КЛАПАН ГЕРМЕТИЧЕСКИЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ
PRESSURE TIGHT VENT

Данное техническое решение относится к предохранительным запорным клапанам, используемым преимущественно в системах вентиляции помещений, в частности укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления воздушной среды, в которой находятся укрытия. Технические решения могут быть также использованы в системах вентиляции зданий и сооружений.
Известны клапаны, предназначенные для перекрытия прохода текучих сред, в частности воздуха или жидкости, каждый из которых характеризуется наличием корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на корпусе с возможностью поворота в нем и прилегания к седлу корпуса, при этом тарель имеет средства ее поворота в корпусе (FR 2745057 A1, 22.08.1997; EP 0118230 A1, 12.09.1984; DE 4022825 A1, 28.02.1991; RU 2032845 C1, 10.04.1995; RU 67231, 10.10.2007; GB 498169 A, 04.01.1939; US 4856547 A1, 15.08.1989; WO 03001094 A1, 03.01.2003; RU 2248485 C1, 20.03.2005; WO 9520735 A1, 03.08.1995; RU 65602 U1, 10.08.2007).
Из известных технических решений близким по сущности и техническому результату к данному изобретению является затвор трубопроводной арматуры, характеризующийся наличием цилиндрического корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на двуплечем рычаге, средняя часть которого связана с тарелью осью посредством жестко закрепленной на центральной части тарели стойки, при этом между рычагом и тарелью установлена пружина, один конец которой зафиксирован на тарели ближе к ее периферийной части, а другой конец пружины зафиксирован на рычаге с противоположной стороны от стойки, при этом рычаг жестко установлен на валу, геометрическая ось которого смещена от оси соединения рычага с тарелью в горизонтальную сторону и смещена от геометрической оси тарели в вертикальную сторону таким образом, что вал расположен между осью соединения рычага со стойкой тарели и точкой крепления пружины к рычагу на виде сбоку (RU 2248485 C1, 20.03.2005).
Однако данное техническое решение имеет такую компоновку его элементов, которые не позволяют применить его в системах вентиляции помещений, в частности укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления окружающей воздушной среды, в которой находятся укрытия. Имеются в виду такие условия работы клапана, когда на его тарель действуют большие силы сжатия и отрыва. Такие условия работы клапана возникают, например, при взрывах большой мощности в окружающей воздушной среде, характерные тем, что сначала возникает избыточное давление воздуха, а затем оно сменяется возрастающим вакуумом.
Расположение элементов клапана, таких как пружины, регулятор сжатия пружин, стойки, а также форма рычага выполнены таким образом, что в указанных тяжелых условиях работы они образуют собой значительные по суммарной площади поверхности, контактирующие с воздушной взрывной волной, что снижает герметичность клапана, его защищенность и надежность работы.
Техническим результатом клапана является повышение герметичности клапана и надежности его работы, а также упрощение конструкции.
Этот результат получен клапаном герметическим вентиляционным, характеризующимся наличием цилиндрического корпуса, внутри которого установлена поворотная тарель, шарнирно закрепленная на двуплечем рычаге, средняя часть которого связана с тарелью осью посредством жестко закрепленной на центральной части тарели стойки, при этом между рычагом и тарелью установлена, по крайней мере, одна пружина, один конец которой зафиксирован на тарели ближе к ее периферийной части, а другой конец пружины зафиксирован на рычаге с противоположной стороны от стойки, рычаг жестко установлен на валу, который расположен между осью соединения рычага со стойкой тарели и точкой крепления пружины к рычагу на виде сбоку, причем рычаг выполнен в виде удлиненного элемента с выемкой в нем в средней части, в которой расположены конец стойки и ось соединения рычага со стойкой.
Выемка рычага расположена между его щеками, которые расположены между первой концевой частью рычага, где выполнено отверстие под вал, и между отогнутой в сторону тарели второй концевой частью рычага, образующая защитный фартук, при этом между кромкой защитного фартука и тарелью образован зазор.
Ось вала смещена от оси соединения стойки тарели с рычагом на величину d в одном направлении и на величину d1 в другом направлении, перпендикулярном первому направлению, при этом d<d1.
На фиг.1 показан первый вариант клапана в продольном разрезе,
На фиг.2 - вид А на фиг.1,
На фиг.3 - выемка в средней части рычага, по стрелке Б на фиг.1.
