БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ДВУХСТОРОННИМ КЛАПАНОМ

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности к быстроразъемным соединениям с запорным двухсторонним клапаном, предназначенным для использования в системах жидкостного охлаждения.
Из уровня техники известно быстроразъемное соединение (патент ЕПВ № ЕР 3599409 от 29.01.2020 г.), состоящее из охватываемого элемента и охватывающего элемента. Охватываемый элемент содержит цилиндрический охватываемый корпус, образующий продольную полость и дистальную горловину, и клапан, подвижный в осевом направлении внутри полости, между передним положением, в котором он закрывает входное отверстие, и отведенным положением, в котором он не закрывает входное отверстие. Охватывающий элемент содержит цилиндрический охватывающий корпус, образующий продольную полость и дистальную горловину, нажимной элемент и золотниковый клапан. Недостатки известного технического решения обусловлены наличием большого количества упругих (резиновых) уплотнителей, которые значительно снижают надежность работы изделия при эксплуатации в отрицательных температурах (до -65°С). Также, их наличие неизбежно приведет к быстрому выходу из строя изделия.
Известно быстроразъемное соединение гидравлических и пневматических линий, состоящее из двух полумуфт (см. патент РФ № RU 2724061 C1 от 19.06.2020 г.), состыкованных посредством шарикового замка, содержащее расположенные в осевом направлении клапаны, состоящие из запорных и цилиндрических частей, которые в замкнутом состоянии полумуфт упираются одна в другую, обеспечивая стыковку и отпирание клапанов, пружин и уплотнительных элементов.
Известно быстроразъемное соединение трубопроводов (см. патент РФ № RU 2283452 C1 от 09.03.2005 г.), состоящее из двух соединяемых посредством шарикового замка полумуфт, герметично присоединенных к трубопроводам, каждая из которых содержит седло запорного клапана и расположенный в осевом направлении запорный клапан с уплотнительным элементом, головки клапанов в соединенном состоянии полумуфт упираются одна в другую, обеспечивая отпирание клапанов. Технические решения по патентам №№2724061 и 2283452 имеют следующие недостатки: наличие большого количества прямых углов, которые нарушают ламинарность потока жидкости, а также, наличие уплотнительных элементов на запорном механизме клапана, что приводит к быстрому износу запорного механизма.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к полезной модели является быстросъемное соединение трубопроводов по патенту RU 2062939 С1 от 27.06.1996 г. Устройство состоит из двух полумуфт, каждая из которых содержит подпружиненный запорный клапан с уплотнительным элементом. В корпусах выполнены седла клапанов. Полумуфты соединяются посредством шарикового замка. В расстыкованном состоянии клапаны герметически заперты. Запирающий участок боковой поверхности клапана выполнен конусным и размещен перед уплотнительным элементом с возможностью взаимодействия с конусным участком корпуса. При соединении полумуфт наконечники клапанов упираются один в другой, чем осуществляется их взаимное перемещение, в результате чего открываются проходы между клапанами и седлами. Недостатком прототипа является большое количество посторонних элементов на пути потока охлаждающей жидкости.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение прочности и надежности работы запирающего механизма клапанного соединения и оптимизации прохождения через соединение текучей среды.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном быстроразъемном соединении с двухсторонним клапаном, состоящим из двух полумуфт, соединенных быстроразъемным соединением, каждая из которых содержит подпружиненный запорный клапан, наконечник которого при соединенных полумуфтах упирается в ответную деталь, обеспечивая отпирание клапанов, а при расстыковке полумуфт боковые поверхности запорного клапана, выполненные с конусовидным расширением, взаимодействуют с участком корпуса, запорный клапан состоит из тарелки, выполненной вместе с наконечником, рассекателя и затянутого между ними стакана с впускными отверстиями, в участке запирания текучей среды диск тарелки выполнен цилиндрическим с последующим конусовидным расширением, а внутренняя часть корпуса, контактирующая с диском тарелки, имеет сужающий выступ, выполненный в плоскостях разных углов для обеспечения герметичного запирания текучей среды, также в корпусе одной из полумуфт расположено сальниковое уплотнение.
