Диафрагменный клапан Советский патент 1993 года по МПК F16K7/16 

Изобретение относится к арматурост- роению и может быть использовано для перекрытия рабочей среды в различных отраслях промышленности.

Известен диафрагменный клапан, содержащий корпус, в котором размещены взаимодействующие с толкателем и седлами эластичные диафрагмы, закрепленные между опорами корпуса и крышек.

Недостатками известной конструкции являются низкие надежность и ресурс по причине наличия на диафрагмах знакопеременных нагрузок, а также нагрузок, действующих на сдвиг и излом..

Эти недостатки обусловлены плоской формой обеих сопрягаемых с диафрагмой поверхностей опор корпуса и крышек и отсутствием между упомянутыми опорами кольцевой полости под периферийный бурт зажатой диафрагмы, в результате чего про-. исходит выдавливание излишнего материала диафрагм из зон зажатия к центрам

диафрагм, т.е. выпучивание их в сторону седел.

Известен также диафрагменный клапан, содержащий корпус, в котором размещена взаимодействующая с толкателем и седлом эластичная диафрагма, закрепленная между опорой корпуса и съемной кольцевой опорой крышки, причем между упомянутыми опорами образована кольцевая полость под периферийный бурт зажатой с радиальным напряжением диафрагмы. Данное техническое решение принято за прототип.

Однако закрепление диафрагмы между конусами с параллельными образующими приводит к неравномерному ее зажатию по периметру по причине трудности обеспечения точной соосности сопрягаемых конусных поверхностей опор корпуса и крышки, что приводит к короблению диафрагмы в зоне седла и препятствует герметичному закрытию клапана. Такое закрепление приводит также к избыточному натяжению

СП

С

Х|

00

оо

GO XI СА

диафрагмы, снижающему ее эластичность и ограничивающему использование устройства в автоматических клапанах, устанавливаемых в системах с малыми перепадами давления рабочей среды на диафрагме. Все это снижает надежность работы устройства.

Кроме того, недостатком является необходимость точного центрирования сопрягаемых с диафрагмой поверхностей корпуса и крышки, а необходимость фиксирования сьемной шайбы (съемной кольцевой опоры крышки) от проворота, для чего требуются дополнительные конструктивные элементы (выступы и углубления), которые при сборке необходимо совмещать, снижают технологичность изготовления клапана.

Целью изобретения является повышение надежности работы и технологичности изготовления диафрагменного клапана.

Одновременно, изобретение позволяет расширить область применения устройства в автоматических клапанах с малыми перепадами давления рабочей среды на. диафрагме.

Указанная цель достигается тем, что в известном диафрагменном клапане, содержащем корпус, в котором размещена взаимодействующая с толкателем и седлом эластичная диафрагма, закрепленная между опорой корпуса и сьемной кольцевой опорой крышки, причем между упомянутыми опорами образована кольцевая полость под периферийный бурт зажатой с радиальным напряжением диафрагмы, сопрягаемая с диафрагмой поверхность опоры корпуса выполнена плоской, а съёмная кольцевая опора крышки выполнена трапециевидного сечения с периферийным расположением вершины..

Повышение надежности работы и технологичности изготовления достигается за счет равномерного зажатия диафрагмы по периметру и за счет отсутствия необходимости точного центрирования конусной сопрягаемой с диафрагмой поверхности съемной кольцевой опоры крышки (съемного кольца) относительно сопрягаемой с диафрагмой плоской поверхности опоры корпуса. Расширение области применения устройства в автоматических клапанах с малыми перепадами давления рабочей среды на диафрагме достигается за счет уменьшения натяжения центральной части диафрагмы при ее тии в расширяющемся в сторону периферии клиновидном промежутке между конусной и плоской поверхностями. Повышение технологичности изготовления достигается также за счет симметричности съемного кольца и отсутствия фиксирующих от проворота конструктивных элементов, благодаря чему упростилось изготовление деталей и отпала необходимость ориентировать кольцо при сборке. Фиксация от проворота до. стигается снижением силы трения между сопрягаемыми поверхностями крышки и съемного кольца за счет уменьшения площади поверхности их взаимодействия (контакта) - в сравнении с силами трения между

0 диафрагмой и сопрягаемыми с нею поверхностями опоры корпуса и съемного кольца. На чертеже изображен общий вид с разрезом диафрагменного клапана.

Диафрагменный клапан содержит кор5 пус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, закрытый ввинчиваемой крышкой 4, внутри которой размещены толкатель 5 с пружиной 6.

В корпусе 1 размещена диафрагма 7 на

0 седле 8. Между опорой 9 корпуса 1 и съемной кольцевой опорой 10 крышки 4 зажата периферийная кромка (бурт) 11 диафрагмы

7. Поверхность 12 опоры 9 корпуса 1 выполнена плоской. Съемная кольцевая опора 10

5 выполнена трапециевидного сечения с периферийным расположением вершины. Угол между боковыми сторонами 13 и 14 трапеции 5-6°. Входное отверстие 2 соединено с кольцевой полостью 15, располо0 женной вокруг седла 8 между корпусом 1 и диафрагмой 7.

