Пневматический прямоточный клапан

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и предназначена для использования в пневматических системах транспортных средств в качестве запорного, отсечного и регулирующего расход и давление воздуха.
Известно устройство для импульсной подачи газа (а.с. SU №718639 от 26.05.1975), содержащее цилиндрический корпус с поперечной перегородкой, делящей внутреннюю полость корпуса на впускную и выпускную камеры, каждая с перепускными окнами в стенке корпуса; цилиндрический кожух с крышкой и цилиндрической камерой, в которой установлен кольцевой плунжер, между торцами которого и торцом цилиндрической камеры образованы управляющие полости. Данное устройство не является прямоточным, его недостаток - в сложности конструкции и повышенном сопротивлении течению газа через окна.
Известен быстродействующий клапан (а.с. SU №188248 от 14.08.1965), содержащий корпус с центральным отверстием для выпуска воздуха и впускным отверстием для подачи воздуха и размещенный в нем плунжер, поджимаемый пружиной, состоящий из трех частей: направляющей части с кольцевой контактной поверхностью, выступа, входящего в центральное отверстие для выпуска воздуха; отверстие в корпусе для подачи управляющего импульса под диск.
Недостаток данного клапана - в невозможности регулирования давления воздуха, выпускаемого через клапан, и автоматическое закрытие клапана после падения давления, например, до атмосферного. Кроме того, клапан не является прямоточным и характеризуется повышенными потерями давления протекающего через него воздуха.
Известен угловой клапан быстрого выхлопа (руководство по эксплуатации ДУВК.665212.002РЭ), состоящий из цилиндрического корпуса с дном и перегородкой со встроенными крышками и седлом, с поршнем со штоком с присоединенным к нему дискообразным клапаном, взаимодействующим с седлом, и двумя фланцами с патрубками подвода и отвода воздуха.
Недостаток данного клапана - в сложности его конструкции и технологии изготовления, а также в пульсации давления в пневмосети, вызываемой импульсным открытием и закрытием дискообразного клапана, вследствие действия на него значительной неуравновешенной осевой силы от давления воздуха.
Известен прямоточный клапан, служащий для открытия-закрытия трубопроводов (патент RU №2106557 от 12.11.1996), содержащий корпус с прямоточной проточной частью, имеющей входное и выходное отверстия и седло; установленное в проточной части на пилонах центральное тело с цилиндрической рабочей камерой, помещенный в рабочую камеру поршень с запорным клапаном, каналы для подвода воздуха под давлением для открытия и закрытия клапана.
Известен регулятор давления газа (патенты RU №2125737 от 14.01.1997 и RU №2127897 от 13.08.1996), содержащий корпус с закрываемым отверстием и соосными входным и выходным патрубками; расположенный соосно с патрубками поршневой привод кольцевого клапана; седло в корпусе у выходного патрубка, каналы подвода к поршню задающего и управляющего давления.
Известен прямоточный регулятор давления газа (патент на ПМ RU №161485 от 11.01.2016 и ПМ RU №148399 от 05.08.2014), включающий клапан-регулятор, имеющий корпус с коаксиальными каналами входа и выхода воздуха и крышку; подсоединенные к корпусу фланцы с наконечниками для труб; цилиндрический клапан с центральным каналом и поршнем, поджимаемым пружиной; две поршневых полости в корпусе - управляющую полость и полость обратной связи; седло клапана с отверстиями на его периферии и с установленным в нем осесимметричным уплотнением; уплотняющую кромку на обращенном к седлу конце цилиндрического клапана.
Недостаток известных прямоточных клапанов и клапанов-регуляторов давления - в сложности их конструкции и технологии изготовления.
Известен пневматический прямоточный клапан (патент на ПМ RU №73744 от 19.12.2007, прототип), входящий в состав регулятора давления, состоящий из: корпуса с внутренней полостью и с установленным в ней цилиндрическим клапаном с закрепленным на нем поршнем, делящим внутреннюю полость на две камеры; пружины, поджимающей цилиндрический клапан в направлении его закрытия; крышки с отверстием, имеющим внутренний диаметр, равный наружному диаметру цилиндрического клапана, и с периферийными отверстиями резьбовых соединений; закрепленного в крышке седла с отверстиями на его периферии для протекания газа, с установленным в нем уплотнительным кольцом, взаимодействующим с цилиндрическим клапаном в закрытом положении; присоединенных к прямоточному клапану входного и выходного фланцев с патрубками для пневмотрубопровода, каждый с центральным отверстием, диаметр которого не менее внутреннего диаметра цилиндрического клапана и с периферийными отверстиями для резьбовых соединений.