Таким образом, конусовидное соединение диска тарелки и выступа корпуса выполнено таким образом, что обеспечивает герметичное запирание текучей среды при разъединении полумуфт, не только под действием пружины, но и под давлением текучей среды. Также, отсутствие мягких уплотнителей в запирающем механизме исключают быстрый износ клапана. В запорном механизме каждой полумуфты, состоящего из стакана, тарелки и соприкасающегося к ней участка корпуса, минимизированы углы для беспрепятственного прохождения ламинарного потока текучей среды.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено быстроразъемное соединение в сомкнутом состоянии. На фиг. 2 изображено быстроразъемное соединение в расстыкованном состоянии. На фиг. 3 изображен участок запирания текущей среды. На фиг. 4 изображен сужающий выступ корпуса полумуфты.
Заявленное быстроразъемное соединение состоит из двух полумуфт 1, 2, соединенных посредством и шарикового замка, содержащего шарики 3, расположенные в радиальных каналах стенки корпуса 4 полумуфты 1 и запирающую их рубашку 5, которая с другой стороны крепится к корпусу 6 полумуфты 2 посредством резьбы. На корпусе 4 полумуфты 1 размещено уплотнительное кольцо 7. Запорный механизм размещен в каждой полумуфте 1, 2, который состоит из стакана 8, подпираемый пружиной 9 со стороны штуцера 12, 13 и затянутый между рассекателем 14, 15 и тарелкой 16, 17. Корпуса 4, 6 полумуфт 1, 2, присоединены к штуцерам 12, 13 шайбовым соединением. Рассекатель 14, 15 выполнен конусовидным с двумя радиальными выемками и закреплен с тарелкой 16, 17 винтовым соединением. Тарелка 16, 17 выполнена в виде диска, с одной стороны которого предусмотрен цилиндрический наконечник 18, а с другой удлиненный цилиндрический выступ для насадки стакана 8, 9 и крепления рассекателя 14, 15. Днище стакана 8, 9 имеет сквозное отверстие для нанизывания на тарелку 16, 17. На боковых стенках стакана 8, 9 в месте сужения выполнены три впускных отверстия для разделенных рассекателем 14, 15 потоков текучей среды. Во внутренних полостях корпусов 4, 6 полумуфт 1, 2 имеется сужающий выступ 19 (фиг. 4), выполненный в плоскостях разных углов: 30°, 90°, 120°. Угол 120° направляет поток жидкости. Угол 90° является запирающим. Конус с углом 30° направляет и позиционирует тарелку 16, 17 клапана относительно корпуса 4, 6.
Работа заявленного быстроразъемного соединения с двухсторонним клапаном происходит следующим образом.
В сомкнутом состоянии быстроразъемное соединение благодаря подпружиненным упирающимся друг в друга тарелкам 16, 17 обеспечивает пропускание текучей среды, создавая при выходе ламинарный поток благодаря рассекателю 14, 15 и стакану 8, 9 с тремя впускными отверстиями, которые делят поток текучей среды на три потока. Сохранение пропускных сечений достигается путем разнесения тарелок на необходимое расстояние. Благодаря наконечникам 18, выполненным вместе с запирающей тарелкой 16, 17 клапана.
Для расстыковки соединения необходимо приложить осевое усиление на рубашку 5. Отведенная рубашка 5 позволит переместиться шарикам 3 в запорном механизме и в свою очередь освободить кромку в корпуса ответной полумуфты 1. Другая полумуфта 2 присоединена к рубашке 5 с помощью резьбового соединения. При расстыковке полумуфт 1, 2 под действием пружин 10, 11 и внутреннего давления текучей среды на стаканы 8, 9 и тарелки 16, 17, диски тарелок 16, 17 герметично прилегают к выступающим внутренним полостям корпусов 4, 6 и перекрывают поток текучей среды. В разомкнутом состоянии обе полумуфты 1, 2 находятся под давлением подаваемой в них текучей среды.
В дополнительном варианте реализации полезной модели быстроразъемное соединение с двухсторонним клапаном вместо шарикового замка содержит байонетный замок.
Данная схема обеспечивает расстыковку соединения практически без потерь жидкости. Герметичность обеспечивается посадкой запирающих деталей и уплотнительным кольцом из морозостойкой резины. Отсутствие мягких уплотнителей запирающего механизма исключает быстрый износ изделия. Устройство изготавливают из немагнитного сплава стали, устойчивого к коррозионным изменениям.