ВЫРАВНИВАЮЩИЙ ДВУХСТОРОННИЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к пневматическим предохранительным устройствам и может быть использована для предохранения герметизированных изделий и упаковок от деформаций, возникающих при разности давлений воздуха внутри изделия и снаружи из-за изменения атмосферного давления или температурных колебаний окружающей среды.
Известен предохранительный клапан, содержащий корпус, тарельчатые запорные органы с эластичными прокладками, пружины и регулировочные втулки, корпус выполнен в виде полого цилиндра, разделенного поперечной перегородкой, имеющей с обеих сторон седла, на две полости, связанные между собой каналами, выполненными в теле перегородки так, что входы расположены за пределами ограниченной седлами поверхности, а выходы - внутри. Авторское свидетельство СССР №374469, МПК F16K 17/04, 1973 г.
Недостатками предохранительного клапана являются сложность конструкции, большие габариты и наличие трения при перемещении направляющего стержня в центральном отверстии резьбовой втулки, что снижает чувствительность предохранительного клапана к изменению разности давлений воздуха внутри предохраняемого изделия и снаружи.
Известен предохранительный клапан двустороннего действия, содержащий корпус, запорные органы с эластичными прокладками, пружины, регулировочные втулки, в корпусе клапана сделано одно седло, а второе седло выполнено в теле цилиндрического пустотелого клапана, имеющего Т-образное сечение, при этом пружины, прижимающие клапаны к седлам, расположены одна внутри другой. Патент №2272951, МПК: F16K 17/26, 2006 г.
Недостатками этого предохранительного клапана являются сложность конструкции, неодинаковая эффективная площадь действия давления на впускной и выпускной клапаны из-за расположения одного внутри другого, что дополнительно усложняет конструкцию. В конструкции клапана направляющим элементом запорного органа фактически является пружина сжатия, которая в открытом состоянии клапана представляет из себя упругую консоль, нагруженную на свободном конце массой запорного органа и вследствие этого способную к угловым перемещениям как под действием потока воздуха, так и при наличии внешних воздействующих факторов. Боковые перемещения запорного органа могут привести к негерметичному закрытию клапана из-за несовпадения отпечатка на эластичном элементе с седлом.
Известен с расположенными в одной плоскости пропускными радиальными отверстиями, перекрываемые эластичным запорным элементом, при чем полость корпуса соединена с рабочим объемом, в котором эластичный элемент выполнен в виде диска с кольцевыми выемками на торцах, в корпусе выполнена канавка с наклонными в сторону пропускных отверстий буртами, в которой размещен диск с натягом, а между пропускными отверстиями выполнены каналы, соединяющие полость канавки с рабочим объемом. Авторское свидетельство СССР №976189, МПК: F16K 17/26, 1982 г.
К недостаткам реверсивного клапана относятся сложность выполнения большого количества сквозных и Г-образных отверстий, а также повышенные требования к поверхности, образующей цилиндрическую канавку, в которой выполнены отверстия, и к наружной цилиндрической поверхности эластичного диска, так как наличие дефектов на этих поверхностях в виде незначительных рисок или царапин приведут к негерметичности клапана. Получение чистой, без рисок и царапин, поверхности в цилиндрической канавке, на которой выполнено значительное количество радиально расположенных отверстий можно обеспечить с использованием специальных технологических приемов, являющихся трудоемкими и требующих повышенной квалификации исполнителей.
Полезная модель устраняет указанные недостатки.
Техническим результатом полезной модели является повышение технологичности и надежности конструкции клапана.
Технический результат достигается тем, что в выравнивающем двухстороннем клапане, содержащим корпус из двух частей, образующих внутреннюю полость с кольцевыми конусными буртами и пропускными отверстиями, эластичный запорный орган в виде диска, который расположен во внутренней полости корпуса между кольцевыми конусными буртами, в эластичном диске выполнено отверстие, соосное с наружным диаметром диска, причем края наружного диаметра и центрального отверстия диска по контуру скруглены радиусом равным половине толщины диска и соосно с натягом контактируют с кольцевыми конусными буртами, расположенными с противоположных сторон диска, с одной стороны по наружному диаметру, с другой стороны по отверстию, а выпускные отверстия расположены в каждой части корпуса на торцевых поверхностях напротив плавных переходов в эластичном диске, свободных от контакта с конусными буртами. Выпускные отверстия с каждой наружной стороны закрыты фильтрующим элементом.
