Клапан обратный

Полезная модель относится преимущественно к запорной арматуре систем водоснабжения и гидравлики, в частности, к конструкции обратного клапана, устанавливаемого в каналах с движущейся жидкостью.
Известна конструкция обратного клапана (см. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/Под ред. М.О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.: ил.) - [1], состоящего из корпуса, седла и запирающего элемента. При «прямом направлении» потока жидкости эта конструкция обратного клапана под напором жидкости открывается и пропускает поток через себя, а при движении жидкости в «обратном направлении» перекрывает проходное сечение гидролинии.
Однако эта конструкция [1] имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в открытом положении обратного клапана его запирающий элемент существенно уменьшает площадь проходного поперечного сечения (в некоторых случаях до 30%) и от этого возрастают потери напора (давления), что приводит к увеличению энергетических затрат на прокачку жидкости.
Известна трубопроводная арматура, в том числе обратные клапаны и обратные затворы, применяемые в частности в трубопроводах систем отопления, теплоснабжения, водоснабжения (см. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. - 4-е изд., доп. и перераб. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. Отд-е, 1982. - 672 с., ил.) - [2], оказывают существенное гидравлическое сопротивление текущей жидкости.
Известен обратный клапан (см. Патент РФ 2300686, МПК С2 F16K 15/03. Приоритет от 10.06.2007. Описание патента.) - [3], содержащий крышку и корпус с закрепленным в нем соосно продольному каналу седлом и тарелку, смонтированную на поворотном относительно оси рычаге. В седле коаксиально размещена уплотнительная втулка, взаимодействующая при закрытом клапане своим уплотнительным полем с ответным полем тарелки, причем ось поворотного рычага установлена в проушинах хомута, охватывающего уплотнительную втулку, и помещена между бобышками корпуса.
Недостатком [3] является наличие зон расширения и сужения проходного сечения канала клапана и то, что проходное сечение канала клапана загромождается плохообтекаемым тарелкой, что вызывает большое гидравлическое сопротивление при протекании жидкости через клапан.
В открытом положении клапана, то есть при размещении тарелки с рычагом в пространстве под крышкой клапана его проходное сечение практически полностью открыто для потока жидкости, но в таком положении обратный поток жидкости не может прижать тарелку к втулке седла, то есть клапан автоматически не закрывается.
В рабочем приоткрытом положении тарелка клапана [3] создает существенное гидравлическое сопротивление, так как тарелка является плохообтекаемым телом.
Итак, недостатком [3] является, во-первых, наличие зон расширения и сужения проходного сечения канала клапана при открытом и полуоткрытом состоянии, во-вторых, что проходное сечение канала клапана загромождается плохообтекаемым тарелкой при полуоткрытом положении, что вызывает большое гидравлическое сопротивление при протекании жидкости через клапан, в-третьих, клапан автоматически не закрывается обратным потоком жидкости, в-четвертых, клапан имеет большое количество деталей и большую массу.
Известен обратный клапан (см. Патент РФ 2177576, МПК С2 7F16K 15/06. Приоритет от 21.03.2000. Описание патента.) - [4], содержащий корпус, входной и выходной патрубки, запорную тарель, подпружиненную в сторону закрытия и установленную с возможностью перемещения на направляющем штоке демпферного устройства, расположенного внутри корпуса соосно ему, отличающийся тем, что в торцах демпферного устройства выполнены отверстия, сообщающие соответствующие полости демпферного устройства с полостью корпуса, само демпферное устройство снабжено трубопроводами с вентилями для попеременных сбросов газа (воздуха) из полостей демпферного устройства или подач в них сжатого газа (воздуха) извне, причем проходные сечения указанных трубопроводов больше проходных сечений упомянутых отверстий демпферного устройства.
Недостатком [4] является сложность конструкции, наличие пружины, наличие подшипников, а также наличие зон расширения и сужения проходного сечения канала клапана и то, что проходное сечение канала клапана загромождается плохообтекаемыми деталями, что вызывает большое гидравлическое сопротивление при протекании жидкости через клапан.
Целью полезной модели является обратный клапан с наименьшим перекрытием проходного поперечного сечения и вследствие этого наименьшим значением гидравлического сопротивления движению жидкости.
Цель достигается тем, что обратный клапан, состоит из тарели с поперечным сечением в виде профиля крыла, из вала, расположенного горизонтально поперек потока жидкости ниже оси симметрии трубы, и на котором с возможностью вращения закреплена тарель, из нижнего и верхнего седел, закрепленных на внутренней стенке трубы, из стержня, расположенного горизонтально поперек потока жидкости между горизонтальным валом и центром тяжести поперечного сечения профиля тарели, причем при движении потока жидкости справа налево тарель опирается на верхнее и нижнее седла с уплотнениями, а при движении потока жидкости слева направо тарель опирается на стержень, расположенный горизонтально поперек потока жидкости между горизонтальным валом и центром тяжести поперечного сечения профиля тарели.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется схемой, представленной на фигуре, где 1 - тарель (в горизонтальном положении), 2 - вал горизонтальный (в виде упора для тарели), 3 - стержень (закреплен горизонтально), 4 - вертикальное положение тарели, 5 - седло верхнее (в виде полукольца с уплотнением), 6 - седло нижнее (в виде полукольца с уплотнением), 7 - труба.
Устройство работает следующим образом. Поворотный запирающий элемент в виде тарели 1 в своей узкой хвостовой части закреплена с возможностью вращения на валу 2, расположенным горизонтально поперек потока жидкости ниже оси симметрии трубы, поэтому при установке обратного клапана в горизонтальных каналах или трубах, собственная сила тяжести тарели стремится повернуть ее в горизонтальное положение до упора на горизонтальный стержень 3, расположенный поперек потока жидкости между горизонтальным валом 2 и центром тяжести поперечного сечения профиля тарели.
При движении жидкости в «прямом направлении» в трубе (слева направо на фиг. 1) на тарель 1, имеющую поперечное сечение в виде профиля крыла, действуют сила давления жидкости и сила тяжести самого элемента, которые поворачивают ее из вертикального положения 4 в горизонтальное положение 1, то есть до упора на горизонтальный стержень 3. В этом положении тарель 1 не перекрывает проходное сечение трубы и оказывает небольшое по сравнению с аналогами гидравлическое сопротивление движению жидкости, т.к. тарель имеет хорошо обтекаемую форму крыла, а также находится в горизонтальном положении.
При «обратном направлении» потока жидкости в трубе (справа налево на фиг. 1) на тарели 1, имеющей поперечное сечение в виде профиля крыла, возникает результирующая сила давления жидкости, которая, преодолевая силу тяжести, поворачивает тарель из положения 1 в положение 4, т.е. до упора на верхнее седло 5 и нижнее седло 6. В закрытом положении тарель 1 перекрывает проходное сечение трубы и удерживается силой давления жидкости и при необходимости может быть дополнен пружиной или рычажно-грузовым механизмом, находящимися за пределами трубы с движущейся жидкостью.
Использованные источники
1. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/Под ред. М.О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.: ил.
2. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. - 4-е изд., доп. и перераб. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. Отд-е, 1982. - 672 с., ил.
3. Патент РФ 2300686, МПК С2 F16K 15/03. Приоритет от 10.06.2007. Описание патента.
4. Патент РФ 2177576, МПК С2 7F16K 15/06. Приоритет от 21.03.2000. Описание патента.