Запорный шланговый клапан
CLOSING HOSE VALVE

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и может быть использовано в качестве запорной арматуры, в частности регулируемого клапана с пережимным эластичным шлангом, для закрытия-открытия потока рабочей среды при небольших напорах (от -10 до +20 метров водного столба).
Известны шланговые пережимные запорные клапаны, состоящие из корпуса и установленного в нем упругого шланга, по которому протекает рабочая среда. Шланг пережимается при помощи двух движущихся навстречу друг другу пережимных скоб, приводимых в действие управляющим винтом с двумя нарезками. Для этих клапанов выполняются специальные корпуса, соединяющие упругий элемент и управляющие устройства. Известен шланговый пережимной запорный клапан, в котором одна из пережимных скоб выполнена с вилкой, взаимодействующей с направляющей в корпусе стандартной задвижки и являющейся одновременно направляющей для другой скобы, и упором от проворачивания всего устройства в корпусе задвижки (авторское свидетельство СССР №222089 на изобретение «ПЕРЕЖИМНОЙ ШЛАНГОВЫЙ ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН», МПК F16K, опубликовано 17.07.1968).
Известен регулируемый запорный орган, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположен эластичный шланг, взаимодействующий с диафрагменными приводами, установленными в корпусе по обе стороны шланга. Приводы выполнены из двух разновеликих диафрагм, установленных на разновеликих опорных шайбах. Шайбы меньшего диаметра расположены в одной плоскости с шлангом. В шланге со стороны выходного патрубка за местом пережима выполнены радиальные отверстия, сообщающие полость с внутренней поверхностью шланга. На выходном патрубке в месте размещения радиальных отверстий шланга выполнена кольцевая проточка с перфорированным дном, и в ней установлен кольцевой фильтрующий элемент. Приводы снабжены направляющими хвостовиками, расположенными вне полости установки шланга (авторское свидетельство СССР №1789814 на изобретение «КЛАПАН», МПК F16K 7/07, опубликовано 23.01.1993).
Известные клапаны характеризуются сложностью конструкции.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является выбранный в качестве прототипа запорный шланговый клапан, содержащий эластичный рукав с входным и выходным отверстиями на концах и жесткий корпус, окружающий эластичный рукав и герметично соединенный с ним таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава и внутренней стенкой корпуса образуется замкнутый объем. Между эластичным рукавом и верхней крышкой корпуса размещена диафрагма с образованием между ними замкнутого объема. Клапан сдержит устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между диафрагмой и верхней крышкой корпуса. К диафрагме прикреплен прижимной элемент. Перемещение диафрагмы осуществляется приводом, в качестве которого использован электромагнитный приводной механизм. Соленоиды с электромагнитным приводом крепятся на шарнирах к прижимному элементу, в качестве которого использована жесткая пластина, чтобы перемещать диафрагму по направлению к и от оси клапана для его открывания и закрывания. Подача питания к электромагнитным катушкам перемещает оба соленоида, чтобы закрывать или открывать клапан. Каждый соленоид имеет вертикальную прорезь, которая позволяет соленоиду скользить относительно направляющего стержня, который ограничивает вертикальное движение соленоида между положениями открывания и закрывания клапана. Катушки и стержни крепятся к крышке клапана (патент РФ №2395743 на изобретение «КЛАПАН И СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ИЗ ОТСТОЙНИКА КАНАЛИЗАЦИОННОГО КОЛЛЕКТОРА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ КЛАПАН», МПК F16K 7/07, E03F 7/04, опубликован 27.07.2010, фиг. чертежа №17). Известный клапан также характеризуется сложностью конструкции.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание запорной арматуры, характеризующейся улучшенными техническими характеристиками.
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи во всех случаях исполнения, заключается в упрощении конструкции запорного шлангового клапана и повышении его надежности.
Технические результаты, достигаемые в отдельных случаях исполнения, заключаются в исключении гидравлических ударов при работе с жидкой рабочей средой, расширении функциональных возможностей клапана.
