ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПОТОКА
FLOW SWITCH

Изобретение относится к многоходовым клапанам, предназначенным для эксплуатации в трубопроводах жидкости или газа.
Известен переключатель потока в виде регулирующего клапана, содержащего корпус с камерой с радиальными проходами и сферический элемент клапана с шпинделем его поворота. Внутри каждого радиального прохода установлен трубчатый элемент прокладки, контактирующий со сферическим элементом при помощи соответствующего жесткого трубчатого элемента (патент GB №2138110 А, МПК F16K 11/087, 1984 г.).
Описанный регулирующий клапан характеризуется сложностью конструкции и эксплуатации, большим крутящим моментом из-за поджатия элементов прокладки жестким трубчатым элементом, что резко увеличивает весогабаритные характеристики привода переключателя и блока электропитания к нему.
Известен также переключатель потока в виде предохранительного клапана (прототип), содержащий снабженный верхней и нижней крышками корпус с радиальными впускными и выпускными каналами и установленную в полости корпуса соединенную с приводом его поворота пробку-шар с проходными каналами, контактирующую с кольцевыми прокладками, установленными во втулках (патент US №4681133 А, МПК F16K 11/087, 1987 г.).
В данной конструкция замена жестких трубчатых элементов, подпирающих кольцевые прокладки на втулки, уменьшает крутящий момент при повороте пробки-шара для изменения положения проходных каналов относительно радиальных каналов корпуса. Однако любая регулировка для обеспечения герметичности требует поджатая крышек, поэтому в этом переключателе трудно обеспечить оптимальный крутящий момент из-за возможного заклинивания пробки-шара при чрезмерной затяжке. Это ведет к увеличению потребной мощности привода поворота пробки-шара и, соответственно, к увеличению массы и габаритов привода и блока автономного питания к нему.
Задачей изобретения является повышение удобства в эксплуатации и уменьшение крутящего момента, потребного для управления переключателем.
Задача решается тем, что в переключателе потока, содержащем корпус с верхней и нижней крышками и радиальными впускными и выпускными каналами, установленную в полости корпуса и соединенную с приводом его поворота пробку с проходным каналом, и установленные между корпусом и верхней и нижней крышками кольцевые прокладки, пробка установлена в корпусе в узлах фиксации, один из которых выполнен в виде подпятника, содержащего сферический выступ на крышке, и опорной пластины, закрепленной на торце пробки, а второй узел выполнен в виде выполненного на шпинделе и закрепленного на противоположном торце пробки опорного диска, в гнездах которого установлены тела вращения, взаимодействующие с верхней крышкой.
На верхней крышке может быть установлен соединенный со штоком шпинделя сервопривод.
Установка пробки в корпусе в узлах фиксации, один из которых выполнен в виде подпятника, содержащего сферический выступ на крышке, и опорной пластины, закрепленной на торце пробки-шара, а второй узел - в виде выполненного на шпинделе и закрепленного на противоположном торце пробки и опорного диска, в гнездах которого установлены тела вращения, взаимодействующие с верхней крышкой, обеспечивает:
- уменьшение крутящего момента за счет уменьшения сил трения при переключении, что позволяет уменьшить массу привода и массу источника электропитания;
- исключение деформации пробки при длительной эксплуатации и необходимости поджатия ее посредством упругих элементов;
- упрощение конструкции переключателя потока и исключение утечек газовой среды в окружающее пространство, что повышает надежность переключателя;
- создание нормально - открытого положения переключателя потока при закрытии основного канала, при этом среда может проходить через переключатель с дозируемым расходом, когда требуется пропуск среды с меньшим расходом.
Выполнение в диске шпинделя гнезд под тела вращения в виде шариков, взаимодействующих с верхней крышкой, обеспечивает уменьшение сил трения при переключении, исключает износ шпинделя и верхней крышки при длительной эксплуатации, что повышает надежность работы переключателя и уменьшает усилие, затрачиваемое на переключение.
