Обратный клапан управления сёдлами шарового крана
BALL VALVE SADDLES CONTROL NON-RETURN VALVES

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к средствам управления шаровыми кранами, а именно - к обратным клапанам с сервоприводом.
Обратный клапан управления сeдлами шарового крана, содержащий корпус с центральной полостью, сообщeнной с выполненным в нeм двумя рабочими каналами, дренажным каналом и каналом управления, связанным с блоком управления приводом шарового крана, при этом в указанной центральной полости размещeн распределительный механизм, включающий в себя плунжер с возможностью перемещения вдоль оси полости, выполненный в виде катушки, стержень которой размещeн в опоре, образованной в середине центральной полости и с торцов снабжeн щeками, выполненными в виде поршней, при этом нижний поршень поджат спиральной пружиной, размещeнной в нижней камере центральной полости, в которой установлен золотник, размещeнный соосно с продольным отверстиям в корпусе и в плунжере, отличающийся тем, что корпус обратного клапана выполнен составным из трeх элементов: средней части, снабжeнной верхней и нижней разъемно соединeнными с ней крышками, при этом разъeм между нижней крышкой и корпусом уплотнен резиновым кольцом, указанная центральная полость распространена на все три указанных элемента, причем в верхней крышке она имеет форму камеры, в которой размещeн верхний поршень разъемно соединeнный со стержнем катушки, снабженный резиновыми кольцами в зонах сопряжения со стержнем и цилиндрической боковой поверхностью указанной камеры, в нижней части центральная полость образует двухразмерную двухступенчатую выемку, в нижней ступени которой размещена указанная пружина, несущая на верхнем торце золотник с возможностью поджатия им плунжера вверх через сопряжeнную поверхность соответствующего отверстия в нижнем поршне с герметичным перекрытием доступа из центральной полости корпуса в указанное отверстие, при этом нижний поршень установлен с зазором относительно поверхности центральной полости и снабжeн запрессованными по периферии его боковых сторон уплотнительными кольцами из полимерного материала, выполненными с возможностью сопряжения с торцевой поверхностью средней части корпуса и с торцевой поверхностью нижней крышки, при этом, указанная опора стержня катушки выполнена в виде прилива в центральной полости, в котором установлено резиновое кольцо, сопряжeнное со стержнем, в верхней крышке выполнен канал управления Е со штуцером для соединения с блоком управления приводом шарового крана, связанным с селективным клапаном, сообщeнным с патрубком шарового крана с более высоким давлением рабочей среды, при этом нижняя крышка имеет первый рабочий канал Г для соединения с внутренней полостью N в корпусе шарового крана. Каналы обратного клапана снабжены штуцерами с возможностью присоединения трубопроводов. Второй рабочий канал Д соединeн с полостями L шарового крана, образованными наружными уплотнениями сeдел. Дренажный канал Ж выполнен с возможностью сброса рабочей среды в атмосферу из полости корпуса обратного клапана. Дренажный канал И выполнен с возможностью сброса воздуха в атмосферу из полости между поршнем и корпусом. Плунжер выполнен с возможностью герметичного перекрытия соединения между каналом Ж и каналом Г верхним уплотнительным кольцом нижнего поршня в его крайнем верхнем положении и между каналом Г и каналом Е золотником. В крайнем нижнем положении нижнего поршня его нижнее уплотнительное кольцо герметично перекрывает соединение между каналом Г и каналами Ж и Д, при этом каналы Ж и Д соединены между собой. Через осевое отверстие в плунжере возможно перемещение рабочей среды в направлении от канала Е к каналу Г при сжатой пружине и смещeнном положении золотника в сторону канала Г.
Устройство иллюстрируется чертежами, где:
на фиг. 1 представлен фронтальный вид обратного клапана управления сeдлами шарового крана в разрезе и схема трубопроводов, соединяющая его каналы с полостями L и N шарового крана и блоком управления приводом, когда на нeм отсутствует командный сигнал на перестановку запорного органа шарового крана;
на фиг. 2 - вид А на обратный клапан управления сeдлами шарового крана на фиг. 1;
на фиг. 3 - продольный разрез Б-Б обратного клапана управления сeдлами шарового крана на фиг. 1;
на фиг. 4 представлен фронтальный вид обратного клапана управления сeдлами шарового крана в разрезе и схема трубопроводов, соединяющая его каналы с полостями L и N шарового крана и блоком управления приводом, когда на него подан командный сигнал на перестановку запорного органа шарового крана;
на фиг. 5 - продольный разрез Б-Б обратного клапана управления седлами шарового крана на фиг. 4.
на фиг. 6 - плунжер в сборе с уплотнительными кольцами в разрезе.
Обратный клапан управления сeдлами шарового крана содержит корпус 1 с центральной полостью, сообщeнной с выполненным в нeм двумя рабочими каналами Г и Д, дренажным каналом Ж и каналом управления Е, связанным с блоком управления 2 приводом шарового крана 3.
В центральной полости размещeн распределительный механизм, включающий в себя плунжер 4 с возможностью перемещения вдоль оси полости, выполненный в виде катушки, стержень 5 которой размещeн в опоре 6, образованной в середине центральной полости и с торцов снабжен щeками, выполненными в виде поршней 7 и 8.
Нижний поршень 8 поджат спиральной пружиной 9, размещeнной в нижней камере центральной полости, в которой установлен золотник 10, размещeнный соосно с продольным отверстиями в корпусе 1 и в стержне 5.
Корпус 1 обратного клапана выполнен составным из трех элементов: средней части 11, снабжeнной верхней 12 и нижней 13 разъемно соединенными с ней крышками.
Разъем между нижней крышкой 13 и корпусом 1 уплотнен резиновым кольцом 14.
Указанная центральная полость распространена на все три указанных элемента 11, 12 и 13, причем в верхней крышке она имеет форму камеры, в которой размещeн верхний поршень 7, разъемно соединeнный со стержнем 5, снабжeнный резиновыми кольцами 15 и 16 в зонах сопряжения соответственно со стержнем 5 и цилиндрической боковой поверхностью указанной камеры.
В нижней части центральная полость образует двухразмерную двухступенчатую выемку, в нижней ступени которой размещена указанная пружина 9, несущая на верхнем торце золотник 10 с возможностью поджатия им плунжера 4 через сопряжeнную поверхность отверстия в нижнем поршне 8 с герметичным перекрытием доступа из центральной полости корпуса 1 в указанное отверстие.
Нижний поршень 8 установлен с зазором относительно поверхности центральной полости и снабжен запрессованными по периферии его боковых сторон уплотнительными кольцами 17 и 18 из полимерного материала, выполненными с возможностью сопряжения с торцевой поверхностью средней части 11 корпуса 1 и с торцевой поверхностью нижней крышки 13.
Указанная опора 6 стержня 5 выполнена в виде прилива в центральной полости, в котором установлено резиновое кольцо 19 сопряжeнное со стержнем 5.
В верхней крышке 12 выполнен канал управления Е со штуцером 20 для соединения с блоком управления 2 приводом шарового крана 3, связанным с селективным клапаном 21, сообщeнным с патрубком 22 шарового крана 3 с более высоким давлением рабочей среды.
Нижняя крышка 13 имеет первый рабочий канал Г для соединения с внутренней полостью N в корпусе 1 шарового крана 3.
Каналы обратного клапана снабжены штуцерами 20 с возможностью присоединения трубопроводов.
Второй рабочий канал Д соединен с полостями L шарового крана 3, образованными наружными уплотнениями сeдел 23.
Дренажный канал Ж выполнен с возможностью сброса рабочей среды в атмосферу из полости корпуса 1 обратного клапана.
Дренажный канал И выполнен с возможностью сброса воздуха в атмосферу из полости между верхним поршнем 7 и корпусом 1.
Плунжер 4 выполнен с возможностью герметичного перекрытия соединения между каналом Ж и каналом Г верхним уплотнительным кольцом 17 нижнего поршня 8 в его крайнем верхнем положении и между каналом Г и каналом Е золотником 10.
В крайнем нижнем положении нижнего поршня 8 его нижнее уплотнительное кольцо 18 герметично перекрывает соединение между каналом Г и каналами Ж и Д, при этом каналы Ж и Д соединены между собой.
