Клапан автоматический мембранного типа с телескопическим поплавковым механизмом

Полезная модель относится к области машиностроения. Конструкция состоит из двух составных частей - клапана автоматического мембранного типа и телескопического поплавкового механизма.
Клапан автоматический мембранного типа предназначен для применения в качестве исполнительного механизма в составе систем автоматического регулирования (далее САР) подачи жидкости по определенному алгоритму в магистральные и тупиковые трубопроводы оборудования. Управление работой клапана осуществляется через подпружиненный шток от внешнего подвижного элемента конструкции станка (оборудования) задействованного в работе САР.
Конструкция клапана обеспечивает возможность передачи через трубопроводы жидкостей: воды, химически неактивных веществ, масел и так далее, что позволяет использовать его в системах водоснабжения, в сантехнической и химической промышленности.
Для обеспечения работы в системах САР в конструкции клапана предусмотрено
вход и выход перемещаемой жидкости, производится в горизонтальной плоскости по одной оси.
воздействие внешней нагрузки от САР на подпружиненный шток клапана производится на вертикальной оси.
Телескопический поплавковый механизм (далее ТПМ). Данная конструкция рассматривается в качестве элемента САР управляющего работой клапана.
При анализе существующих конструкций изделий, выпускаемых в РФ и за рубежом, выявлен ряд существенных недостатков, которые не могут быть реализованы (частично или полностью) под заданные требования, предъявляемые к данному изделию, а именно:
1. Задвижки, вентиля, краны и так далее, регулирующие подачу жидкости (воды) управляются механически - человеком. Данные конструкции не могут быть использованы в САР. Наличие электроклапанов на данных конструкциях не решают данной проблемы, так как все они работают по принципу «ЗАКРЫТ - ОТКРЫТ».
2. Клапана поплавкового типа разных типов и модификаций (например, патент РФ №2096564, E03D 1/33) имеют в своих конструкциях, обычно, корпус с входным и выходным каналом, сопло, запорный элемент, двуплечий рычаг, закрепленный в корпусе на оси. Одно плечо данного рычага связано механически с запорным элементом клапана, а на втором плече (цилиндрическая часть) жестко закреплен поплавок. Закрытие клапана, в определенном положении по высоте, обеспечивается подгибкой цилиндрической части двуплечего рычага. В более современных конструкциях клапанов поплавкового типа вводятся дополнительные элементы кинематики для обеспечения настройки клапана на закрытие по высоте.
К недостаткам клапанов данного типа следует отнести
1. Ненадежная, недолговечная работа запорного элемента.
2. Рычажно-поплавковый механизм не может обеспечить необходимую скорость подачи жидкости (воды) в емкости.
3. Конструкция не обеспечивает возможность подачи жидкости (воды) в магистральные трубопроводы.
4. Большое количество оригинальных деталей и, как следствие, низкая надежность конструкции клапана.
5. Неудачный выбор примененных материалов, низкая коррозионная стойкость элементов конструкции.
Технической задачей, на решение которой направлено предполагаемая полезная модель, является создание конструкции клапана автоматического мембранного типа с телескопическим поплавковым механизмом, позволяющего получить технический результат, проявляющийся в
1. Расширение области применения:
в варианте полной комплектации (клапан автоматический мембранного типа с телескопическим поплавковым механизмом). Данная конструкция может быть использована в сантехнических, бытовых и промышленных устройствах (наполнение емкостей любого формата и объема жидкостью или водой с автоматическим отключением ее подачи при заполнении резервуара). В качестве одного из примеров - это использование данного изделия в конструкциях автоматических поилок на сельскохозяйственных фермах для поения животных (коров, телят и так далее);
в варианте поставки одного клапана автоматического мембранного типа появляется возможность более расширенного его применения в составе систем САР для подачи в магистральные и тупиковые водопроводы по определенному алгоритму жидкостей: воды, химически неактивных веществ, масел и так далее, что позволяет его использовать в системах водоснабжения, в сантехнической и химической промышленностях.
2. Применяется новый подход к реализации конструкции изделия и его составных частей.
3. Повышается коррозионная стойкость всех элементов конструкции.
Сущность предполагаемой полезной модели поясняется графическими изображениями, пояснением элементов конструкции.
На фиг. 1 - Клапан автоматический мембранного типа. Элементы конструкции.
На фиг. 2 - Клапан автоматический мембранного типа в положении «ОТКРЫТ».
На фиг. 3 - Клапан автоматический мембранного типа в положении «ЗАКРЫТ».
На фиг. 4 - Телескопический поплавковый механизм. Элементы конструкции.
На фиг. 5 - Клапан автоматический мембранного типа с телескопическим поплавковым механизмом. Положение элементов конструкции в рабочем режиме при открытом и закрытом клапане.
