Самоуплотняющийся затвор клапана Советский патент 1993 года по МПК F16K1/00 

Изобретение относится к арматурост- роению и может быть использовано, в различных запорных устройствах.

Целью изобретения является повышение надежности самоуплотняющегося затвора клапана и улучшение технологичности его изготовления.

Существо изобретения поясняется чертежом.

Затвор включает корпус 1 с седлом 2, полый запорный орган 3 с выполненным в его торце сквозным отверстием 4, связывающим входную полость высокого давления с рабочей камерой 5 запорного органа 3, шток б с буртами 7 и 8, основной поршень 9 и кольцевой поршень 10, снабженные уп- лотнительными элементами, шток 11 с гарантированным осевым зазором hi привода (на чертеже не показан), упоры 12, ограничивающие перемещение кольцевого поршня 10. Кроме того, запорный орган 3 снабжен для его принудительного поднятия в случае отсутствия давления буртом 13.

Гарантированный зазор hi позволяет перемещать шток 11, не поднимая запорный орган 3, пока при перемещении поршня 9 последний не выйдет из контакта со штоком 6 и не создаст подъемную силу на запорном органе 3. .

Между нижней торцовой поверхностью кольцевого поршня 10 и дном камеры 5 образован зазор h2, определяющий величину хода запорного органа 3 при открывании или закрывании затвора клапана.

Между торцами буртов 7 и 8 штока б и

днищем запорного органа 3 образованы гарантированные зазоры, обеспечивающие

сообщение входной полости с камерой П.

00

«-а

о о ю о

Работает устройство следующим образом (взаимодействие деталей затвора рассматривается без учета сил трения). Запорный орган 3 находится на уплотни- телы-юй поверхности седла 2, запорный орган закрыт. При этом поршень 9 контактирует со штоком 6, на торцах которого выполнены бурты размерами, превышающими диаметр сквозного отверстия, а между нижним буртом штока и днищем запорного органа предусмотрен гарантированный зазор при контакте штока с основным поршнем.

При подаче рабочей среды со стороны входной полости под запорный орган 3 давление в рабочей камере 5 равно давлению во входной полости. Это давление действует на торцы запорного органа 3 и на поршни 9 и 10, причем, вследствие разности площадей торцов запорного:органа 3, находящихся под воздействием давления рабочей среды, усилие на запорном органе, действующее со стороны камеры 5, превышает усилие, действующее на него со стороны входной полости, и разность этих усилий прижимает запорный орган 3 к седлу 2.

Усилие от давления, действующего на поршень 9, передается штоку 11 привода, а усилие давления, действующего на поршень 10, прижимает его к упорам 12 и передается на корпус. Шток 11 через поршень 9 ограничивает ход штока 6, на торцах которого выполнены бурты, размерами, превышающими диаметр сквозного отверстия, а между нижним буртом штока и днищем запорного органа предусмотрен гарантированный зазор при контакте штока с основным поршнем.

Для открывания затвора шток 11 привода перемещает вверх, при этом, под действием давления в камере 5 поршень 9 также перемещается вверх, увеличивая объем камеры 5. вследствие чего давление в ней начинает падать и шток 6 мгновенно перекрывает сквозное отверстие 4 буртом 7, что резко сокращает (исключает) переток среды из входной полости в камеру 5. Далее, по мере движения штока 11 и поршня 9 вверх давление в камере 5 резко падает и запорный орган 3 срывается с седла 2 корпуса 1 под действием разности (перепада) давления со стороны входной полости и камеры 5, после чего запорный орган 3 продолжает двигаться вверх до упора в торец поршня 10, выбирая зазор ha. Поршень 9 движется за штоком 11 до упора в бурт 13, после чего движется один шток 11. Выбрав зазор 1ц, шток останавливается, затвор открыт.

Для закрытия затвора клапана, шток 11 с висящими на нем подвижными деталями свободно перемещают к седлу 2 до тех пор, пока дросселирование среды в зазоре между уплотнительными поверхностями запор. ного органа 3 и седла 2 не создаст перепад

давлений, направленный (действующий)

вверх. Запорный орган 3 с поршнями 9 и 10

останавливается, а шток 11 продолжает дви0 гаться, образуя зазор hi между головкой

штока 11 и буртом расточки поршня 9, при

. этом поршень 9 контактируется со штоком

6, на торцах которого выполнены бурты 7, 8

размерами, превышающими диаметр сквоз5 ного отверстия, а между нижним буртом штока и днищем запорного органа предусмотрен гарантированный зазор при контакте штока с основным поршнем 9. Камера 5 заполняется средой через отверстие 4 и дэв0 ление а ней растет, и когда усилие, действующее на запорный орган 3 со стороны камеры 5, станет больше усилия от давления со стороны входной полости, запорный орган 3 двинется вниз, перекрывая седло 2.

5 При выравнивании давления во входной полости и в камере 5 усилие, прижимающее запорный орган 3 к седлу 2, окажется доста- ° точным для обеспечения герметичности затвора, при этом, посадка запорного органа

0 3-происходит плавно, без удара.

Таким образом,скорость(быстродействия) в момент открывания клапана увеличивается за счет автоматического перекрытия сквозного отверстия 4 н запорном органе 3

5 буртом 7 и за счет перепада давления между входной полостью и камерой 5 и исключается практически подбор диаметра (геометрии) сквозного отверстия в запорном органе 3 в зависимости от объема камеры 5.

0 Применение самоуплотняющегося затвора позволит резко увеличить скорость (быстродействие) срабатывания, что. играет важную роль в повышении безопасности специальных систем, а также в тех отраслях

5 промышленности, например, в химической, где скорость протекания процесса (реакции) регламентируются скоростью, (быстротой, одновременностью) смешивания компонентов различных веществ, а также в

0 стабилизации автоматизированных пневмогидросистем. Кроме того исключается необходимость увязывать геометрию сквозного отверстия 4 и камеры 5 запорного органа 3.

5 Фор мула изобретен и я

1. Самоуплотняющийся затвор клапана, содержащий корпус с седлом, шток приво- да, полый запорный орган со сквозным отверстием в торце,, обращенном к седлу, концентрично размещенные в полости запорного органа основной поршень и охватывающий его кольцевой поршень, а также упоры, жестко соединенные с корпусом и взаимодействующие с торцевой поверхностью кольцевого поршня, при этом конец штока привода расположен в расточке основного поршня с гарантированным осевым зазором, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным штоком, на концах которого выполнены бурты диаметром, большим диаметра сквозного отвер0

стия запорного органа, и шток размещен в указанном отверстии с возможностью осевого перемещения.

2. Затвор по п. 1,отличающийся тем, что дополнительный шток установлен с зазором между его нижним буртом и обращенной к седлу торцевой поверхностью запорного органа при контакте штока привода с нижним торцом расточки основного поршня.

Сущность изобретения: сквозное отверстие запорного органа обращено к седлу корпуса. В полости запорного органа концентрично размещены основной поршень и охватывающий его кольцевой поршень. Упоры жестко соединены с корпусом и взаимодействуют с торцовой поверхностью кольцевого поршня. Конец штока привода расположен в расточке основного поршня с гарантированным осевым зазором. На концах дополнительного штока выполнены бурты с диаметром большим диаметра сквозного отверстия запорного органа; в этом отверстии размещен шток с возможностью осевого перемещения. Дополнитель- ный шток установлен с зазором между его нижним буртом и обращенной к седлу торцовой поверхностью запорного органа при контакте штока привода с нижним торцом расточки основного поршня. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с