КРАН С РАЗГРУЗКОЙ

Заявляемое техническое решение относится к технике, используемой в системах высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), а именно к кранам с плоской золотниковой шайбой, применяемым в тех случаях, когда переключение потоков осуществляется при отсутствии давления в магистрали.
Известен кран с плоской золотниковой шайбой, которая прижимается к плоскости крышки силой, обеспечивающей контактное давление между шайбой и крышкой крана выше рабочего давления жидкости (Патент США №6453946, МПКП6К 11/074; F16R 25/00, приоритет от 10.03.2000, опубликовано 01.11.2001).
Недостатками известного крана является износ поверхностей трущихся деталей, происходящий потому, что во время переключения, т.е. поворота шайбы относительно крышки крана, между шайбой и крышкой крана сохраняется контактное давление выше рабочего давления жидкости. Частично проблема износа рабочих поверхностей решается применением специально разрабатываемых материалов и дорогостоящих технологий, однако это резко увеличивает стоимость изделия.
Ставилась задача разработать кран, который позволял бы во время переключения, т.е. поворота шайбы относительно крышки крана, снимать (уменьшать) усилие, прижимающее шайбу к крышке крана.
Поставленная задача решается тем, что кран с разгрузкой, содержащий корпус, ротор, размещенную на нем коммутирующую шайбу, крышку с присоединительными отверстиями, пружины, прижимающие шайбу к крышке с присоединительными отверстиями, и приводной двигатель, дополнительно содержит размещенную между приводным двигателем и ротором кулачковую втулку, имеющую профилированную поверхность с упором в конце профиля.
Технический эффект полезной модели заключается в том, что заявляемый кран с разгрузкой позволяет осуществлять переключение без прижимного усилия, а затем усилие прижима восстанавливать, это радикально решается вопрос долговечности рабочих поверхностей коммутирующих элементов, а также позволяет отказаться от дорогостоящих материалов, что снижает стоимость изделия.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема крана, где 1 - коммутирующая шайба, 2 - крышка с присоединительными отверстиями, 3 - пружины, 4 - ротор, 5 - корпус, 6 -кулачковая втулка, 7 - шар, 8 - обойма упорного подшипника, соединенная с ротором, 9 - упорный подшипник, 10 - муфта, 11 - приводной двигатель. На фиг.2 представлена рабочая поверхность коммутирующей шайбы прототипа после испытаний со следами износа. На фиг.3 представлена рабочая поверхность коммутирующей шайбы заявляемой полезной модели после проведенных испытаний с отсутствием следов износа.
Работа заявляемой полезной модели осуществляется следующим образом.
Осевое усилие от пружин 3, опертых через упорный подшипник 9 на корпус 5, через ротор 4 передается на коммутирующую шайбу 1, обеспечивая герметичность между рабочими поверхностями коммутирующей шайбы и крышки с присоединительными отверстиями 2. Приводной двигатель 11 через муфту 10 соединен, например, шлицевым соединением, с кулачковой втулкой 6, имеющей профилированную поверхность с упором в конце профиля. В заявляемой полезной модели в первой части цикла переключения вращается кулачковая втулка 6. По профилированной поверхности кулачковой втулки и рабочей поверхности обоймы 8 упорного подшипника прокатываются шары 7 до упоров в конце профиля втулки и через обойму 8 упорного подшипника, соединенную с ротором, производят осевое перемещение ротора относительно базовой поверхности кулачковой втулки, опертой на корпус 5 через упорный подшипник 9, тем самым сжимая тарельчатые пружины 3, т.е. снимая прижим коммутирующей шайбы 1 к крышке с присоединительными отверстиями 2. При этом обойма 8 упорного подшипника блокируется относительно кулачковой втулки 6 и начинает вращаться с ней заодно. Происходит поворот ротора 4 вместе с кулачковой втулкой 6, осуществляя переключение коммутирующей шайбы 1. После переключения выполняется завершающая часть цикла - возвращение пружин в исходное состояние, т.е. пружины опять прижимают коммутирующую шайбу 1 к крышке с присоединительными отверстиями 2. Эта часть цикла выполняется за счет вращения приводного двигателя 11 в обратную сторону на определенный угол.
Были проведены сравнительные испытания крана с разгрузкой изготовленного по заявляемой полезной модели, и имеющегося в наличии крана с плоской золотниковой шайбой, который был выбран в качестве прототипа, при одинаковых рабочих давлениях.
При испытаниях прототипа после 60 тысяч циклов переключений появились нарушения работы крана, связанные с износом рабочей поверхности шайбы. Контрольная разборка показала износ рабочей поверхности коммутирующей шайбы и забитость ее пазов продуктами износа. На фиг.2 представлена рабочая поверхность коммутирующей шайбы прототипа после испытаний, на которой четко видны следы износа.
После 200 тысяч циклов переключений работоспособность крана заявляемой полезной модели сохранилась в полной мере. На фиг.3 представлена рабочая поверхность коммутирующей шайбы заявляемой полезной модели после проведенных испытаний, на которой отсутствуют следы износа.
Преимущества заявляемой полезной модели, а именно крана с разгрузкой, заключается в том, что он позволяет осуществлять переключение без прижимного усилия, а затем усилие прижима восстанавливать. Это радикально решает вопрос долговечности рабочих поверхностей коммутирующих элементов. Увеличение долговечности коммутирующих элементов позволяет отказаться от дорогостоящих материалов, что снижает стоимость изделия.