Клапан герметический вентиляционный представлен в двух его исполнениях - с ручным и электрическим приводами. Каждое указанное исполнение клапана содержит цилиндрический корпус 1 (фиг.1), внутри которого расположена поворотная тарель 2, шарнирно закрепленная на рычаге 3. Последний связан осью 4 с жестко закрепленной в центральной части тарели стойкой 5. Рычаг и тарель связаны между собой, по крайней мере, одной пружиной 6, один конец которой закреплен на тарели, а ее другой конец закреплен на рычаге 3. Рычаг 3 жестко установлен на валу 7, геометрическая ось которого смещена в сторону от оси 4 на величину d в горизонтальном направлении и в сторону от оси 8 тарели 2 на величину dl в вертикальном направлении, при этом d<d1. Горизонтальное и вертикальное направления упомянуты в тексте условно, применительно к изображению, показанному на фиг.1. Геометрическая ось вала 7 расположена между осью 4 и элементом 9 крепления пружины 6 к рычагу 3. Вал 7 (фиг.2) соединен с ведомой шестерней 10 расположенного в корпусе редуктора 11. Ведущая шестерня 12 редуктора связана с приводом 13 поворота вала. На валу закреплен ограничитель 14 поворота вала, который выполнен в виде надетого на вал кольца, зафиксированного на валу штифтом. Ограничитель имеет упор 15, расположенный с возможностью взаимодействия с элементом корпуса редуктора 11. В случае ручного привода используется рукоятка 16, соединенная известным образом с ведущей шестерней 12. Корпус редуктора 11 жестко соединен с корпусом 1 клапана и он имеет цилиндрическую часть 17, в которой расположен вал 7. Цилиндрическая часть 17 корпуса редуктора врезана в цилиндрический корпус 1 и соединена с ним таким образом, что конец цилиндрической части 17 выполнен ступенчатым с верхней ступенью 18, расположенной во внутреннем контуре цилиндрического корпуса 1, и в этом контуре расположен ограничитель 14, штифтом соединенный с валом 7. В корпусе 1 закреплены опорные втулки 19 и 20, в которых расположены концы вала 7. Втулки и вал герметизированы от внешней среды уплотнительными кольцами 21.
Тарель 2 (фиг.1) имеет уплотнительное кольцо 22, взаимодействующее с внутренней поверхностью фланца 23 корпуса 1. Последний имеет другой фланец 24. Фланцы 23 и 24 имеют средства их крепления к фланцам 25 воздуховода, в котором смонтирован клапан.
Рычаг 3 выполнен двуплечим, одно плечо которого жестко соединено с валом 7, а его второе плечо связано с пружиной 6. Рычаг выполнен удлиненным, продольная сторона которого ориентирована параллельно тарели 4 в ее нерабочем положении. Пружина 6 в рабочем закрытом положении клапана находится в сжатом состоянии. Верхняя ступень 18 (фиг.2) корпуса редуктора расположена в зоне поворота упора 15 ограничителя 14 с возможностью взаимодействия с упором. Тарель 2 соединена с валом 7 шпонкой 26 (фиг.1) и болтом 27, завинченным в резьбовое отверстие рычага 3. Между фланцами 25 и фланцами 23 и 24 расположены уплотнительные кольца 28. На фиг.2 показано исполнение клапана с ручным приводом от рукоятки 16. В случае электропривода клапан оснащают электродвигателем 29 (показан пунктиром), который крепят на корпусе редуктора 11 и вал которого (не показан) связывают с валом 7 клапана через редуктор.
Рычаг 3 выполнен с выемкой 30 (фиг.1 и 3), которая расположена в средней части рычага. Глубина выемки рассчитана из условий расположения в ней конца стойки 5 и оси 4 с целью, во-первых, улучшения компоновки клапана, а во-вторых - с целью защиты стойки и оси от поражающего воздействия воздушного удара. С другой стороны, глубина выемки рассчитана из условия поворота тарели на оси 4 в заданных пределах.
Выемка 30 рычага 3 расположена между щеками 31 в поперечном направлении рычага (фиг.3). В другом направлении выемка 30 расположена между массивной первой концевой частью 32, в которой выполнено отверстие под вал 7, и между отогнутой в сторону тарели второй концевой частью 33, которая образует защитный фартук. Между кромкой 34 защитного фартука и тарелью образован изменяемый по величине зазор 35 (фиг.1).
