АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН
AUTOMATIC VENTILATION VALVE

2
Данное техническое решение относится к предохранительным запорным клапанам, используемым в системах защиты и вентиляции помещений, в частности укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления воздушной среды, в которой находятся укрытия, а также внутри укрытия. Клапан предназначен преимущественно для защиты персонала от поражающего действия избыточного давления воздуха в укрытиях и помещениях, в частности, для перепуска воздуха из одного помещения в другое помещение в одном направлении при возникновении разности давлений в смежных помещениях. Клапан обеспечивает работу после воздействия на него ударных нагрузок 3g по трем перпендикулярным осям, 5g - по горизонтали и 10g - по вертикали, а также после кратковременного увеличения давления до 0,5 кг/см в зоне, расположенной за клапаном по ходу движения воздуха, и в случаях прохождения через клапан потока воздуха со скоростью до 30 м/с.
Техническое решение может быть также использовано в системах вентиляции зданий и сооружений.
Известны клапаны, предназначенные для перекрытия прохода текучих сред, в частности воздуха или жидкости, каждый из которых характеризуется наличием корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на корпусе с возможностью поворота в нем и прилегания к седлу корпуса, при этом тарель имеет средства ее поворота в корпусе (FR 2745057 A1, 22.08.1997; EP 0118230 A1, 12.09.1984; DE 4022825 A1, 28.02.1991; GB 498169 A, 04.01.1939; US 4856547 A1, 15.08.1989; WO 03001094 A 1,03.01.2003; WO 9520735 A1, 03.08.1995; JP 52-26061, 1973; RU 2248485 C1, 20.03.2005; RU 2386877 C2, 20.12.2009; RU 2374543 C1, 27.11.2009; RU 2388876 C2, 20.12.2009; RU 2032845 C1, 10.04.1995; RU 67231, 10.10.2007; RU 65602 U1, 10.08.2007; RU 2248485 C1, 20.03.2005; RU 2293239 C1, 10.02.2007; RU 2133923 C1, 27.07.1999; RU 2166143 C1, 27.04.2001).
Известен герметический вентиляционный клапан, содержащий корпус, в котором поворотно установлена тарель с проушиной, приводной вал и рычаг, жестко соединенный с валом, при этом средняя часть рычага шарнирно связана с проушиной тарели, между рычагом и тарелью последовательно установлены пружина сжатия и регулятор пружины, а на корпусе установлен электродвигатель, вал которого связан с валом клапана (RU 2386877 C2, 20.12.2009).
Известен клапан вентиляционный, характеризующийся наличием цилиндрического корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на двуплечем рычаге, средняя часть которого связана с тарелью осью посредством жестко закрепленной на центральной части тарели стойки, при этом между рычагом и тарелью установлена, по крайней мере, одна пружина, один конец которой зафиксирован на тарели ближе к ее периферийной части, а другой конец пружины зафиксирован на рычаге с противоположной стороны от стойки, при этом рычаг жестко установлен на валу, геометрическая ось которого смещена от оси соединения рычага с тарелью в горизонтальную сторону и смещена от геометрической оси тарели в вертикальную сторону таким образом, что вал расположен между осью соединения рычага со стойкой тарели и точкой крепления пружины к рычагу на виде сбоку, причем рычаг выполнен в виде удлиненного элемента с выемкой в нем в средней части, в которой расположен конец стойки и ось соединения рычага со стойкой (RU 2388876 C2, 20.12.2009).
Из известных технических решений близким по сущности и техническому результату к данному изобретению (аналогом) является затвор трубопроводной арматуры, характеризующийся наличием цилиндрического корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на двуплечем рычаге, средняя часть которого связана с тарелью осью посредством жестко закрепленной на центральной части тарели стойки, при этом между рычагом и тарелью установлена пружина, один конец которой зафиксирован на тарели ближе к ее периферийной части, а другой конец пружины зафиксирован на рычаге с противоположной стороны от стойки, при этом рычаг жестко установлен на валу, геометрическая ось которого смещена от оси соединения рычага с тарелью в горизонтальную сторону и смещена от геометрической оси тарели в вертикальную сторону таким образом, что вал расположен между осью соединения рычага со стойкой тарели и точкой крепления пружины к рычагу на виде сбоку (RU 2248485 C1, 20.03.2005).
Данное техническое решение имеет компоновку его элементов, которые не позволяют применить его в системах вентиляции помещений, в частности укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления окружающей воздушной среды, в которой находятся укрытия. Имеются в виду такие условия работы клапана, когда на его тарель действуют большие силы сжатия и отрыва. Такие условия работы клапана возникают, например, при взрывах большой мощности в окружающей воздушной среде, характерные тем, что сначала возникает избыточное давление воздуха, а затем оно сменяется возрастающим вакуумом. Расположение элементов клапана, таких как пружины, регулятор сжатия пружин, стойки, а также форма рычага выполнены таким образом, что в указанных тяжелых условиях работы они образуют собой значительные по суммарной площади поверхности, контактирующие с воздушной взрывной волной, что снижает герметичность клапана, его защищенность и надежность работы.