Через осевое отверстие в стержне 5 возможно перемещение рабочей среды в направлении от канала Е к каналу Г при сжатой пружине 9 и смещeнном положении золотника 10 в сторону канала Г.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения.
Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть осуществлено промышленным способом патент (США US 4226258), осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки, приведeнные в формуле изобретения позволяют получить новый технический результат, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в формуле, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в патенте США US 4226258, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, а в выявленных таких решениях не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат.
Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат: повышение надeжности срабатывания обратного клапана.
Следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путeм творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Обратный клапан управления седлами работает в двух режимах.
При первом режиме работы (смотри фигуру 1) на блоке управления 2 приводом (не показан) отсутствует командный сигнал на перестановку запорного органа шарового крана 3, а запорный орган шарового крана 3 находится или в положении "закрыто" (показано) или в положении "открыто" (не показано). В этом режиме в блоке управления 2 приводом (не показан) канал Е в крышке 12 соединен с атмосферой. Плунжер 4 под действием пружины 9 находится в крайнем верхнем положении, уплотнительное кольцо 17 сопрягается с торцевой поверхностью на корпусе 1 и герметично перекрывает канал Ж (смотри фигуру 3) сброса рабочей среды в атмосферу из корпуса 1, при этом канал Д к полостям седел L шарового крана 3 соединен с каналом Г к полости N в корпусе шарового крана 3. Рабочая среда может свободно перемещаться из полостей седел L в полость N корпуса шарового крана 3 и обратно. Пружина 9 воздействует на плунжер 4 через золотник 10, который герметичного перекрывает отверстие в плунжере 4. Этим обеспечивается двойной обратный эффект в обратном клапане управления седлами шарового крана: движение рабочей среды из канала Г в канал Е герметично перекрыто золотником 10, а из канала Г в канал Д герметично перекрыто уплотнительным кольцом 17 нижнего поршня 8 плунжера 4. Шаровой кран в газовой магистрали работает в режиме обычного шарового крана в результате чего, давление, действующее на седла 23 шарового крана 3, приводит к формированию усилия, которое всегда прижимает седла 23 к запорному органу.
При втором режиме работы (смотри фигуру 4) на блок управления 2 приводом (не показан) подается командный сигнал на перестановку запорного органа шарового крана 3. В результате чего в блоке управления 2 приводом (не показан) канал Е в крышке 12 соединяется через селективный клапан 21 с патрубком 22 шарового крана 3 с более высоким давлением Р1. Рабочая среда поступает в канал Е, воздействует на верхний поршень 7, в результате чего поршень 7 с плунжером 4, преодолевая усилие пружины 9, перемещается в крайне нижнее положение до контакта уплотнительного кольца 18 с торцевой поверхностью в крышке 13. Кроме этого, рабочая среда поступает через центральное отверстие в плунжере 4 и воздействует на золотник 10, который перемещается далее, сжимая пружину 9 и рабочая среда из канала Е поступает в канал Г в крышке 13 и далее в полость N корпуса шарового крана 3. Этим обеспечивается обратный эффект: в обратном клапане управления седлами шарового крана 3 свободное движение рабочей среды возможно только в направлении из канала Е в канал Г (смотри фигуру 5). В результате этого рабочая среда из полостей седел L шарового крана 3 через канал Д и канал Ж сбрасывается в атмосферу и, одновременно из канала Е через канал Г поступает в полость N корпуса шарового крана 3. На седлах 23 шарового крана 3 возникает обратный перепад давления, под воздействием обратного перепада давления седла отводятся от запорного органа, в результате этого открытие или закрытие шарового крана 3 происходит без трения седел 23 о запорный орган шарового крана 3.
К основными достоинствами устройства следует отнести высокую надежность вследствие упрощения конструкции элементов переключающего механизма, улучшения герметичности запорных узлов за счет применения полимерных уплотнительных колец и сокращения времени срабатывания обратного клапана.
Данный обратный клапан управления седлами шарового крана может быть применен в системе автоматического управления шаровым краном и его использование позволяет улучшить эксплуатационные качества самого шарового крана за счет комплексного автоматического управления перемещением сeдел и поворотом запорного органа.