КЛАПАН С ЛИНЕЙНЫМ ПРИВОДОМ

Предполагаемое устройство относится к машиностроению, и в частности к арматуростроению. Оно может быть использовано для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.
Известны клапаны с линейным приводом, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, линейный привод.
В патенте РФ №2143563, МПК F01D 17/10, F16K 31/143 описан пневмоклапан, содержащий корпус с седлом, клапан с уплотнителем (управляющим элементом), проточную часть, поршневой пневмопривод (линейный привод) с щелевым уплотнением поршня и штока, установленный непосредственно в проточную часть и управляемый с помощью рабочей среды.
В патенте РФ №30908, МПК F16K 1/12 описан запорный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган (управляющий элемент) с пневмоприводом (линейным приводом), выполненным в виде размещенного в силовой полости, образованной в корпусе, поршня и взаимодействующего с ним штока.
Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является золотниковый клапан, описанный в патенте WO 02/086361 A1 F16K 1/12, 17.04.2002. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, привод (линейный привод), рычаг для перемещения герметизирующей трубы (управляющего элемента).
Данный клапан достаточно надежен, однако связь линейного привода с управляющим элементом посредством рычага накладывает на конструкцию клапана существенное ограничение, а именно, ось линейного привода должна быть параллельна оси управляющего элемента. В противном случае происходит увеличение нагрузки на шарнир, вокруг которого поворачивается рычаг, в результате чего данный шарнир быстро изнашивается, а клапан перестает выполнять свое функциональное назначение, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении надежности клапана.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемой полезной модели - повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений, за счет применения предлагаемой связи между штоком привода и управляющим элементом, исключающей влияние шарнира на надежность клапана.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане с линейным приводом, содержащим корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, связь штока привода с управляющим элементом выполнена посредством гидравлической системы, состоящей из штока привода, выполняющего функцию плунжера, замкнутой полости, заполненной малосжимаемой жидкостью, расширительной емкости, в которой управляющий элемент, представляющий собой полый поршень, является исполнительным звеном с возможностью его перемещения к уплотнительному элементу и обратно.
Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.
В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемой полезной модели и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана с линейным приводом реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемая полезная модель представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.
Суть предлагаемой полезной модели поясняется на нижеследующей фигуре.
На фиг.1 изображено устройство клапана с линейным приводом в разрезе.
Клапан с линейным приводом (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 17 и выходной 18 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 9 привода. Шток 9 привода посредством гидравлической системы, состоящей из самого штока 9 привода, выполняющего функцию плунжера, замкнутой полости 12, заполненной малосжимаемой жидкостью 14, расширительной емкости 11, перемещает управляющий элемент 3, представляющий собой полый поршень и являющийся исполнительным звеном гидравлической системы, к уплотнительному элементу 4. Канал 16 предназначен для связи полости 15 с окружающей средой. Кольцо 13 обеспечивает герметичное разобщение полостей 12 и 15. Кольцо 10 служит для герметичного разделения линейного привода 2 от полости 12. Расширительная емкость 11 компенсирует потери малосжимаемой жидкости 14 из гидравлической системы, а также износ элементов клапана. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полости линейного привода 2.
Клапан работает следующим образом. В полость 17 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 9 привода стремиться уменьшить объем замкнутой полости 12. Поскольку замкнутая полость 12 заполнена малосжимаемой жидкостью 14, в результате перемещения штока 9 привода происходит перемещение управляющего элемента 3 к уплотнительному элементу 4, в результате чего происходит разобщение полостей 17 и 18. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 7 и подаче управляющей среды в патрубок 8, поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение, в результате чего управляющий элемент 3 перемещается от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 17 входного патрубка перетекает в полость 18 выходного патрубка. Увеличение объема полости 15 компенсируется попаданием в нее воздуха из окружающей среды через канал 16. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7, поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и возвращает управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 17 и 18 разобщаются.
Именно такая конструкция клапана с линейным приводом, содержащая корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, а связь штока привода, с управляющим элементом выполнена посредством гидравлической системы, состоящей из штока привода, выполняющего функцию плунжера, замкнутой полости, заполненной малосжимаемой жидкостью, расширительной емкости, в которой управляющий элемент, представляющий собой полый поршень, является исполнительным звеном с возможностью его перемещения к уплотнительному элементу и обратно, обеспечивает технический результат, направленный на повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений.
Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.2 изображено устройство клапана с линейным приводом в разрезе с третьим дополнительными патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом.
Клапан с линейным приводом с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 18 и выходные 19, 20 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 17, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 9 привода. Шток 9 привода посредством гидравлической системы, состоящей из самого штока 9 привода, выполняющего функцию плунжера, замкнутой полости 12, заполненной малосжимаемой жидкостью 14, расширительной емкости 11, перемещает управляющий элемент 3, представляющий собой полый поршень и являющийся исполнительным звеном гидравлической системы, к уплотнительному элементу 4. Канал 16 предназначен для связи полости 15 с окружающей средой. Кольцо 13 обеспечивает герметичное разобщение полостей 12 и 15. Кольцо 10 служит для герметичного разделения линейного привода 2 от полости 12. Расширительная емкость 11 компенсирует потери малосжимаемой жидкости 14 из гидравлической системы, а также износ элементов клапана. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полости линейного привода 2.
Клапан работает следующим образом. В полость 18 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 9 привода стремиться уменьшить объем замкнутой полости 12. Поскольку замкнутая полость 12 заполнена малосжимаемой жидкостью 14 в результате перемещения штока 9 привода происходит перемещение управляющего элемента 3 к уплотнительному элементу 4, вследствие чего происходит разобщение полости 18 от полостей 19, 20 и соединение между собой полостей 19 и 20. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 7 и подаче управляющей среды в патрубок 8, поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение, в результате чего управляющий элемент 3 перемещается от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 17. Рабочая среда из полости 18 входного патрубка перетекает в полость 19 выходного патрубка, полости 18 и 19 отделяются от полости 20. Увеличение объема полости 15 компенсируется попаданием в нее воздуха из окружающей среды через канал 16. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7, поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и возвращает управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 19 и 20 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 18.
Для проверки работоспособности клапан с линейным приводом был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием посторонних включений. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана с линейным приводом описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.
В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40×13, 08×18Н10Т. Реализация клапана с линейным приводом возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.
Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемой полезной модели способствуют повышению надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений.