Клапан Советский патент 1979 года по МПК F04B53/10 F16K15/10 

1

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к клапанам поршневых, преимущественно, буровых насосов.

Известен клапан, содержащий седло с опорной крестовиной, снабженной ребрами, и запорный орган, включающий установленные на общем щтоке верхний и нижний кольцевые элементы и расположенную между ними кольцевую уплотнительную манжету. Запорный орган сопрягается с поверхностью седла 1J. Однако известный клапан характеризуется сравнительно низкой долговечностью, вследствие недостаточной . герметичности, обусловленной контактным давлением на поверхность уплотнительной манжеты контактирующей с седлом, которое соизмеримо с давлением нагнетаемой среды, а также вследствие наличия высоких динамических нагрузок при посадке запорного органа клапана на седло, особенно при изношенном сопряжении манжета - седло, и неравномерного износа сопрягаемых поверхностей запорного органа клапана и седла.

Цель изобретения состоит в повышении долговечности узла клапана, достигаемого 1утем повышения его герметичности, снижения динамических нагрузок и неравномерности износа. В описываемом клапане это достигается тем, что в нем нижний кольцевой элемент запорного органа установлен на нижнем конце штока свободно с ограниченным ходом вниз, а на его нижней торцовой поверхности выполнены периферийные каналы, примыкающие к боковым поверхностям ребер крестовины седла, которые изогнуты в одном направлении относительио

центральной оси клапана. Между верхним кольцевым элементом запорного органа клапана и седлом выполнен кольцевой зазор.

На фиг. 1 1федставлен узел клапана в сборе, разрез; на фиг. 2 - нижняя торцовая поверхность нижнего кольцевого элемента запорного органа клапана; на фиг. 3 - седло, план; на фнг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

В кольцевом пазу 1 нижнего конца направляющего штока 2, выполненного совместно с верхним подвижным кольцевым элементом 3 запсфного органа клапана и верхним концом 4 направляющего штока 1, установлена эластичная . кольцевая уплотнительная манжета 5. Нижний

кольцевой подвижный элемент 6 запорного органа клапана установлен на нижнем конце штока

2свободно с ограниченным ходом вниз (с возможностью вращения на штоке) и зафиксирован от перемещения вниз эластичной втулкой 7, установленной в кольцевом пазу 8 нижнего конца штока 2. Таким образом, уплотнительная коль.цевая манжета расположена между верхним 3 и нижним 6 кольцевыми элементами, установленными на общем штоке. Запорный орган клапана установлен в центральном отверстии 9 крестовины седла 10 и опирается нижним кольцевым элементом 6 на плоско-коническую поверхность седла 10. Между седлом 10 и верхним кольцевым элементом 3 имеется кольцевой зазор а. Нижняя торцовая поверхность 11 элемента 6 снабжена периферийными каналами 12, примыкающими к боковым поверхностям 13 ребер крестовины седла 10, изогнутых в одном направлении относительно центральной оси клапана для закрз чивания потока жидкости. Запорный орган клапана прижимается к седлу 10

, пружиной 14.

При выравнивании давления в полостях наcoca запорный орган клапана опускается и прижимается нижним кольцевым элементом 6 к плоско-конической поверхности седла 10, а затем при повышении перепада давления жидкости происходит сжатие манжеты 5 между относительно подвижными кольцевыми элементами

3и 6 запорного органа клапана и тем самым используется полный объем манжеты 5 для гашения динамических нагрузок при посадке клапана. Поскольку перепад давления среды передается на верхнюю проекцию клапана, включая верхнюю торцовую поверхность штока, верхнюю торцовую поверхность кольцевого элемента 3 запорного органа и поверхность манжеты 5 в кольцевом зазоре а, и воспринимается плоскоконической поверхностью седла через -нижний кольцевой элемент 6, площадь которого меньше площади проекции клапана на величину площади поперечного сечения щтока 2, в манжете

5 контактные давления в сопряжении манжета - седло возрастают по сравнению с давлением среды, что повышает герметизирующую

способность узла клапана, а уплотнение работает по принципу дифференциального уплотнения.

При возрастании давления под запорным органом клапана последний поднимается над седлом 10 потоком жидкости, который, проходя между ребрами крестовины с изогнутыми боковыми поверхностями 13, закручивается и взаимодействует с периферийными каналами 12 нижнего кольцевого элемента 6, поворачивая его относительно оси нижнего конца щтока 2, что снижает неравномерность износа. нижнего элемента 6, при его посадке на седло 10 и способствует снижению суммарного износа кольцевого элемента запорного органа 6 и седла 10.

Применение съемного элемента 6 позволяет более рационально использовать материалы за счет многократного использования нижнего и верхнего концов штока и верхнего кольцевого элемента. При этом возможно применение HICKнего элемента из высокопрочных износостойких материалов.

Применение клапана описываемой конструкции повышает его долговечность и увеличивает межремонтный период бурового насоса.

Формула изобретения

Клапан, преимущественно, .бурового насоса, содержащий седло с опорной }Чзестовиной, снабженной ребрами, и сопрягаемый с поверхностью седла запорный орган, включающий установленные на общем штоке верхний и нижний кольцевые элементы и расположенную между ними кольцевую уплотнительную манжету, отличающийся тем, что, с целью повышения его долговечности, нижний кольцевой элемент запорного органа установлен на нижнем конце щтока свободно с ограниченным ходом вниз, я на его нижней торцовой поверхности выполнены периферийные каналы, примыкающие к боковым поверхностям ребер крестовинь седла, которые изогнуты в одном направлении относительно центральной оси клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 2745631. кл. 251-175, 1952.