной на корпусе с двумя патрубками осевой - входа и боковой - выхода в дренажную магистраль. Клапан нормально открыт - запорный орган, установленный на штоке, поджат пружиной к седлу, выполненному на торце корпуса, а на торце запорного органа имеется паз. Вход в клапан проходит через осевой штуцер. Дренажная и полость входа соединены каналом и по сути это одна дренажная полость с перегородкой и дроссельным отверстием патрубок крышки, установленной на корпусе, перекрывается запорным органом при подаче управляющего давления. Канал необходим для технологических проверок герметичности при изготовлении, а также сброса утечек в дренаж.

Выполнение канала с большим проходным сечением не целесообразно из-за резкого повышения сбрасываемого высокого давления рабочего тела в дренаж при открытии клапана и проходом его в полость с мембраной и возможным ее разрушением, хотя она усилена дисками.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Фиг. 1, где представлен общий вид клапана, который состоит из корпуса 1 с выходным наконечником 2, седлом со штуцером 3 и запорного органа 4, штока 5 с опорным диском 6, втулки 7 с фторопластовым кольцом 8 и пазами 9, пружины 10, крышки 11 с входным наконечником, штуцером управления 12, мембраны 13, с приваренным диском 14, на торце запорного органа имеется паз 15, при контакте с седлом 16 становится дроссельной шайбой для гашения гидроудара в полости с пружиной мембраной 13. Работа клапана осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии запорный орган 4 поджат к седлу корпуса 1 усилием пружины 10, и седло крышки 3 находится в положении «открыто». При подаче управляющего давления в штуцер 12, крышки 11, мембрана 13, зажатая между опорными дисками 6 и 14, прогибается и перемещает шток с запорным органом до упора в седло крышки 3. Клапан закрыт. Давление на входе крышки 3 повышается до необходимой величины. Для открытия клапана и сброса давления рабочего тела в дренаж сбрасывают давление в управляющей полости и запорный орган под действием пружины 10 и усилия от давления рабочего тела перемещается до упора в седло корпуса частично, перекрывая доступ сбрасываемого рабочего тела в дренажную полость с пружиной 10. Паз 15 работает как дроссельная шайба, уменьшая величину давления, действующего на мембрану 13. Расход в дренаж через штуцер 2 уменьшает величину давления во входной полости и также предохраняет от действия давления среды на эффективную площадь мембраны 13.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно является нормально открытым клапаном для управления расходом жидкости через трубопроводы. Сущность изобретения состоит в том, что мембрана зажата при помощи резьбового соединения между двумя опорными дисками и приварена к центральному диску, который находится в крышке со штуцером, образующим полость управления. Кроме этого, шток, жестко соединенный с мембраной, выходит из дренажной полости через направляющие отверстия установленной втулки, поджатой пружиной к стенке корпуса, и отверстие корпуса. Во втулке установлено фторопластовое кольцо, а на торцах имеются каналы для прохода во входную полость клапана и через паз в торце запорного органа, поджатого пружиной к одностороннему седлу на корпусе. Через противоположное седло по оси, установленной на корпусе крышки, проходит в клапан рабочее тело. Изобретение направлено на уменьшение габаритов, увеличение пределов работоспособности при высоких давлениях рабочего тела и криогенных температур клапана, выполненного с мембранным приводом. 1 ил.

Клапан дренажный, содержащий корпус с полостью управления, образованную мембраной, корпусом, диском и крышкой со штуцером управления, дренажной полостью с установленными в ней пружиной, штоком, с опорным диском, поджатым к мембранной полости, а также крышку с патрубками входа и выхода в дренаж, образующую входную полость с запорным органом, укрепленным на конце штока, выходящим из дренажной полости через седло, с возможностью покачивания и расположенным между двумя односторонними седлами, отличающийся тем, что на резьбу центрального диска, приваренного к мембране, навернут шток с опорным диском так, что плоская поверхность мембраны зажата дисками, имеющими одинаковые наружные диаметры, равными максимальному диаметру плоской поверхности мембраны, а шток проходит во входную полость через направляющее отверстие фторопластового кольца, установленного в корпус втулки, при этом на втулке на торцевых поверхностях имеются пазы, соединяющие дренажную полость с входной полостью каналами и кольцевым зазором между штоком и отверстием седла, а также через паз на торце поджатого запорного органа к седлу корпуса.