Работает клапан следующим образом. В открытом положении клапана тарель 2 (фиг.1) расположена горизонтально и между нею и фланцем 23 образован воздушный проем (не показан). При этом одна часть тарели находится в отверстии фланца 23, а другая часть тарели находится в корпусе клапана. При повышения давления воздушной среды в корпусе 1 повышается давление воздуха. Для исключения прохождения воздуха через клапан тарель 2 поворачивают в рабочее положение, которая после поворота плотно прилегает к фланцу 23 и прохождение воздуха, имеющего избыточное давление или вредные фракции, в помещение укрытия прекращается. При закрытии тарели вал 7 поворачивают по часовой стрелке, при этом поворачивается двуплечий рычаг 3, который воздействует на стойку 5 и поворачивает ее вместе с тарелью 2 и осью 4 по часовой стрелке из открытого положения тарели в закрытое положение. В конце поворота вала 7 двуплечий рычаг сжимает пружину 6, тарель перемещается горизонтально в сторону фланца 23, в конце движения плотно прижимается к нему и фиксируется в этом положении. Чем больше воздушное давление справа от тарели, тем сильнее тарель прижимается к фланцу 23 и при этом она постоянно фиксируется в поджатом положении приводом поворота тарели, имеющим специальный фиксатор, исключающий отход тарели от фланца 23. При повороте тарели в конце ее поворота, когда тарель ориентируется на свое рабочее положение, она совершает сложное движение, а при сжатии пружины 6 выбираются зазоры в соединениях оси 4, стойки 5, рычага 3 и тарель равномерно и надежно сжимает уплотнительное кольцо 22 и надежно прижимает его к седлу фланца 23. При закрытой тарели пружина 6 постоянно находится в сжатом состоянии, что обеспечивает возможность в случае знакопеременных ударных воздушных нагрузок на тарели 2 и рычаге 3 постоянно поджимать рычаг 3 в сторону тарели и удерживать его в подпружиненном состоянии. При этом второе плечо рычага 3 во время его поворота от действия ударных нагрузок фиксируется приводом поворота тарели вышеуказанным образом. При упоре ограничителя 14 (фиг.2) в верхнюю ступень 18 корпуса редуктора поворот тарели исключается.
При открытии тарели 2 вал 7 поворачивают против часовой стрелки, предварительно отсоединив привод от фиксатора его поворота. При этом вал поворачивает двуплечий рычаг 9 в указанном направлении, пружина 6 отжимается, тарель вместе со стойкой 5 и осью 4 отходит в сторону от фланца 23. Затем рычаг 3 поворачивается вместе с тарелью, которая занимает горизонтальное положение. Поворот тарели осуществляется рукояткой 16 в случае ручного привода поворота тарели. Электродвигатель включается в работу от срабатывания датчиков давления воздушной среды (не показаны).
Клапан обеспечивает большую степень герметичности за счет равномерности сжатия уплотнительного кольца 22. Это происходит благодаря тому, что уплотнительное кольцо равномерно сжимается по всему ее периметру, когда тарель перемещается к седлу тарели параллельно ей.
Параллельное перемещение тарели к седлу клапана происходит следующим образом. В начальном периоде открывания клапана поворачивают вал 7 (фиг.1) и рычаг 3 против часовой стрелки. При этом левая часть рычага 3, стойка 5, пружины 6 и тарель 2 движутся по небольшой дуге вокруг оси 4. Расстояние между тарелью и рычагом 3 увеличивается, пружины, находящиеся в сжатом состоянии, придерживают левую сторону тарели от опускания. Тарель поворачивается относительно оси 4 и отходит от седла клапана.
В самом начале описанного процесса при повороте вала тарель сначала не поворачивается за счет того, что между стойкой 5 и пружинами имеется плечо, на котором действуют силы сжатия пружин, поджимающих тарель к седлу. В этот период поворота вала на угол 20-30° распрямляются пружины 6. По всему периметру тарели между нею и седлом клапана образуется зазор, величина которого соответствует указанному углу поворота вала 7 в начальный период открывания клапана. Так осуществляется процесс отхода тарели от седла корпуса клапана. В последующем периоде открывания клапана поворачивают вал в том же направлении на угол от 20 до 90°. В течение этого периода открывания клапана пружины 6 распрямляются и из своего рабочего, не до конца сжатого положения, разжимаются и принимают нерабочее разжатое положение. При этом происходит дальнейший поворот тарели в том же направлении вокруг оси 4.
Поскольку между тарелью и седлом корпуса уже образован зазор, то тарель имеет возможность при ее повороте входить в проем седла одной своей стороной, притом как вторая половина тарели при ее повороте будет удаляться от проема седла корпуса. Закрывание клапана осуществляется в обратной последовательности.