Обратный клапан

Полезная модель относится к быстродействующим гидравлическим предохранительным устройствам и может быть использована для высокочувствительных систем с предотвращением перетекания жидкости из полости высокого в полость низкого давления.
Известен обратный клапан, содержащий корпус с жесткими уплотнительными участками, поворотного органа и седла. Жесткие уплотнительные участки корпуса выполнены в виде расположенных по периферии двусторонних конусных выступов. Малые основания конусов направлены в противоположные стороны. Запорный орган представляет собой круглый эластичный диск, состоящий и периферийного и центрального участков. Периферийный участок выполнен в виде кольца. Профиль кольца в продольном сечении имеет вид прямоугольного треугольника с обращенной к центру гипотенузой. Центральный участок выполнен в виде сегмента шара, армированный со стороны основания металлической пластинкой. Периферийный участок плавно соединен с центральным перемычкой ограниченной ширины. Толщина перемычки уменьшается от оси ее симметрии к краю. Корпус на внутренней поверхности со стороны входа жидкости снабжен расточкой. Форма расточки адекватна продольному сечению периферийного участка. Седло выполнено ступенчатым с диффузорным участком на входе. Патент Российской Федерации на изобретение № 2244864, МПК F16K 15/14, 20.01.2005.
Недостатками данного обратного клапана являются сложность конструктивной реализации, что обуславливает высокую трудоемкость его изготовления. Кроме того, боковые перемещения запорного элемента - диска могут привести к негерметичному закрытию клапана из-за несовпадения отпечатка на эластичном элементе с седлом, что снижает эффективность обратного клапана и ограничивает область его применения.
Известен обратный клапан, содержащий корпус клапана, затвор и каналы гидравлической связи. Затвор закреплен на оси и выполнен в виде гибкого эластичного кольца. Внутри корпуса клапана выполнены: на торце кольцевой паз для взаимодействия с кольцевым выступом гибкого эластичного затвора, а на внутреннем диаметре - выточка. В последней установлен стабилизатор с конической поверхностью и каналами гидравлической связи. Стабилизатор взаимодействует с одной стороны с затвором, а с противоположной стороны через предохранительное упругое уплотнительное кольцо с торцевой поверхностью соединения. Патент Российской Федерации на изобретение № 2250406, МПК F16K 15/14, 20.04.2005.
В описании указанного изобретения представлена конструкция обратного клапана, содержащего корпус с отверстием, крышку с отверстием и запорный элемент - эластичный затвор, расположенный между отверстием корпуса и отверстием крышки. При этом необходимость установки эластичного затвора в кольцевые пазы конструкции клапана и наличие стабилизатора, предотвращающего выход эластичного затвора из кольцевых пазов и служащего ограничителем эластичного затвора, усложняет конструкцию обратного клапана и повышает трудоемкость его изготовления.
Известен обратный клапан, содержащий корпус, два штуцера, в каждом из которых выполнено отверстие, и эластичный затвор, расположенный между отверстиями штуцеров с возможностью свободного перемещения между ними. Эластичный затвор выполнен в виде шарика диаметром, минимум в 1,2 раза превышающим диаметр наибольшего из отверстий. Одно из отверстий дополнительно содержит паз прямоугольной формы. Патент Российской Федерации на полезную модель № 207376, МПК F16K 15/14, 26.10.2021. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком указанного обратного клапана является повышенная трудоемкость изготовления и ограниченная область применения ввиду невысоких эксплуатационных свойств. Устройство клапана не позволяет выполнить весь исполнительный узел, представляющий собой связку «запорный элемент - опорные поверхности штуцера», из одного полимерного композита, поскольку опорные поверхности сформированы в штуцерах, которые зачастую изготавливаются из высокопрочной нержавеющей стали.
Задачей полезной модели является создание обратного клапана, имеющего простую конструкцию и обладающего высокими эксплуатационными свойствами благодаря изготовлению внутренних исполнительных элементов из полимерного композитного материала, что позволит снизить трудоемкость изготовления обратного клапана, а также позволит осуществлять замену внутренних исполнительных элементов в случае необходимости, что одновременно позволит существенно расширить область его применения.
Техническим результатом является снижение трудоемкости изготовления обратного клапана.