Недостаток данного прямоточного клапана - в сложности его конструкции и технологии его изготовления.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - упрощение конструкции и технологии изготовления пневматического прямоточного клапана.
Техническая задача решена в пневматическом прямоточном клапане, содержащем: корпус с внутренней полостью и с установленным в ней цилиндрическим клапаном с закрепленным на нем поршнем, делящим внутреннюю полость на две камеры; пружину, поджимающую цилиндрический клапан в направлении его закрытия; крышку с отверстием, имеющим внутренний диаметр, равный наружному диаметру цилиндрического клапана, и с периферийными отверстиями резьбовых соединений; закрепленное в крышке седло с отверстиями на его периферии для протекания газа, с установленным в нем уплотнительным кольцом, взаимодействующим с цилиндрическим клапаном в закрытом положении; присоединенные к прямоточному клапану входной и выходной фланцы с патрубками, каждый с центральным отверстием и с периферийными отверстиями для резьбовых соединений, при этом корпус выполнен в виде гильзы с внутренним диаметром, соответствующим наружному диаметру поршня, крышка с закрепленным в ней седлом имеет выступ с канавкой и уплотнительным кольцом в ней, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру гильзы; с противоположной стороны к гильзе присоединена вторая крышка с выступом, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру гильзы, с канавкой и уплотнительным кольцом на нем, с центральным отверстием, диаметр которого равен наружному диаметру цилиндрического клапана, с канавками с уплотнительными кольцами в крышке в области центрального отверстия, с периферийными отверстиями под резьбовые соединения, расположенными коаксиально с отверстиями в крышке с седлом и во фланцах; резьбовые соединения выполнены в виде шпилек, установленных в коаксиально расположенных периферийных отверстиях в крышках и фланцах с гайками на концах шпилек.
Для уменьшения сопротивления течению воздуха через кольцевое пространство между торцами цилиндрического клапана и седла максимальный ход поршня превышает половину радиуса центрального канала цилиндрического клапана.
Техническая задача - упрощение конструкции и технологии изготовления клапана, - решена за счет совокупности следующих отличительных признаков: корпус выполнен в виде гильзы с внутренним диаметром, соответствующим наружному диаметру поршня, крышка с закрепленным в ней седлом имеет выступ с канавкой и уплотнительным кольцом в ней, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру гильзы; с противоположной стороны к гильзе присоединена вторая крышка с выступом, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру гильзы, с канавкой и уплотнительным кольцом на нем, с центральным отверстием, диаметр которого равен наружному диаметру цилиндрического клапана, с канавками с уплотнительными кольцами в крышке в области центрального отверстия, с периферийными отверстиями под резьбовые соединения, расположенными коаксиально с отверстиями в крышке с седлом и во фланцах; резьбовые соединения выполнены в виде шпилек, установленных в коаксиально расположенных периферийных отверстиях в крышках и фланцах с гайками на концах шпилек.
Данная совокупность отличительных признаков не обнаружена при проведении патентно-информационного поиска, следовательно, полезная модель соответствует критерию "новизна".
На фиг. 1 показано продольное сечение пневматического прямоточного клапана с торцевым уплотнением в закрытом состоянии.
На фиг. 2 показано продольное сечение пневматического прямоточного клапана с торцевым уплотнением в открытом состоянии.
На фиг. 3 показано продольное сечение пневматического прямоточного клапана с кольцевым уплотнением в седле в закрытом состоянии клапана.
