КЛАПАН ОБРАТНЫЙ
CHECK VALVE

Изобретение относится к области машиностроения, нефтедобывающей промышленности, а именно к гидравлическому оборудованию, газовым, вентиляционным системам, и может быть использовано в гидрофицированных или пневматических механизмах, станках, прессах, так же может быть использовано и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Известен клапан обратный, содержащий корпус, в котором размещены запорный узел, состоящий из седла и подпружиненного шара и клетки с внутренней полостью для пружины и отверстиями для прохода среды, при этом корпус выполнен с двумя зеркально расположенными относительно перемычки проточками, в центральном отверстии которой помещен шар, с одной стороны взаимодействующий с седлом, закрепленным в проточке кольцевой гайкой, а с другой - с пружиной, зафиксированной клеткой (см. патент RU №2493355, МПК Е21В 34/06).
Основными недостатками данной конструкции клапана являются низкая пропускная способность, значительное гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды, соответственно, большие потери энергии на клапане. Также, существует наличие свободы перемещению шара в перпендикулярной плоскости к оси клапана, из-за чего происходит постепенное разбивание седла. К недостаткам можно отнести усиленное разрушение контактирующей с седлом рабочей поверхности шара, потоком рабочей среды, интенсивно омывающей шар, в случае наличия механических примесей в рабочей среде.
Известен клапан обратный, содержащий корпус с входным отверстием, седлом и основной камерой, пружину, шарик, взаимодействующий с седлом, при этом шарик установлен в основной камере корпуса с минимальным радиальным зазором с направляющими дорожками, образованными в корпусе при пересечении поверхностей основной камеры и дополнительных камер, выполненных в корпусе, причем длина направляющих дорожек выполнена больше величины хода шарика, а суммарная эффективная площадь сечений дополнительных камер равна площади сечения входного отверстия (см. патент RU №2177575, МПК F16K 15/04).
Недостатками данной конструкции клапана являются низкая пропускная способность, значительное гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды, соответственно, большие потери энергии на клапане. Также, недостатком является усиленное разрушение контактирующей с седлом рабочей поверхности на шаре, потоком рабочей среды, интенсивно омывающей шар, в случае наличия механических примесей в рабочей среде.
Была поставлена задача на повышение пропускной способности, на снижение гидравлического сопротивления потока рабочей среды, соответственно, на снижение потерь энергии на клапане, на устранение разрушения контактирующей с седлом рабочей поверхностей на запорном элементе, обтекаемой потоком рабочей среды.
Указанная задача решается тем, что между запорным элементом и корпусом выполнено непосредственно или через дополнительные детали, зацепление, для преобразования поступательного движения запорного элемента в поступательно-вращательное, и, также, на запорном элементе выполнено отверстие или паз.
Выполнение между запорным элементом и корпусом непосредственно или через дополнительные детали, зацепления, для преобразования поступательного движения запорного элемента в поступательно-вращательное, и, также, изготовление отверстий или паза на запорном элементе позволяет повысить пропускную способность, снизить гидравлическое сопротивление потока рабочей среды, соответственно, снизив потери энергии на клапане, также устраняется разрушение контактирующей рабочей поверхности на шаре, обтекаемой потоком рабочей среды.
На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез Б-Б на фиг. 4 клапана обратного в закрытом состоянии;
На фиг. 2 схематично изображен продольный разрез Б-Б на фиг. 4 клапана обратного в открытом состоянии;
На фиг. 3 схематично изображен продольный разрез Б-Б на фиг. 4 клапана обратного в открытом состоянии, в варианте, с установкой пружины между запорным элементом и корпусом;
На фиг. 4 схематично изображен поперечный разрез А-А на фиг. 2 клапана обратного в открытом состоянии;
На фиг. 5 схематично изображен продольный разрез А-А на фиг. 2 клапана обратного в закрытом состоянии, в варианте сферической формы запорного элемента;
На фиг. 6 схематично изображен продольный разрез В-В на фиг. 4 клапана обратного в открытом состоянии;
На фиг. 7 схематично изображен продольный разрез отдельно взятого запорного элемента цилиндрической формы с отверстием;
На фиг. 8 схематично изображен вид Г на фиг. 7 отдельно взятого запорного элемента цилиндрической формы с отверстием;
На фиг. 9 схематично изображен вид справа отдельно взятого запорного элемента цилиндрической формы, в варианте с пазом.