Из известных технических решений близким по сущности к данному изобретению является клапан избыточного давления для автоматического поддержания постоянного давления воздуха в смежных помещениях, который содержит цилиндрический корпус, шарнирно связанную с корпусом и расположенную в корпусе тарелку, которая связана с корпусом рычагом поворота, верхний конец рычага жестко связан с тарелкой, нижний конец рычага выполнен с подвижно установленным на нем противовесом, средняя часть рычага шарнирно связан с корпусом, при этом клапан выполнен с эксцентриковым прижимом тарелки к корпусу (RU 2374543 C1, 27.11.2009).
Данный клапан срабатывает при избыточном давлении в одном из помещений и автоматически поддерживает постоянное давление воздуха в смежных помещениях. Клапан обеспечивает возможность перепуска воздуха в противоположных направлениях, при этом клапан рассчитан для его установки в определенных системах воздухоснабжения помещений, к которым предъявляются стандартные требования.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности автоматического срабатывания клапана при перепускании через него воздуха из одного помещения в другое в одном направлении, а также повышение чувствительности клапана и точности его настройки.
Технический результат получкен автоматическим вентиляционным клапаном, характеризующимся тем, что он содержит основание с центральным в нем отверстием, на внутреннем торце основания выполнено седло, в котором с возможностью поджатия расположена тарелка, шарнирно закрепленная на оси на поворотном двуплечем рычаге, связанным с основанием, при этом рычаг одним своим концом шаровым соединением шарнирно связан с тарелкой, на другом конце рычага имеется полость, в отверстиях верхней и нижней стенок которой установлен регулировочный винт, взаимодействующий с противовесом, при этом противовес установлен на рычаге с возможностью перемещения относительно рычага, основание оснащено фланцем крепления клапана, фиксатором, установленным в кронштейне фланца, и вторым фиксатором в виде эксцентрика, установленного на оси, которая расположена в отверстиях указанного кронштейна и имеет выемку, в которой расположен первый фиксатор, причем с фланцем одним концом соединена пружина, другой конец которой связан с флажком второго фиксатора, рычаг связан с осью посредством винта, а винт расположен в указанном рычаге и упирается своим концом в углубление на оси.
Между рычагом и шаровым подшипником расположен диск, имеющий на нижней поверхности кольцевые канавки, в которых расположены выступы, выполненные на верхней поверхности тарелки, а диск оснащен штифтом, расположенным в гнезде тарелки для ограничения возможности ее поворота.
На фланце установлен отвес для проверки вертикальности установки клапана в проектном положении.
На фиг.1 показан автоматический вентиляционный клапан на виде сбоку;
На фиг.2 - клапан на виде спереди;
На фиг.3 - клапан без ограждения в горизонтальном положении;
На фиг.4 - клапан на виде сверху;
На фиг.5 - сечение А-А на фиг.4.
На фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.4.
На фиг.7 - сечение В-В на фиг.3.
На фиг.7 - сечение Г-Г на фиг.4.
На фиг.8 - сечение В-В на фиг.4.
На фиг.9 - место Е на фиг.1.
Нафиг.10 - клапан, вид Д на фиг.3.
Автоматический вентиляционный клапан содержит основание 1 (фиг.1) с центральным отверстием, внутренний торец которого является седлом, к которому прижимается тарелка 2 клапана, закрепленная посредством оси 3 на поворотном двуплечем рычаге 4. Рычаг 4 одним своим концом шарнирно соединен осью 5 (фиг.7) с фланцем 6 клапана. Фланец имеет средства его соединения со стеной помещения (не показаны). На другом конце рычага 4 (фиг.5) имеется полость, в которой расположена ось 5. В отверстиях верхней и нижней стенок полости рычага 4 расположен регулировочный винт 7 для регулировки положения противовеса 8 (фиг.2), который расположен с возможностью перемещения относительно рычага 4. Винт 7 имеет возможность вращаться, а противовес - перемещаться вдоль его оси. Основание 1 связано с фланцем 6 болтами 9. Болтами 10 (фиг.2) к фланцу 6 прикреплено ограждение 11 (фиг.1).
