КЛАПАН (ВАРИАНТЫ)
VALVE (VERSIONS)

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам, предназначенным для выполнения многократных срабатываний. Изобретение обеспечивает демпфированное закрытие затвора и уменьшает засорение его уплотнительных поверхностей посторонними частицами. Использование изобретения позволяет уменьшить утечку через уплотнение затвора, увеличить ресурс его работы, а также снизить гидравлический удар в подводящих магистралях после закрытия клапана. Изобретение может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике, в том числе при эксплуатации в условиях высоких рабочих давлений и криогенных температур.
Известно уплотнительное соединение с упругой кромкой (патент RU 2467231, кл. F16J 15/04, F16K 1/14) содержащее жесткий сферический запорный орган с сильфонным элементом, седло и ограничительное кольцо.
Недостатками данного уплотнительного соединения с упругой кромкой являются невозможность применения в условиях ударной посадки затвора на седло при выполнении многократных срабатываний и некоторая сложность изготовления.
Известен затвор пневмоклапана (патент RU 2459128 кл. F16K 1/36, F16K 1/46, F16K 25/00) содержащий корпус, седло корпуса, клапан, уплотнитель, подвижное уплотнение, упругие элементы и упор.
Недостатками указанной конструкции затвора пневмоклапана является невозможность ее использования в условиях криогенных температур и возможность засорения уплотнения затвора при выполнении многократных срабатываний клапана.
Известен затвор клапана (патент RU 2143625 кл. F16K 1/36) содержащей корпус с седлом, поршень с запорным выступом, втулку с отбортовкой, канал. Недостатком указанной конструкции затвора клапана является невозможность ее использования в условиях криогенных температур.
Известен нормально закрытый электромагнитный клапан (патент США 8678341 В2 кл. F16K 31/02, F16K 31/12), содержащий корпус, электромагнит, якорь, затвор, пружину, поршень и демпферную камеру. Недостатком электромагнитного клапана является возможность засорения затвора при выполнении многократных срабатываний клапана.
Наиболее близким к изобретению является конструкция клапана содержащая корпус с входным и выходным патрубками, седло корпуса, затвор, уплотнение, обойму, ребра обоймы, оболочку наружную, козырек оболочки, фильтрующий элемент (патент RU 2615609, кл. F16K 25/02).
Недостатками указанного клапана, является сложность конструкции, вызванная, в том числе необходимостью обеспечения малого зазора между седлом корпуса и наружной оболочкой, а также отсутствие демпфированной посадки затвора на седло корпуса.
Задачей предполагаемого изобретения является упрощение конструкции клапана, увеличение ресурса работы затвора клапана за счет его демпфированного закрытия, а так же уменьшения засорения уплотнительных поверхностей затвора посторонними частицами.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известном клапане, состоящем из корпуса с внутренней проточкой, седлом корпуса, входным и выходным патрубками, а также затвора, уплотнения, обоймы и фильтрующего элемента согласно изобретению во внутреннею проточку установлены упругий элемент, поджимной элемент и втулка с седлом и отверстием, при этом на наружном и внутреннем диаметре втулки с седлом выполнены уплотнительные элементы, а в обойме выполнен внутренний канал. Внутренняя проточка с помощью отверстия сообщается с входным патрубком. Канал в обойме выполнен таким образом что, при контакте обоймы с втулкой с седлом сообщение входного и выходного патрубков осуществляется через зазор между уплотнением и седлом корпуса и внутренний канал обоймы. Во внутреннем канале, выполненным в обойме установлен фильтрующий элемент. Упругий элемент выполнен в виде волновой пружины.
Вторым вариантом клапана поставленная задача решается тем, что в известном клапане, состоящем из корпуса с внутренней проточкой, седлом корпуса, входным и выходным патрубками, а также затвора, уплотнения, обоймы и фильтрующего элемента согласно изобретению на торце обоймы выполнен выступ, во внутреннею проточку установлены упругий элемент, поджимной элемент и втулка с седлом и отверстием, при этом на наружном и внутреннем диаметре втулки с седлом выполнены уплотнительные элементы.
При контакте выступа, выполненного в обойме с втулкой с седлом сообщение входного и выходного патрубков осуществляется через внутреннею проточку и отверстие. На торце втулки с седлом по месту выполнения отверстия установлен фильтрующий элемент. Упругий элемент выполнен в виде волновой пружины.
Предлагаемый клапан по первому варианту представлен на фиг. 1-3, по второму варианту на фиг. 4-6, где:
1 - корпус;
2 - внутренняя проточка;
3 - полость со стороны входного патрубка;
4 - отверстие;
5 - седло корпуса;
6 - затвор;
7 - уплотнение;
8 - обойма;
9 - фильтрующий элемент;
10 - втулка с седлом;
11 - уплотнительные элементы;
12 - поджимной элемент;
13 - упругий элемент;
14 - внутренний канал;
15 - выступ;
А - седло втулки.
Клапан состоит из корпуса 1 с внутренней проточкой 2, полости со стороны входного патрубка 3, отверстия 4 и седла корпуса 5, а также затвора 6, уплотнения 7, обоймы 8, фильтрующего элемента 9, втулки с седлом 10, уплотнительных элементов 11, поджимного элемента 12, упругого элемента 13, внутреннего канала 14 (фиг. 1-3) и выступа 15 (фиг. 4-6).
Клапан представленный на фиг. 1-3 работает следующим образом. В исходном положении клапан открыт (фиг. 1) расход компонента из входного патрубка 3 поступает в выходной патрубок корпуса 1 проходя между седлом корпуса 5 и обоймой 8. При подаче команды на закрытие клапана затвор 6 сначала перемещается до посадки обоймы 8 на седло А, втулки с седлом 10 (фиг. 2), в результате между седлом корпуса 5 и уплотнением 7, перемещается, прошедший по "Г- образному" каналу 14 между ребрами обоймы 8, предварительно очищенный через фильтрующий элемент 9 компонент. Это снижает вероятность попадания посторонних частиц под уплотнение 7 в момент посадки затвора 6 на седло корпуса 5, при этом за счет направленного движения потока рабочей среды очищая уплотнение 7 и седло корпуса 5 от посторонних частиц, попадание которых на уплотнительные поверхности возможно при открытом клапане.
Дальнейшее перемещение затвора 6 до посадки уплотнения 7 на седло корпуса 5 (фиг. 3) происходит совместно с втулкой с седлом 10. Это уменьшает скорость перемещения затвора 6, демпфируя его посадку на седло корпуса 5, поскольку для перемещения втулки с седлом 10 во внутренней проточке 2 необходимо вытеснение рабочего тела из этой проточки через отверстие 4 и деформация упругого элемента 13. Демпфированное перемещение затвора 6 в конце рабочего хода позволяет уменьшить динамические нагрузки на уплотнительные поверхности затвора 6, а также снизить гидравлический удар в подводящих магистралях.
После начала перемещения втулка с седлом 10 перестает контактировать с поджимным элементом 12. При открытии клапана под действием усилия от упругого элемента 13 она перемещается обратно до контакта с торцом поджимного элемента 12.
Клапан, представленный на фиг. 4-6 работает по конструктивной схеме аналогичной клапану, представленному на фиг. 1-3, при этом после посадки выступа 15 на седло А обоймы 8 между седлом корпуса 5 и уплотнением 7, перемещается предварительно очищенный с помощью фильтрующего элемента 9 компонент, вытесняемый из внутренней проточки 2 через отверстие 4.