КЛАПАН ДОННЫЙ

Предполагаемая полезная модель относится к области конструктивных элементов клапанов и может быть использована в цистернах для транспортировки жидкой рабочей среды в процессе слива-наливки цистерны.
В процессе изготовления и эксплуатации донного клапана, закрепляемого на цистерне большое значение имеет обеспечение надежности срабатывания устройства. Для этого используется ручной дублирующий привод, который призван обеспечить эту операцию в случае отказа пневматического привода.
7
Известен донный клапан (см. RU, патент № 2179680 МПК F 16 K 27/07 от 10 апреля 2000г.), содержащий запорный элемент в виде полого цилиндра со штоком, соединенным кинематически с фасонным валом ручного привода. Днище запорного элемента выполнено с приливом с гнездом выполняющим функцию подпятника для штока. Кроме того, клапан снабжен устройством для фиксации запорного элемента в двух крайних положениях.
Недостаток клапана заключается в сложности конструкции, в его значительных массе и габаритов, которые обусловлены особенностью конструкции его привода.
Известен другой донный клапан с пневматическим приводом (см. патент США, МПК F 16 K 31/122, Н. КЛ. 251-63 от 22 августа 1975г.). Клапан содержит поршень, жестко закрепленный на основании посредствам штока с центральным каналом для подачи управляющего воздуха в надпоршневую замкнутую полость, образованную подвижно расположенным на поршне дном и стенками стаканообразного запорного элемента. На штоке расположена цилиндрическая винтовая пружина сжатия, один конец которой упирается в поршень, а другой в
отбортованную во внутрь кромку запорного элемента, поджимая его эластичным уплотнением к седлу в проходе клапана.
Недостаток пневмоприводного донного клапана заключается в сложности его конструкции, которая (сложность) обусловлена в частности тем, что запорный элемент выполнен составным и содержит полый цилиндр, крышку и уплотнительный элемент на торце полого цилиндра. Сопрягаемые цилиндрические поверхности запорного элемента, контактирующие с уплотнениями на неподвижном поршне и с поверхностью штока требуют жесткой соосности и минимальных допусков на обработку и должны быть обработаны с одной установки, т.е. изготовление клапана предполагает наличие на предприятии высокого уровня технологической подготовки и, следовательно, более значительные затраты и высокую себестоимость его изготовителя. Еще одним недостатком клапана является отсутствие в его конструкции ручного дублирующего привода, который является обязательным для условий его эксплуатации как донного клапана с пневмоприводом, устанавливаемого на автоцистерне для транспортировки нефтепродуктов.
Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности является донный клапан с пневмоприводом, описанный в заявке на изобретение РФ № 20003120777/06 (021965). Он выбран в качестве * прототипа заявляемой полезной модели. Указанный донный клапан с пневмоприводом содержит основание в виде плиты со сквозными отверстиями в проходе для прохождения среды в процессе слива-налива цистерны, поршень с уплотнением на наружной цилиндрической поверхности, соединенный жестко с основанием через шток, запорный элемент, выполненный в виде цилиндрического стакана, надетого на поршень с возможностью движения к седлу в проходе и обратно с образованием герметичной полости между дном запорного элемента и торцом поршня, сообщающейся через каналы в
штоке и основании с источником управляющей среды (сжатым воздухом), винтовую пружину сжатия, поджимающую запорный элемент к седлу в проходе основания, причем клапан снабжен дополнительно ручным дублирующим приводом и опорной плитой, установленной и закрепленной жестко относительно основания над запорным элементом параллельно его донной поверхности, причем винтовая пружина сжатия выполнена конической и установлена торцами между дном запорного элемента и опорной плитой, а ручной дублирующий привод выполнен в виде соединенных между собой кинематически приводного вала и запорного элемента посредством троса с возможностью наматывания его на приводной вал, причем последний соединен с основанием с возможностью поворота относительно своей геометрической оси. При этом опорная плита установлена соосно запорному элементу на расстоянии от него, не препятствующем его максимальному ходу при открытии прохода в клапане. Приводной вал установлен в радиальном отверстии, выполненном в основании, а ветви троса, соединенные с запорным элементом и приводным валом, ориентированы от них, соответственно к центральному и периферийному сквозным отверстиям, выполненным в опорной плите, в которых расположен трос.
Данное устройство обеспечивает процедуру слива-налива цистерны, однако обладает следующими недостатками.
Его конструктивное исполнение приводит к большим габаритам устройства, при изготовлении возникает необходимость в случае механической обработки использовать сложное фрезерование отверстий. Наличие ручного дублирующего привода с тросом в данном конструктивном исполнении приводит часто к перегибанию и разрыву троса. Кроме того, вся конструкция состоит из достаточно большого числа деталей, что также усложняет технологию изготовления.
Таким образом, в прототипе не обеспечивается технический результат, выраженный в повышении
надежности использования и уменьшении трудоемкости изготовления устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном донном клапане с пневмоприводом, содержащем основание в виде плиты со сквозным отверстием, поршень с уплотнением на наружной цилиндрической поверхности, соединенный жестко с основанием, запорный элемент, выполненный в виде цилиндрического стакана, надетого на поршень с возможностью движения к седлу в проходе и обратно с образованием герметичной полости между дном запорного элемента и торцом поршня, сообщающейся через каналы в основании с источником управляющей среды, винтовую пружину сжатия, поджимающую запорный элемент к седлу в проходе основания, ручной дублирующий привод, причем, винтовая пружина сжатия выполняет роль конической, приводной вал соединен с основанием с возможностью поворота относительно своей геометрической оси, винтовая пружина сжатия установлена между нижней частью поршня и упором толкателя, ручной дублирующий привод выполнен в виде приводного вала с жестко закрепленным кулачком в средней части, поршень дополнительно содержит опорные стойки, толкатель верхней частью закреплен в центре цилиндрического стакана с возможностью вертикального перемещения относительно поршня, жесткое соединение поршня с основанием выполнено в виде боковых болтовых соединений. Кроме того, соосно поршню установлено опорное кольцо, жестко связанное с о стойками, а основание через опорное кольцо связано с поршнем.