Между поверхностью .16 крышки 4 и поверхностью 14 съемной кольцевой опоры 10 может быть введена смазка.

5Клапан работает следующим образом.

В исходном состоянии клапан закрыт (изображено). При этом толкатель 5 под дей- .ств:ием пружины 6 прижимает диафрагму 7 к седлу 8, перекрывая проход рабочей среды

0 из кольцевой полости 15 к выходному отверстию 3. При превышении усилия, создаваемого перепадом давления на диафрагме 7 (давление в кольцевой полости 15, т.е. под диафрагмой 7, выше, чем с обратной сторо5 ны диафрагмы 7) над усилием, создаваемым пружиной 6 и диафрагмой 7 (благодаря ее упругости), диафрагма 7 с толкателем 5 отходят от седла 8. При этом сжимается пружина 6 и растягивается диафрагма 7,

0 открывая проход рабочей среды из входного отверстия 2, кольцевой полости 15 к выходному отверстию 3. При снижении перепада давления на ди.афрагме 7 последняя под действием толкателя 5. передающего уси5 лие пружины 6, и под действием силы собственной упругости возвращается в исходное положение: прижимается к седлу

8. перекрывая проход рабочей среды из входного отверстия 2 к выходному 3. Таким образом, работа клапана .осуществляется

автоматически, в зависимости от давления самой рабочей среды. При сборке клапана периферийная кромка (бурт) .,11 диафрагмы 7 зажимается между поверхностями 12 и 13 опоры 9 корпуса 1 и съемной кольцевой опоры 10 соответственно. При этом, благодаря клиновидной, с расширением в сторону периферии, форме поперечного сечения кольцевой полости, ограничиваемой поверхностями 12 и 13, излишний (сдеформиро- ванный) материал периферийной кромки (бурта) 11 выдавливается на периферию упомянутой полости, чем предотвращается перераспределение материала из зоны зажатия к центру диафрагмы 7, т.е. выпучива- ние ее в сторону седла 8. Клиновидная кольцевая полость, одновременно, выполняет функцию кольцевой полости под периферийный бурт зажатой с радиальным напряжением диафрагмы .

Особенность сборки клапана, изображенного на чертеже, состоит в том, что при завинчивании крышки А и одновременном нажатии ее торцевой поверхности 16 на торцевую поверхность 14 съемной кольцевой опоры 10 между этими поверхностями возникает сила трения. В это же время противоположный торец 13 съемной кольцевой опоры 10 нажимает на периферийную кромку (бурт) 11 диафрагмы 7 и деформирует ее. При этом, благодаря углублению съемной кольцевой опоры 10 в диафрагму 7, увеличивается площадь поверхностного контакта между поверхностью 13 съемной кольцевой опоры 10 и прилегающей поверхностью ди- афрагмы 7, увеличивая тем самым силу трения между ними. Аналогичным образом силатрения изменяется между прилежащими поверхностями опоры 9 корпуса 1 (поверхностью 12) и диафрагмы 7. Фиксация съемной кольцевой опоры 10 от проворота происходит за счет того, что силы трения между поверхностями периферийной кромки (бурта) 11 диафрагмы 7 и сопряженными поверхностями 12 и 13 опоры 9 корпуса 1 и съемной кольцевой опоры 10, за счет большей площади взаимного контакта, превос-

ходят силу трения между торцевыми поверхностями 14 и 16 съемной кольцевой опоры 10 и крышки 4, между которыми имеет место контакт по линии (площадь поверхности контакта, практически, близка к нулю). При этом, по мере увеличения усилия зажатия периферийной кромки (бурта) 11 диафрагмы 7 происходит увеличение углубления съемной кольцевой опоры 10 в диафрагму 7 и автоматически увеличиваются площади поверхностей контакта периферийной кромки (бурта) 11 с поверхностями 12 и 13 опоры 9 корпуса 1 и съемной кольцевой опоры 10, что увелиЧива ет силу тр ения между ними. Сила трения между поверхностями 14 и 16 съемной кольцевой опоры 10 и крышки 4 увеличивается при этом в мё ньшей мере, ввиду жесткости этих поверхностей и неизменности площади их соприкосновения, и остается небольшой, ввиду малости площади их контакта (близка к нулю).

Использование изобретения повышает надежность работы и технологичность изготовления диафрагменного клапана. В то же время, изобретение расширяет область применения диафрагменного клапана в ка-. честве автоматических клапанов с малым перепадом давления рабочей среды на диафрагме.

Формула изобретения

Диафрагменный клапан, содержащий корпус, в котором размещена взаимодействующая с толкателем и седлом эластичная диафрагма, закрепленная между опорой корпуса и съемной кольцевой опорой крышки, причем между упомянутыми опорами образована кольцевая полость под периферийный бурт зажатой с радиальным напряжением диафрагмы, отличающий- с я тем, что сопрягаемая с диафрагмой поверхность опоры корпуса выполнена плоской, а съемная кольцевая опора крышки выполнена трапециевидного сечения с периферийным расположением вершины.

11 7 8

3 9 It