Клапан имеет фиксатор 12 (фиг.6), установленный в кронштейне 13 фланца 6. Фиксатор 12 служит для фиксации рычага 4 в транспортном положении. Клапан оснащен закрепленным на фланце 6 отвесом 14 (фиг.2) для проверки вертикальности установки клапана в проектном положении, а также вторым фиксатором 15 (фиг.3) для стопорения перемещении рычага 4 при повороте флажка 16 в крайнее правое положение. Второй фиксатор 15 выполнен в виде эксцентрика и установлен на оси 17, размещающейся в отверстиях кронштейна 13 фланца 6. Ось 17 имеет на поверхности выемку, через которую проходит фиксатор 12 (фиг.6), препятствуя возможному перемещению или повороту оси 17. Самопроизвольному повороту второго фиксатора 15 препятствует пружина 18 (фиг.3), один конец которой закреплен на фланце 6, а другой его конец - на флажке 16 второго фиксатора 15.
Ось 5 (фиг.5, 6 и 7) установлена на подшипниках 19, зафиксированных в гнездах кронштейна 13 фланца 6 крышками 20. Рычаг 4 связан с осью 5 посредством винта 21 (фиг.7), размещенного в указанном рычаге и упирающегося своим концом в углубление на оси 5, вследствие чего ось 5 и рычаг 4 поворачиваются в подшипниках 19 как одно целое. Тарелка 2 (фиг.1) установлена на оси 3 посредством шарового соединения 22 (фиг.8), которое зафиксировано в отверстии тарелки при помощи втулки 23 и пружинного кольца 24. Тарелка имеет возможность качаться в подшипнике относительно оси 3 и вследствие этого всегда устанавливается параллельно плоскости седла основания 1.
Ось 3 закреплена на рычаге 4 при помощи гайки 25 (фиг.1, 8). Между рычагом 4 и подшипником 22 находится диск 26, имеющий на нижней поверхности кольцевые канавки, в которых расположены выполненные на верхней поверхности тарелки 2 выступы, образуя лабиринт, препятствующий попаданию загрязнений в подшипник 22. Также диск 26 имеет штифт 27, который свободно заходит в соответствующее гнездо тарелки 2, ограничивая возможность ее поворота.
На поверхности седла выполнена кольцевая канавка 28 (фиг.9), в которой размещено уплотнение 29. На боковой стороне противовеса 8 нанесены риски, облегчающие настройку клапана.
Работает клапан следующим образом. Клапан устанавливают внутри строения таким образом, что мог закрывать или открывать сообщение между двумя изолированными помещениями, условно показанными на фиг.1 позициями 30 и 31. Помещения разделены стеной 32 строения, в окне 33 которой установлен клапан.
Для приведения клапана в рабочее состояние необходимо вывести фиксатор 12 (фиг.6) из соприкосновения с рычагом 4 во всем диапазоне качания и зафиксировать контргайкой. Второй фиксатор 15 должен находиться в свободном положении и не соприкасаться с рычагом 4, а флажок 16 (фиг.7) должен находиться в крайнем левом положении.
В начальный момент давление в помещениях 30 и 31 (фиг.1) одинаково. Ввиду того, что центр тяжести системы «тарелка - рычаг - противовес» находится несколько левее оси 5 (фиг.7) вращения рычага 4, то под действием силы тяжести возникает крутящий момент, поворачивающий рычаг 4 в направлении по часовой стрелке, в результате чего тарелка 2 оказывается прижатой к седлу основания 1, перекрывая воздухообмен между помещениями 30 и 31.
Условием срабатывания клапана является превышение давления в помещении 31 над давлением в помещении 30, которое может возникнуть как при росте давления в помещении 31, так и при разряжении в помещении 30.
В любом из этих случаев со стороны помещения 31 в направлении помещения 30 возникает сила давления на тарелку 2, которая вызывает на ней крутящий момент, направленный против часовой стрелки. При достижении определенной величины силы давления рычаг 4 поворачивается относительно оси 5 в направлении против часовой стрелки, а тарелка отходит от седла, обеспечивая проход воздуха из помещения с большим давлением в помещение с меньшим давлением.
После выравнивания давления воздуха в помещениях прекращается одностороннее действие давления воздуха на тарель, при этом рычаг 4 под действием силы тяжести возвращается в исходное положение, а тарелка 2 вновь перекрывает воздухообмен между помещениями.
Настройка величины давления, при которой происходит срабатывание клапана, осуществляется перемещением противовеса 8 при вращении винта 7, вследствие чего изменяется величина плеча силы тяжести системы «тарелка - рычаг - противовес» относительно оси вращения рычага 4.
Преимуществами данного клапана являются повышение надежности и стабильности работы, чувствительности клапана и точности настройки. Точность и чувствительность клапана достигаются благодаря более эффективной с точки зрения герметичности установки тарелки клапана в седле основания при монтаже клапана в окне стены строения и более тонкой регулировке положения противовеса относительно рычага винтом.