Клапан автоматический мембранного типа (фиг. 1) состоит из корпуса 1. Корпус обеспечивает работу мембранно-клапанного механизма и подключение к магистральному трубопроводу. Мембранно-клапанный механизм формируется из штока 5, на котором жестко закреплены седло 6, мембрана 4, шайба опорная 7. Конструкция контрится шайбой 12 и гайкой 13. Мембранно-клапанный механизм устанавливается в крышку 2 через втулку 3. Для обеспечения возврата конструкции в исходное положение на шток 5 устанавливаются пружина 8, шайба подвижная 9 и обжимная шайба 10.
Конструкция закрывается резьбовым стаканом 6. Мембрана 4, изготовленная из резиновой смеси, имеет профилированную форму, соответствующую конической части корпуса 1 по месту их контакта при закрытии клапана. Управление работой клапана осуществляется через шток 5 мембранно-клапанного механизма от подвижного элемента управления САР.
Увеличение площади контакта при закрытии клапана обеспечивают седло 6 и шайба опорная 7. Втулка 3 выполняет функцию подшипника скольжения и уплотнительного элемента.
Материалы, применяемые для изготовления конструкции:
все оригинальные стальные детали и стандартные изделия, изготовлены из нержавеющей стали;
мембрана 4 изготовлена из масло-бензостойкой резиновой смеси;
втулка 3 изготовлена из фторопласта.
На фиг. 2 клапан показан в положении «ОТКРЫТ».
На фиг. 3 клапан показан в положении «ЗАКРЫТ».
Телескопический поплавковый механизм и элементы конструкции (фиг. 4). Конструкция состоит из телескопической штанги 21, по которой скользит поплавок 20. Через переходную резьбовую втулку 22 телескопическая штанга 21 соединяется со штоком 5 (фиг. 1). Для ограничения хода поплавка 20 на телескопической штанге 20 установлены диск регулировочный 23 и гайка 24. Диск регулировочный 23 обеспечивает в рабочем режиме применения настройку и отключение клапана (фиг. 3).
Материалы, примененные в данной конструкции:
оригинальные стальные и стандартные изделия изготовлены из нержавеющей стали;
поплавок 20 изготовлен из полиэтилена высокого давления.
Клапан автоматический мембранного типа с телескопическим поплавковым механизмом. Положение элементов конструкции в рабочем режиме при открытом и закрытом клапане (фиг. 5).
Сборка конструкции происходит следующим образом.
Шток 5 (фиг. 1 - клапан автоматического мембранного типа) через переходную втулку 22 (фиг. 4) соединяется с телескопической штангой 21 (фиг. 4 - телескопического поплавкового механизма). Собранная конструкция устанавливается в емкость 30 через входной патрубок 31, подключенный к магистральному трубопроводу для подачи жидкости. Для выхода жидкости используется выходной патрубок 33. Патрубок 31 крепится к емкости с помощью гайки 33. В собранной конструкции шток 5 (фиг. 1) и телескопическая штанга 21 (фиг. 4) формируют общую ось.
Принцип работы клапана
При поступлении жидкости через клапан автоматический мембранного типа (фиг. 1) в емкость 30, поплавок 20 (фиг. 4) начинает перемещаться по телескопической штанге 21 (фиг. 4). При этом клапан открыт на полное проходное сечение (фиг. 2). При соприкосновении поплавка 20 (фиг. 4) с диском регулировочным 23 (фиг. 4) резко возрастает усилие, воздействующее на собранную конструкцию из деталей: телескопическая штанга 21 (фиг. 4), диск регулировочный 23 (фиг. 4), втулка 22 (фиг. 4), шток 5 (фиг. 1). Конструкция перемещается по вертикальной оси на размер L. Клапан закрывается (фиг. 3) и отключает поступление жидкости в емкость.
В конструкции изделия реализованы принципиально новые конструктивные решения, что позволяет расширить область его применения. Конструкция нового изделия по техническим характеристикам значительно превосходит ближайшие серийные аналоги (автоматические клапаны поплавкового типа), выпускаемые в РФ и за рубежом.
Преимущества:
1. Клапан обеспечивает передачу повышенного объема жидкости от 50 до 100 л/мин (в зависимости от давления передаваемой среды)
2. Поплавковый механизм имеет принципиально новое конструктивное решение. В конструкции максимально сокращено количество оригинальных деталей.
3. Изделие обеспечивает наполнение емкостей любого формата и объема жидкостью (водой, химически неактивными веществами, маслами и так далее) с автоматическим отключением ее подачи при заполнении резервуара.
4. Изделие может быть использовано в конструкциях автоматических поилок на сельскохозяйственных фермах для поения животных (коров, телят и так далее).
5. При смене источника регулирования САР (поплавкового телескопического механизма) клапан поплавковый мембранного типа может быть использован в качестве исполнительного механизма в сочетании с другим источником регулирования САР (от станка, механизма и так далее), что позволяет обеспечить передачу жидкости по определенному алгоритму в магистральные и тупиковые трубопроводы. Это позволит использовать изделие (в новой комплектации) в системах водоснабжения и химической промышленности.