КЛАПАН С ВАКУУМНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть применена в пневмо- и гидротранспортирующих системах в качестве затвора для питателя или материалопровода.
Известно запорное устройство [1], содержащее корпус с входным и выходным патрубками, установленными соосно по нормали к его боковой поверхности, и проходному каналу, в котором размещен запорный орган, выполненный в виде двух эластичных мембран, защемленных фланцами корпуса, и источник управляющего давления.
Известное устройство обладает недостаточной надежностью в работе, что обусловлено несовершенством его конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известный клапан с вакуумным управлением [2], содержащий герметичный корпус со штуцером, подводящим вакуум, оппозитно расположенные в корпусе диафрагмы, закрепленные на корпусе и связанные с подвижными, подпружиненными рамками, и пережимаемый трубопровод, причем диафрагмы связаны с синхронно подвижными в параллельных плоскостях возвратно-поступательно и навстречу друг другу подпружиненными рамками, взаимодействующими с пережимаемым трубопроводом, и периодически раскрывающими его, при этом пружины выполнены коническими и в сжатом положении витки пружин уложены концентрически в одной плоскости.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием двух конических пружин, увеличенные габариты, а также необходимость в больших усилиях для пережима трубопровода.
Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, уменьшении габаритов и снижении механического усилия для пережима трубопровода достигается в предлагаемом клапане с вакуумным управлением, содержащем герметичный корпус со штуцером для подвода вакуума, с входным и выходным патрубками, диафрагмы, оппозитно расположенные на корпусе и связанные с расположенными внутри корпуса рамками, эластичный пережимаемый трубопровод, расположенный внутри корпуса соосно с входным и выходным патрубками, силовая пружина для воздействия на пережимаемый трубопровод посредством перемещения рамок одна относительно другой, тем, что силовая пружина выполнена с бочкообразной формой и установлена в одной из рамок с обеспечением фиксации ее положения по центральной оси корпуса.
При этом силовая пружина выполнена с обеспечением нелинейной зависимости упругой силы от величины сжатия.
Снижение габаритов и повышение надежности работы достигается также тем, что рамки расположены в параллельных направляющих пазах, выполненных внутри корпуса, а корпус выполнен с цилиндрической формой и с внешними кольцевыми ребрами жесткости, расположенных в ортогональных по отношению к центральной оси корпуса плоскостях.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен клапан с вакуумным управлением в трех проекциях;
- на фиг.2 показан предлагаемый клапан в изометрии;
- на фиг.3 а, b, с изображен клапан без корпуса в трех проекциях с подвижными рамками и бочкообразной пружиной.
Клапан с вакуумным управлением (фиг.1, 2) содержит герметичный корпус 1 со штуцером 2 для подвода вакуума, с входным 3 и выходным 4 патрубками, диафрагмы 5, оппозитно расположенные на корпусе 1.
Внутри корпуса 1 расположены рамки 6 и 7, прикрепленные соответственно к верхнему 8 и нижнему основаниям 9 посредством крепежных элементов 10, эластичный пережимаемый трубопровод 11, расположенный внутри корпуса 1 соосно с входным и выходным патрубками 3 и 4, силовая пружина 12 для воздействия на пережимаемый трубопровод 11 посредством перемещения рамок 6 и 7 одна относительно другой. Особенностью конструкции является то, что силовая пружина 12 выполнена с бочкообразной формой и установлена в одной из рамок 6 с обеспечением фиксации ее положения по центральной оси корпуса 1.
Фиксация положения пружины 12 обеспечивается посредством цилиндрических выступов 13.
Рамки расположены в параллельных направляющих пазах, выполненных внутри корпуса 1 (на чертежах не показаны).
Корпус 1 выполнен с цилиндрической формой и с внешними кольцевыми ребрами жесткости 14, расположенных в ортогональных по отношению к центральной оси корпуса 1 плоскостях.
Герметичный корпус 1, диафрагмы 5 и пережимаемый трубопровод 11 образуют герметичную конструкцию, в которой обеспечивается взаимное перемещение рамок 6 и 7, зажимающих пережимной трубопровод 11 под действием пружины 12.
Клапан работает следующим образом.
В исходном состоянии рамки 6 и 7 находятся в состоянии, показанном на фиг.3 a, b.
При создании через штуцер 2 с помощью внешней вакуумной системы (на чертежах не показана) вакуума в герметичном корпусе 1, по действием перепада давления внутри и снаружи герметичного корпуса 1 диафрагмы 5 прогибаются (втягиваются) внутрь герметичного корпуса 1, сжимая бочкообразную пружину 12 и перемещают подвижные рамки 6 и 7 навстречу друг другу, освобождая пережимаемый трубопровод 11. Под действием перепада давления, пережимаемый трубопровод 11 раскрывается, обеспечивая беспрепятственное протекание потока жидкой среды.
При снятии вакуума (уравнивании давления внутри корпуса 1 с давлением внешней среды) рамки 6 и 7 вновь раздвигаются под действием бочкообразной пружины 12 и трубопровод 11 вновь пережимается, останавливая поток жидкой среды.
Далее циклы повторяются необходимое количество раз.
Выполнение пружины 12 с нелинейной зависимости упругой силы от величины сжатия обеспечивает наилучшие условия для закрытия/открытия трубопровода 11. Пружина 12 обладает характеристиками, близкими к характеристикам цилиндрической пружины большой длины. При этом в сжатом состоянии она имеет значительно меньшие размеры по отношению к цилиндрической пружине за счет вхождения витка в виток. Бочкообразная форма пружины обеспечивает значительное сокращение габаритов клапана с сохранением необходимых рабочих функций.
Наличие одной бочкообразной пружины вместо двух конических в прототипе [2] уменьшает габариты и материалоемкость устройства.
Корпус 1, диафрагмы 5, рамки 6 и 7 выполняются из прочного пластика, работающего в широком диапазоне температур. Материал диафрагм 5 обладает упругими свойствами, обеспечивающими необходимую степень прогиба.
Бочкообразная пружина выполняется из прочной упругой стали.
Предлагаемый клапан с вакуумным управлением обладает высокой эксплуатационной надежностью, уменьшенными габаритами и находится в серийном производстве.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1086270, МПК F16К 7/17 от 30.11.1982.
2. Патент РФ №96206, МПК F16К 7/17 от 15.03.2010.