Указанные технические результаты достигается тем, что запорный шланговый клапан содержит эластичный рукав с входным и выходным отверстиями на концах; жесткий корпус, окружающий эластичный рукав и герметично соединенный с ним таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава и внутренней стенкой корпуса образуется замкнутый объем; диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и верхней крышкой корпуса с образованием между ними замкнутого объема; устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между диафрагмой и верхней крышкой корпуса; прижимной элемент, прикрепленный к диафрагме; привод движения диафрагмы. Клапан также содержит вторую диафрагму, размещенную между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса с образованием замкнутого объема между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса; второе устройство подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса; второй прижимной элемент, прикрепленный к второй диафрагме, при этом оба прижимных элемента имеют треугольную форму в сечении и установлены на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью соответствующих диафрагм, а вершины треугольников сечения упираются в противоположные стенки эластичного рукава. В качестве привода движения диафрагм использована приводная воздушно-газовая среда, поступающая в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами из магистрали через устройства подачи приводной воздушно-газовой среды. Замкнутый объем между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами соединен с магистралью приводной воздушно-газовой среды посредством трубки. Устройства подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды включают соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками.
Предпочтительно, чтобы каждое из устройств подачи атмосферного воздуха дополнительно содержало дроссельное средство.
Предпочтительно, чтобы каждое из устройств подачи атмосферного воздуха дополнительно содержало воздушный фильтр.
В отдельных случаях исполнения в качестве приводной воздушно-газовой среды может быть использована разреженная воздушно-газовая среда.
В других случаях исполнения в качестве приводной воздушно-газовой среды может быть использована напорная воздушно-газовая среда.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения оно отличается от известного наиболее близкого технического решения:
наличием второй (дополнительной) диафрагмы, размещенной между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса с образованием замкнутого объема между указанной диафрагмой и нижней крышкой корпуса;
- наличием второго (дополнительного) устройства подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса;
- наличием второго (дополнительного) прижимного элемента, прикрепленного к второй диафрагме;
- выполнением обоих прижимных элементов, имеющими треугольную форму в сечении;
- выполнением прижимных элементов, установленных на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью соответствующих диафрагм, а вершины треугольников сечения упираются в противоположные стенки эластичного рукава;
- использованием в качестве привода движения диафрагм приводной воздушно-газовой среды, поступающей в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами из магистрали;
- наличием устройств подачи приводной воздушно-газовой среды из магистрали в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами;
- наличием соединения замкнутого объема между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами с магистралью приводной воздушно-газовой среды посредством трубки.
- выполнением устройств подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды, включающих соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками.
В предпочтительном случае исполнения заявляемое изобретение отличается от известного наиболее близкого технического решения:
- наличием дроссельных средств в устройстве подачи атмосферного воздуха;
- наличием воздушного фильтра в устройствах подачи атмосферного воздуха;
- использованием разреженной воздушной или газовой среды в качестве приводной;
Наличие второй, дополнительной, диафрагмы, размещенной между эластичным рукавом и нижней крышкой корпуса клапана с образованием между ними замкнутого объема; устройства регулирования подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем между второй диафрагмой и нижней крышкой корпуса; устройств подачи приводной воздушно-газовой среды из магистрали в замкнутые объемы между крышками корпуса и диафрагмами; трубки, соединяющей замкнутый объем, образованный между наружными стенками эластичного рукава и диафрагмами, с магистралью приводной воздушно-газовой среды, использование воздушно-газовой среды в качестве привода перемещения диафрагм, позволило значительно упростить конструкцию за счет исключения электромагнитного приводного механизма с многочисленными конструктивными элементами, увеличив его надежность. Наличие дополнительного прижимного элемента; выполнение прижимных элементов с треугольной формой сечения, а также размещение прижимных элементов на диафрагмах симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников в сечении сопрягаются с поверхностью диафрагм, а вершины треугольников упираются в стенки эластичного рукава, позволило увеличить коэффициент полезного действия клапана за счет увеличения относительной величины силы сжатия, приходящейся на единицу площади смыкаемой поверхности эластичного рукава. Выполнение устройств подачи атмосферного воздуха и приводной воздушно-газовой среды, включающих соответствующие трубопроводы с кранами, регулируемыми датчиками, обеспечивает бесперебойную работу клапана
Наличие дроссельного средства в устройстве для подачи атмосферного воздуха обеспечивает перепускание атмосферного воздуха в оба направления как во внешнюю среду, так и внутрь полостей между диафрагмами и крышками корпуса, замедляя открытие - закрытие клапана, и исключает гидравлические удары при работе с жидкостью в качестве рабочей среды.
Наличие воздушного фильтра в устройстве для подачи атмосферного воздуха исключает сбои в работе клапана, обусловленные попаданием механических примесей во внутреннюю полость клапана;
Возможность использованием разреженной воздушной или газовой среды в качестве приводной среды расширяет функциональные возможности клапана.
Изобретение иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг. 1, 2.