В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не обнаружено устройства аналогичного назначения, совпадающего с заявленной полезной моделью по совокупности существенных признаков с обеспечением указанного технического результата.
Таким образом, можно сделать вывод, что предполагаемая полезная модель представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым и промышленно применимым.
На приведенных чертежах иллюстрируется в качестве примера реализация предполагаемой полезной модели, подтверждающего возможность промышленного применения его при использовании всей совокупности признаков, где
на фиг.1 - общий вид клапана в разрезе (вариант 1), на фиг.2 - разрез А-А основания клапана,
на фиг.3 - общий вид клапана в разрезе (вариант 2). Донный клапан содержит основание 1, выполненное в виде плиты со сквозным отверстием в проходе для прохождения среды в процессе слива-налива цистерны 2, криволинейный патрубок 3, присоединенный соосно основанию 1 к цистерне 2 при помощи крепежа 4. Основание 1 в проходе снабжено уплотнительным эластичным седлом 5, на которое кромкой опирается запорный элемент 6, выполненный в виде цилиндрического стакана.
Расположение эластичного седла 5 на основании 1 в проходе клапана позволило упростить конструкцию запорного элемента 6 и клапана в целом, выполнить в виде цилиндрического стакана.
Во внутренней полости запорного элемента 6 соосно ему установлен поршень 7, соединенный с основанием 1 жестко через опорные колонки 8 с помощью болтового соединения 20 (фиг.3)-(вариант 2) и опорные стойки 9 с опорным кольцом 19 с помощью болтового соединения 20 (фиг.1)-(вариант 1). Поршень уплотнен своей наружной цилиндрической поверхностью герметично эластичным кольцом 10, а толкатель 11- эластичным кольцом 18 относительно внутренней цилиндрической поверхности запорного элемента 6 и образует герметичную полость «а». Она сообщается через канал «с» в опорной колонке 8 (фиг.3) и опорной стойки 9 (фиг.1) и канал «d» в основании
1 с источником управляющей среды - сжатым воздухом от автомобильного компрессора (на чертеже не показано).
Клапан снабжен центральным толкателем 11, жестко закрепленным посредством гайки 12 в центре запорного элемента 6 в виде цилиндрического стакана, совершающего возвратно-поступательное движение относительно поршня 7. Винтовая пружина 13 сжатия выполнена конической и установлена торцами между нижней частью поршня 7 и упором толкателя 11, на расстоянии от него, не препятствующим его максимальному ходу при открытии прохода в клапане.
Клапан снабжен также ручным дублирующим приводом, содержащим приводной вал 14, который посредством кулачка 15, жестко закрепленного на нем, воздействует на упор толкателя 11.
Приводной вал 14 установлен в радиальном отверстии «е» основания 1 и герметизированный эластичным кольцом 17 с возможностью поворота относительно своей оси на 180° при воздействии руки оператора на рукоятку 16, соединенную с валом 14, и кулачком 15, поднимающего толкатель 11. Вал 14 застопорен лыской на кулачке 15 от осевого перемещения относительно основания 1, герметично уплотнен в отверстии «d».
Клапан работает следующим образом.
В нормальном положении проход в клапане закрыт, т.е. запорный элемент 6 кромкой поджат пружиной 13 через центральный толкатель 11 к седлу 5 в проходе. Для открытия прохода в клапане подают управляющую среду (сжатый воздух) в полость «а» между поршнем 7 и дном запорного элемента 6 через канал «d» в основании 1 и канал «с» в опорной колонке 8 (фиг.3) и канал «Ь» опорной стойке 9 (фиг.1). Под действием избыточного давления воздуха запорный элемент, преодолевая усилие пружины 13 и гидростатическое давление столба жидкости в цистерне,
поднимается над седлом 5 в проходе, и жидкая среда через проход в основании 1 стекает в патрубок 3.
В аварийной ситуации, когда возникает необходимость открыть проход в клапане, используют ручной дублирующий привод. Для этого оператор поворачивает рукоятку 16 вала 14 на 180°, кулачок 15 жестко закрепленный на валу 14 поворачивается, поднимая центральный толкатель 11, жестко закрепленный с запорным элементом 6, преодолевая сопротивление пружины 13 и жидкой среды в цистерне 2. Запорный элемент 6 поднимается под седлом 5 в проходе основания 1 и жидкость выливается из цистерны через патрубок 3.
В качестве примера конкретного выполнения можно указать, что все детали данного устройства могут быть выполнены в условиях обычного машиностроительного предприятия. Основным материалом является сталь 40Х13. характерной особенностью является конструктивное исполнение основания в виде плиты с одним сквозным отверстием, которое можно получить без фрезерования. В конструкции ручного дублирующего привода отсутствие троса устраняет возможность его разрыва, что повышает надежность, как и конструктивного исполнение пружины, толкателя и опорных стоек.
Таким образом, как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности устройства по заявленной полезной модели позволяют обеспечить достижение указанного технического результата, выраженного в повышении надежности и уменьшении трудоемкости изготовления. Указанный технический результат не было возможности получить в прототипе из-за свойств, определяемых его совокупностью существенных признаков.