Клапан обратный содержит корпус 1, внутри которого расположен запорный элемент 2, прижатый к седлу 3 пружиной 4. На запорном элементе 2 выполнены зубья зацепления 5. Также, внутри корпуса установлена рейка зубчатая 6. Зубья зацепления 5 запорного элемента 2 входят в зацепление с зубьями рейки зубчатой 6. На клапане обратном, для прохода рабочей среды, есть входное отверстие 7 и выходное отверстие 8, а на запорном элементе 2 выполнено отверстие 9. В положении, когда запорный элемента 2 прижат к седлу 3 пружиной 4, запорный элемент 2 установлен таким образом, чтобы ось отверстия 9 находилась перпендикулярно к оси входного отверстия 7.
На запорном элементе 2 может быть выполнено, вместо отверстия 9, паз 10 любой формы.
Клапан обратный может быть выполнен без пружины 4.
Профиль зубьев зацепления 5 может быть различным. Например, эвольвентным, треугольным и так далее.
Вместо зубьев зацепления 5 может быть выполнено рифление или что-либо аналогичное. Или, вместо механического зацепления, возможно изготовление магнитного зацепления.
Вместо рейки зубчатого 6 возможно изготовление зубьев непосредственно на корпусе 1, например, при литье или иным способом (корпус 1 с изготовленными на нем зубьями условно не показан).
Запорный элемент 2 может быть выполнен различной формы. Например, цилиндрической, сферической формы и так далее.
Между седлом 3 и корпусом 1 может быть установлена пружина 11, для постоянного прижатия седла к запорному элементу 2, что позволит максимально снизить гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды, соответственно, также максимально снизить потери энергии на клапане.
Клапан обратный работает следующим образом.
Подаваемая на входное отверстие 7 рабочая среда, воздействует на запорный элемент 2, который, в свою очередь, отжимает пружину 4. При этом, из-за зацепления между зубьями зацепления 5 и рейкой зубчатой 6, поступательное движение запорного элемента 2 становится поступательно-вращательной. При поступательно-вращательном движении запорного элемента 2 из одного крайнего положения к другому крайнему положению, от входного отверстия 7 к выходному отверстию 8, отверстие 9 из перпендикулярного положения к оси входного отверстия 7 становится соосно оси выходного отверстия 8 не препятствуя движению рабочей среды, что обеспечивается заданными размерами деталей клапана обратного, и тем самым, открывая клапан обратный. Соосное расположение отверстия 9 с выходным отверстием 8 обеспечивает беспрепятственное движение рабочей среды внутри клапана обратного, без обтекания рабочей средой рабочей поверхности на запорном элементе 2 контактирующей с седлом 3.
При изменении направления движения рабочей среды на обратное, запорный элемент 2, под воздействием пружины 4 и сцепления зубчатого зацепления 5 с рейкой зубчатой 6, возвращается в первоначальное положение, когда запорный элемент 2 прижат к седлу 3, таким образом, что отверстие 9 снова становится перпендикулярно к оси входного отверстия 7, тем самым перекрывая движение рабочей среды во входное отверстие 7.
Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в повышении пропускной способности, снижении гидравлического сопротивления потоку рабочей среды, соответственно, снижении потерь энергии на клапане, устранении разрушения контактирующей с седлом 3 рабочей поверхности на запорном элементе 2, обтекаемой потоком рабочей среды, подтверждена приведенными чертежами и описанием клапана обратного.