Клапанный узел, например, поршневого насоса Советский патент 1993 года по МПК F16K15/04 

Клапанный узел, например, поршневого насоса включает седло 1, размещенное в расточке корпуса 2. На седле 1 установлен шаровой запорный элемент 3, поджатый к седлу 1 возвратной пружиной 4, связанной с устройством для поворота шарового запорного элемента 3, выполненного в виде установленного соосно пружине на ее опорной торцевой части, подвижного перевернутого стакана 5. Шаровой запорный элемент 3 посредством опорного элемента 6 установлен в центральной части внутренней поверхности подвижного перевернутого стакана 5. Подвижный стакан 5 установлен на торцевой части возвратной пружины 4.

В стенке подвижного стакана 5 выполнены сквозные прорези 7, расположенные на его внутренней торцевой поверхности и выступы 8, а днище стакана может быть выполнено перфорированным. Перфорация в днище 9 и прорези 7 и выступы 8 уменьшают гидравлические сопротивления при движении стакана 5 в прокачиваемой насосом жидкости. Торцы 10 и 11 подвижного стакана 5 являются ограничителями ее хода в процессе работы. Торец 10 подвижного стакана 5 при закрытом клапане опирается на седло 1, при этом между шаровым запорным элементом 3 и внутренней поверхностью подвижного стакана 5 образуется зазор д , величина которого не меньше выступа опорного элемента б относительно упомянутой поверхности, форма которой конгруэнтна - поверхности шарового запорного элемента 3 частично расположенного внутри подвижного стакана 5.

Нижний опорный виток пружины 4 и часть рабочего витка одеты на выступы 8 стакана 5.

Опорный элемент 6 может быть выполнен из материала подвижной коронки и в виде выступа со сферической контактной поверхностью. В закрытом положении клапана между шаровым запорным элементом 3 и опорным элементом б может образоваться технологический зазор, величина которого Много меньше величины зазора 5 .

Конкретное значение д определено экспериментально и составляет 4-6 мм.

Работа клапанного узла осуществляется следующим образом:

При такте открытия клапана шаровой запорный элемент 3 под действием разницы давлений движется вверх, выбирает технологический зазор и нажимает на опорный элемент 6, взаимодействуя с ним по точечному контакту.

За счет того, что из-за погрешностей изготовления всегда имеется некоторое

смещение осей седла клапана и опорного элемента, контакт шарового запорного элемента 3 с опорным элементом 6 происходит с эксцентриситетом относительно оси клапанного седла 1. При дальнейшем движении шарового запорного элемента 3 вверх подвижный стакан 5 отрывается от седла клапана 1, сжимая при этом пружину, которая при сжатии закручивается, за счет чего мес0 то контакта шарового запорного элемента 3 и опорного элемента 6 (связанного с пружиной 4) перемещается по пространственной кривой. Причем пружина 4 за счет контакта с выступами поворотного стакана 5 препят5 ствует смещению горизонтального стакана 5.

Перемещение по кривой приводит к смещению находящегося в потоке жидкости шарового запорного элемента 3 к стенке

0 подвижного стакана 5. при этом под действием потока жидкости шаровой запорный элемент может или коснуться стенки подвижного стакана 5 с последующим перекатыванием в прорезь 7, или сразу попасть в

5 одну из этих прорезей, контактируя при этом в двух местах с краями прорези 7. В этом положении дальнейшее совместное движение вверх шарового запорного элемента 3 и подвижного стакана 5 прекраща0 ется при ударе торца 11 в торец 12 неподвижной крышки 13.

При соударении стакана 5 и крышки 13 за счет эксцентричного расположения шарового запорного элемента 3 в стакане 5

5 происходит его проворот. Таким образом, в фазе открытия клапана суммарный проворот шарового запорного элемента 3 складывается из проворотов, совершаемых им в разных плоскостях как при перекатывании

0 внутри подвижного стакана, так и при соударении стакана 5 с крышкой 13.

В фазе закрытия клапана поддействием перепада давления и возвратной пружины 4 шаровой запорный элемент 3 вместе с по5 движным стаканом 5 движется вниз до упора торца 11 подвижного стакана 5 в поверхность седла 1, при этом шаровой запорный элемент 3, расположенной в подвижном стакане 5 эксцентрично

0 относительно оси седла 1, сначала эксцентрично касается поверхности его направляющей конической расточки, а затем с проворотом садится в седло.