На верхней крышке закреплен соединенный со штоком шпинделя сервопривод.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - вертикальный разрез переключателя потока;
на фиг.2 - то же, что на фиг.1, сечение по Б-Б;
на фиг.3 показан вид переключателя сверху;
на фиг.4 - выноска А фиг.2;
на фиг. 5 - сечение по В-В.
Перечень позиций, указанных на чертежах:
1. корпус;
2. впускной канал;
3. выпускной канал;
4. пробка;
5. привод поворота;
6. проходной канал;
7. кольцевая прокладка;
8. опорная пластина;
9. сферический выступ;
10. нижняя крышка;
11. шпиндель;
12. шток;
13. опорный диск;
14. верхняя крышка;
15. подшипниковый узел;
16. гнездо;
17. шарик;
18. сальниковый узел;
19. перепускной канал;
20. жиклер;
21. заглушка.
Переключатель потока, содержит корпус 1 с радиальными впускным каналом 2 и выпускным каналом 3. В полости корпуса установлена пробка 4, соединенная с приводом поворота 5 в виде сервопривода. В пробке 4 выполнен проходной канал 6. На обеих сторонах корпуса 1 выполнены проточки, в которых установлены прокладки 7. Пробка 4 изготовлена из полимерного материала (фторопласта Ф-4) и на ней закреплена стальная опорная пластина 8, взаимодействующая с подпятником в виде сферического выступа 9, выполненного на нижней крышке 10. На противоположной стороне пробки 4 установлен шпиндель 11. Шпиндель 11 выполнен в виде штока 12, соединенного с основанием в виде опорного диска 13, закрепленного на торце пробке 4. Пробка 4 установлена в корпусе 1 в узлах фиксации. Один из узлов выполнен в виде подпятника и опорной пластины 8. На стороне диска 13, обращенного к верхней крышке 14, закреплен второй узел - подшипниковый узел 15 в виде гнезд 16, в каждом из которых помещены шарики 17. Шарики 17 опираются на внутреннюю поверхность верхней крышки 14. Стержень 12 шпинделя 11 герметично установлен с возможностью поворота в сальниковом узле 18, расположенном на внешней стороне верхней крышки 14. В пробке 4 также может быть выполнен перепускной канал 19, в котором установлен жиклер 20 в виде резьбовой втулки с калиброванным центральным каналом. В корпусе 1 имеется еще 2 канала для подключения переключателя при другой конфигурации каналов в пробке 4. На этих каналах в корпусе 1 установлены заглушки 21.
Предлагаемый переключатель потока работает следующим образом.
При пуске аппарата переключатель потока находится в положении, приказанном на фиг.1 и фиг.2. Воздушный поток поступает в корпус 1 через впускной канал 2, из которого через проходной канал 6 пробки 4 поток проходит к потребителю через выпускной канал 3. В этом положении расход воздуха через переключатель потока будет максимальным. При необходимости перехода на меньший расход включается сервопривод 5, который, вращая шток 12, поворачивает на 90° шпиндель 11. Вращение шпинделя 11 передается пробке 4 через диск 13. Уменьшение крутящего момента для поворачивания пробки 4 достигается за счет взаимодействия сферического выступа 9 нижней крышки 10 с опорной пластиной 8 и качению шариков 17, установленных в гнездах 16 по внутренней поверхности верхней крышки 14. После окончания поворота пробки 4 на 90° воздушный поток может проходить только через жиклер 20 и перепускной канал 19.
Герметичность переключателя потока достигается применением герметичного сальникового узла 18, кольцевых прокладок 7, установленных между корпусом 1 и нижней крышкой 10 и верхней крышкой 14, применением заглушек 21.
Показанная на фиг.1 и фиг.2 конфигурация прямого канала 6 показана как пример конкретного выполнения переключателя потока. Предлагаемая конструкция также позволяет использовать предлагаемый переключатель в качестве многоадресного в системах, где не требуется герметичность внутри системы. В этом случае заглушки 21 заменяются штуцерами.
Переключатель потока прост по конструкции и обеспечивает повышение удобства в эксплуатации и уменьшение крутящего момента при управлении переключателем.