Технический результат достигается тем, что обратный клапан содержит корпус, два штуцера, в каждом из которых выполнено отверстие, запорный элемент, расположенный между отверстиями штуцеров с возможностью свободного перемещения между ними, паз прямоугольной формы, образующий периферийные зоны для перетекания жидкости на выход обратного клапана, в каждом из двух штуцеров закреплены вкладыши, на которых сформированы опорные поверхности для запорного элемента, при этом запорный элемент и вкладыши изготовлены из прессматериала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен обратный клапан в разрезе, где
1 - корпус;
2, 3 - штуцеры;
4 - запорный элемент;
5, 6 - вкладыши.
На фиг. 2 схематично показано положение запорного элемента 4 при прямом и обратном токе жидкости.
На фиг. 3 схематично показано отверстие вкладыша 5 в аксонометрической проекции с пазом А, посредством которого формируют периферийные зоны для свободного перетекания жидкости из полости низкого давления P2 (со стороны отверстия В) в полость высокого давления P1 (в сторону отверстия Б).
Обратный клапан содержит металлический корпус 1, на котором закреплены штуцеры 2 и 3 для восприятия давления жидкости P1 и P2, соответственно, и запорный элемент 4 сферической формы (фиг. 1), изготовленный из прессматериала.
С целью улучшения эксплуатационных свойств обратного клапана, в штуцерах 2 и 3 закреплены вкладыши 5 и 6 соответственно. Внутренняя опорная поверхность Д каждого из вкладышей выполняет роль седла (опорная поверхность) для запорного элемента 4. Размер Е между опорными поверхностями Д подбирают посредством вкладышей 5 и 6 в каждом конкретном случае таким образом, чтобы запорный элемент 4 имел возможность свободно перемещаться внутри полости. Свободное перемещение и высокие свойства обтекаемости запорного элемента 4 обусловлены его сферической формой и отсутствием его закрепления внутри между отверстием Б штуцера 2 и отверстием В штуцера 3.
С целью снижения трудоемкости изготовления обратного клапана за счет возможности изготовления внутренних исполнительных элементов из полимерного композитного материала опорные поверхности Д для запорного элемента 4 выполнены на вкладышах 5 и 6. Это позволяет изготовить исполнительный узел, представляющий собой связку «запорный элемент - опорные поверхности», из прессматериала, снизив трудоемкость, а также улучшить эксплуатационные свойства обратного клапана - осуществить в дальнейшем быструю замену исполнительного узла или в случае необходимости изменить гидравлические свойства клапана в процессе его эксплуатации (например, изменить время срабатывания клапана при обратном токе жидкости). Вкладыши 5 и 6 могут быть выполнены, например, из резиновой смеси (эластичного композитного материала), что обеспечивает плотное прилегание запорного элемента 4 к внутренним опорным поверхностям Д каждого из вкладышей.
Размеры запорного элемента 4, а также конструктивные особенности вкладышей 5 и 6 подбирают исходя из значений давлений P1 и P2, а также требуемой скорости перетекания жидкости из полости низкого давления P2 в полость высокого давления P1 в каждом конкретном случае применения.
При установке данного обратного клапана в гидравлическую систему, обратный клапан разделяет ее объем на две полости, между которыми и осуществляется перетекание жидкости (фиг. 2).
Обратный клапан работает следующим образом.
Под действием тока жидкости со стороны отверстия В (на вход обратного клапана) в направлении отверстия Б (на выход обратного клапана) запорный элемент 4 отходит от опорной поверхности Д вкладыша 6 и ложится на опорную поверхность Д вкладыша 5 таким образом, что из-за наличия зазоров, образованных пазом А, жидкость может свободно перетекать на выход обратного клапана (через отверстие Б).
При аварийном воздействии ток жидкости со стороны отверстия В в направлении отверстия Б резко прекращается и на выходе обратного клапана образуется избыточное давление (полость высокого давления P1), которое сдвигает запорный элемент 4 к опорной поверхности Д вкладыша 6, перекрывая отверстие В и предотвращая перетекание через него жидкости (в полость низкого давления P2).
Трудоемкость изготовления обратного клапана снижена благодаря использованию вкладышей с опорными поверхностями, а также самого запорного элемента, изготовленных из прессматериала. Обратный клапан обладает высокими эксплуатационными свойствами и может быть использован при различных условиях гидравлических воздействий путем простой замены исполнительного узла (запорного элемента и вкладышей) с необходимыми для каждой конкретной задачи размерами и конфигурацией.
Кроме того, использование вкладышей для формирования опорных поверхностей запорного элемента, изготовленных из прессматериала (например, резиновой смеси), позволяет обеспечить более плотное прилегание запорного элемента 4 к внутренним опорным поверхностям Д, повышая тем самым эксплуатационные свойства обратного клапана в гидравлических предохранительных системах.