Таким образом, при полном рабочем цикле

5 шаровой запорный элемент имеет возможность провернуться как в фазе открытия клапана, так и в фазе его закрытия. Выполнение опорного элемента 6 из материала с низким коэффициентом трения, например из полистирола, иточечный контакт между опорным и шаровым запорным элементами позволяет снизить трение и улучшить условия перекатывания шарового запорного элемента 3 внутри подвижного стакана 5. Перемещение шарового запорного элемента 3 внутри подвижного стакана 5 практически непредсказуемо, т.к. зависит от многих случайных факторов, например от несовершенства геометрической формы шарового запорного элемента, характера распределения скорости в потоке жидкости, насыщенности прокачиваемой жидкости абразивными частицами и т.д. Указанная выше величина зазора д оптимальна, т.к. при большем значении этой величины возрастает динамическое воздействие шарового запорного элемента 3 на посадочную поверхность седла 1, а при меньшем прово- роте шарового элемента или не происходит или недостаточен.

Передача пружинной нагрузки на шаровой запорный элемент через точечный контакт позволяет снизить трение между шаровым запорным элементом и пружиной и использовать кинематическую энергию возмущающих потоков перекачиваемой жидкости для проворачивания шаровых запорных элементов клапанных узлов насосов, что значительно повышает их надежность, Формула изобретения 1. Клапанный узел, например, поршневого насоса, содержащий корпус, в расточке

которого установлено седло, шаровой запорный элемент и пружина с устройством для поворота шарового запорного элемента, отличающийся тем, что устройство для поворота шарового запорного элемента выполнено в виде установленного соосно с пружиной на ее опорной торцевой части подвижного перевернутого стакана с прорезя0 ми в его стенке и выступами, расположенными на его внешней торцевой поверхности для ограничения перемещений его и шарового запорного органа, при этом внутренняя поверхность стакана вы5 полнена конгруэнтной поверхности шаро- . вого запорного элемента и в центральной ее части установлен опорный элемент, а шаровой запорный элемент частично размещен внутри подвижного стакана с возможно0 стью точного контакта с упомянутым опорным элементом.

2.Узел поп. 1, отличаю щи йс я тем,

что зазор между боковыми стенками подвижного стакана и шаровым запорным 5 элементом не меньше величины выступающей части опорного элемента относительно внутренней поверхности подвижного стакана.

3. Узел поп. 1,отличающийся тем,

0 что опорный элемент выполнен из материала с низким коэффициентом трения, например из полистирола.

Фм.2

Использование: в конструкциях клапанных узлов насосов, применяющихся в нефтедобывающей и строительной отраслях промышленности, т.е. тем, где необходима перекачка под давлением вязких абразивных жидкостей. Сущность изобретения: уст- ройствр для поворота шарового запорного Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям клапанных узлов насосов, применяющихся, .например в нефтедобывающей и строительной отраслях промышленности, т.е. там, где необходима перекачка под давлением вязких абразивных жидкостей. Цель изобретения - увеличение надежности клапанного узла за счет обеспечения равномерного износа шарового запорного элемента. Сопоставительный анализ показал, что в сравнении с прототипом предложенное устройство отличается наличием дополниэлемента при его циклических перемещениях в процессе работы выполнено в виде установленного соосно пружине, на ее опорной торцевой части, подвижного перевернутого стакана, стенки которого выполнены со сквозными прорезями и выступами, являются ограничителями ее хода и горизонтальных перемещений шарового запорного элемента, при этом шаровой запорный элемент частично размещен внутри подвижного стакана с возможностью точечного контакта с опорным элементом, размещенным в центральной части ее внутренней поверхности, конгруэнтной поверхности шарового запорного элемента. Кроме того, зазор между боковыми стенками стакана и шаровым запорным элементом не больше величины выступа опорного элемента относительно внутренней поверхности стакана, а опорный элемент может быть выполнен из материала с низким коэффициентом трения, например из полистирола. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. тельного узла, обеспечивающего проворот шарового запорного элемента в процессе его работы, чем обеспечивается равномерный износ его поверхности и посадочной поверхности клапанного седла, поскольку при абразивном аномальном износе одной из контактных поверхностей создаются благоприятные условия для такого же износа и второй контактной поверхности (посадочная поверхность седла клапана). На фиг. 1 показан продольный разрез общего вида клапанного узла: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. (Л С 00 со ю ел СА)