На фиг. 1 представлен схемный чертеж запорного шлангового клапана в открытом состоянии, продольный разрез.
На фиг. 2 представлен схемный чертеж запорного шлангового клапана в закрытом состоянии, продольный разрез.
Запорный шланговый клапан содержит эластичный рукав 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями на концах. Эластичный рукав 1 окружает жесткий корпус 4, герметично соединенный с ней таким образом, что между наружной стенкой эластичного рукава 1 и внутренней стенкой корпуса 4 образуется замкнутый объем. Между эластичным рукавом 1 и верхней крышкой 5 корпуса 4 размещена диафрагма 6 с образованием замкнутого объема 7 между верхней крышкой 5 корпуса 4 и диафрагмой 6. Между эластичным рукавом 1 и нижней крышкой 8 корпуса 4 размещена вторая диафрагма 9 с образованием между ней и нижней крышкой 8 замкнутого объема 10. Запорный шланговый клапан содержит устройство 11 подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем 7 между диафрагмой 6 и верхней крышкой 5 и устройство 12 подачи атмосферного воздуха в замкнутый объем 10 между второй диафрагмой 9 и нижней крышкой 8. В качестве привода перемещения диафрагм 6, 9 использована приводная воздушно-газовая среда, поступающая в замкнутые объемы 7 и 10 из магистрали 13 соответственно через устройства 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды. Замкнутый объем 16, образованный между наружными стенками эластичного рукава 1 и диафрагмами 6, 9 постоянно соединен с магистралью 13 приводной воздушно-газовой среды посредством трубки 17. Запорный шланговый клапан содержит прижимные элементы 18, 19, прикрепленные соответственно к диафрагмам 6, 9 и обеспечивающие смыкание стенок эластичного рукава 1. Оба прижимных элемента 18, 19 имеют треугольную форму в сечении и установлены соответственно на диафрагмах 6, 10 симметрично напротив друг друга таким образом, что основания треугольников сечения прижимных элементов сопрягаются с поверхностью диафрагм 6, 10, а вершины треугольников сечения упираются в стенки эластичного рукава 1. Устройства 11, 12 подачи атмосферного воздуха содержат трубопроводы 20, 21 с кранами 22, 23, соединенными с датчиками (на чертеже не показаны), а устройства 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды содержат трубопроводы 24, 25 с кранами 26, 27, соединенными с датчиками (на чертеже не показаны). Каждое из устройств 11, 12 подачи атмосферного воздуха в объемы 7, 10 между диафрагмами и крышками корпуса 4 содержит дроссельное средство 28 и воздушный фильтр 29.
Изобретение работает следующим образом.
В качестве приводной среды используется разреженная или напорная воздушно-газовая среда. Предлагаемый клапан работает в паре с датчиками (уровня, или конечной точки хода, или дискретного дозирования и т.п., на чертеже не показаны).
Работа клапана проиллюстрирована на примере использовании разреженной (вакуумной) воздушно-газовой среды в качестве приводной. Работа клапана осуществляется следующим образом.
Режим закрытия. Синхронно с закрытием кранов 26, 27 устройств 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды открываются краны 22, 23 устройств 11, 12 подачи атмосферного воздуха. По трубке 17 постоянного соединения с вакуумной магистралью 13 воздух высасывается из замкнутого объема 16 (между наружными стенками эластичного рукава 1 и диафрагмами 6, 9). При этом диафрагмы 6, 9 благодаря поступлению атмосферного воздуха в объем 7 (между верхней крышкой 5 и диафрагмой 6) и объем 10 (между нижней крышкой 8 и диафрагмой 9) воздействуют на прижимы 18, 19, которые обеспечивают смыкание стенок эластичного рукава 1 и перекрытие его внутреннего просвета, препятствуя движению рабочей среды.
Режим открытия. Синхронно с открытием кранов 2 6, 27 устройств 14, 15 подачи приводной воздушно-газовой среды закрываются краны 23, 24 устройств 11, 12 подачи атмосферного воздуха. Вакуум (разрежение) одновременно возникает в объеме 7 (между верхней крышкой 5 и диафрагмой 6), объеме 10 (между нижней крышкой 8 и диафрагмой 9) и объеме 16 (между эластичным рукавом 1 и диафрагмами 6, 9). При выравнивании давления по разные стороны диафрагм 6, 9 они приобретают первоначальное положение, отводя прижимы 18, 19 от оси клапана. Благодаря разрежению в объеме 16 эластичный рукав 1 расправляется и принимает положение с полностью раскрытым внутренним просветом.