На фиг. 4 показан пневматический прямоточный клапан с корпусом в виде многогранника.
a
а
а
а
Пневматический прямоточный клапан (фиг. 1-4) содержит: корпус 1 в виде гильзы 2 (цилиндрической гильзы 2а, фиг. 1-3, или многогранной гильзы 2b, фиг. 4); цилиндрический клапан 3 с закрепленным на нем поршнем 4, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру гильзы 2, делящим внутреннюю полость 5 на правую управляющую камеру 6 и левую управляющую камеру 7, соединенные каналами 8 и 8b соответственно в крышках 10 и 20 и с клапанами (не показаны) пневматической системы управления (не показана); пружину 9, поджимающую цилиндрический клапан 3 в направлении его закрытия; крышку 10 с отверстием 11, имеющим внутренний диаметр, равный наружному диаметру цилиндрического клапана 3, и с периферийными отверстиями 12 (фиг. 1, 3) для соединений 13 крышки 10 с корпусом 1, имеющую выступ 14, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру гильзы 2 с канавкой 15 и уплотнительным кольцом 16 в выступе 14; закрепленное в крышке 10 седло 17 с отверстиями 18 на его периферии для протекания газа, с установленным в нем уплотнительным кольцом 19 (фиг. 1-3), взаимодействующим с цилиндрическим клапаном 3 в закрытом положении (фиг. 1, 3); присоединенную с противоположной стороны к гильзе 2а вторую крышку 20 с выступом 21, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру гильзы 2, с канавкой 22 и уплотнительным кольцом 23 на нем, с центральным отверстием 24, диаметр которого равен наружному диаметру цилиндрического клапана 3, с канавками 25 с уплотнительными кольцами 26 и 27 в крышке 20 в области центрального отверстия 24, с периферийными отверстиями 28 под резьбовые соединения 13, расположенными коаксиально с отверстиями 12 в крышке 10; присоединенные к прямоточному клапану входной фланец 29 и выходной фланец 30 соответственно с входным патрубком 31 и выходным патрубком 32 для пневмотрубопровода (не показан), каждый с центральным отверстием 33 и 34, диаметр которых не менее диаметра внутреннего отверстия 35 цилиндрического клапана 3 и с периферийными отверстиями 36 и 36b для резьбовых соединений, выполненных в виде шпилек 13, установленных в коаксиально расположенных периферийных отверстиях 12, 28, 36 и 36b с гайками 13 на концах шпилек 13.
В исходном состоянии (фиг. 1, 3) прямоточный клапан закрыт; при подаче воздуха под давлением в правую управляющую камеру 6 (фиг. 1) цилиндрический клапан 3, преодолевая силу пружины 9 и давление воздуха, вытесняемого из левой управляющей камеры 7, перемещается влево, образуя кольцевой зазор 37 (фиг. 2) между торцами клапана 3 и седла 17; воздух через кольцевой зазор 37 и отверстия 18 на периферии седла 17 поступает через выходной патрубок 32 к потребителю. Подачей воздуха в правую управляющую камеру 6 или сбросом воздуха из нее регулируют величину кольцевого зазора 37 и перепад давления воздуха между входным патрубком 31 и выходным патрубком 32.
Для ускорения закрытия цилиндрического клапана 3 можно подавать воздух в левую камеру 7 при выпуске воздуха из правой камеры 6.
max
max
Для уменьшения сопротивления течению воздуха через кольцевой зазор 37 между торцами цилиндрического клапана 3 и седла 17 максимальный ход h поршня 4 превышает половину радиуса г внутренней поверхности цилиндрического клапана 3 (фиг. 2): h>r/2.
а
а
а
Конструкция пневматического прямоточного клапана (фиг. 1-4) проще известных конструкций прямоточных клапанов, так как в ней вместо корпуса сложной конструкции используется гильза 2, изготовленная из трубы (например, из заготовки пневмоцилиндра [http://books.camozzi.com/8.5RU/]) с внутренним калиброванным отверстием, и крышки 10 и 20 с выступами 14 и 21, наружный диаметр которых соответствует внутреннему диаметру гильзы 2 или 2b для обеспечения соосности гильзы 2 или 2b и крышек 10 и 20, а также шпильки 13 (по меньшей мере, четыре), стягивающие гильзу 2 (фиг. 1-3) или 2b (фиг. 4), крышки 10 и 20 и фланцы 29 и 30 с силой, превышающей силу, создаваемую давлением воздуха на выступы 14 и 21 крышек 10 и 20 (условие нераскрытия стыков).
Такая конструкция позволяет упростить технологию изготовления пневматического прямоточного клапана, снизить трудоемкость его изготовления и стоимость.