Полезная модель поясняется на фигурах 1-3.
На фиг.1 показан выравнивающий двухсторонний клапан в разрезе, где: 1 - диск А, 2 - конусный бурт, 3 - цилиндрический выступ диска А, 4 - выпускные отверстия, 5 - диск Б, 6 - цилиндрический выступ диска Б, 7 - конусный бурт, 8 - выпускные отверстия, 9 - эластичный диск, 10 - посадочный диаметр, 11 - уплотнительное кольцо, 12 - фильтрирующий элемент.
На фиг.2 показана схема движения воздуха в клапане при повышенном внешнем давлении; а на фиг.3 - схема движения воздуха в клапане при пониженном внешнем давлении.
Выравнивающий двухсторонний клапан имеет корпус, состоящий из двух частей, которые выполнены в виде дисков с цилиндрическими выступами, соединяемых соосно между собой. В диске 1 в центре выполнен выступающий конусный бурт 2, а по наружному диаметру соосно с конусным буртом выполнен цилиндрический выступ 3 с посадочной цилиндрической поверхностью, расположенный с той же стороны, что и конусный бурт. Угол конусного бурта не менее 90° при этом если диск выполняется из пластичного неметаллического материала, например полиэтилен или поликарбонат, то край внутренней посадочной поверхности имеет скругленный выступ. На торцевой поверхности ближе к внутреннему диаметру цилиндрического выступа расположены выпускные отверстия 4. В диске 5 выполнен цилиндрический выступ 6, наружный диаметр которого сочленяется с внутренним диаметром выступа 3 и имеет канавку у торца, которая по ширине равна скругленному выступу на краю внутренней посадочной цилиндрической поверхности диска, выполненного из неметаллического материала. Переход между торцевой поверхностью цилиндрического выступа 6 и внутренним диаметром оформлен в виде соосного кольцевого конусного бурта 7: Угол конусного бурта не менее 90°. На торцевой поверхности диска ближе к его центру расположены выпускные отверстия 8. Диск 5 также может выполняться из неметаллического материала, но в отличие от диска 1 материал может быть твердым.
Соединение неметаллических дисков 1 и 2 между собой обеспечивается за счет натяга между скругленным выступом на диске 1 и наружным диаметром выступа на диске 2 с последующей их фиксацией за счет расположения скругленного выступа в сопрягаемой канавке.
Также корпус может быть выполнен из металлических дисков, тогда соединение металлических дисков 1 и 2 между собой выполняется с завальцовкой края выступа 3 в канавку на диске 2.
Эластичный диск 9 имеет центральное отверстие и выполнен, например, из средней твердости резины. Края наружного диаметра и центрального отверстия эластичного диска 9 по контуру скруглены радиусом равным половине толщины диска. Эластичный диск располагается с натягом между конусным буртом 2 и кольцевым конусным буртом 7 таким образом, что скругление в отверстии контактирует по контуру с конусным буртом 2, а с противоположной стороны скругление наружного диаметра эластичного диска контактирует с кольцевым конусным буртом 7. Между торцевыми поверхностями дисков 1 и 5 имеется зазор, причем его величина больше дросселирующей щели.
Для установки выравнивающего двухстороннего клапана на предохраняемое изделие или упаковку используется посадочный диаметр 10 с уплотнительным кольцом 11. Возможна приклейка предохранительного клапана к торцевым наружным поверхностям диска 1 или 5.
Выпускные отверстия 4, 8 с наружной стороны каждой части корпуса закрыты фильтрующим элементом 12. Фильтрующий элемент выполнен в виде диска. Материал фильтрующего элемента может быть различным, например, металлокерамическим, сетчатым, тканным. Фильтрующий элемент может быть комбинированным, например, ткань прокладывается между двумя металлическими сетками.
Выравнивающий двухсторонний клапан работает следующим образом.
Когда разность давлений воздуха в рабочем объеме и снаружи достигнет допустимой пороговой величины, произойдет отход скругленной кромки эластичного диска 9 от конусного бурта, выполненного в одной из частей корпуса, а с противоположной стороны закругленная кромка эластичного диска 9, будет прижиматься к сопрягаемому конусному бурту давлением воздуха. Через образовавшуюся дросселирующую щель происходит выравнивание давления воздуха в рабочем объеме с атмосферным.
Если давление воздуха больше со стороны расположения конусного бурта, контактирующего с закругленной кромкой отверстия в эластичном диске 9, то образуется дросселирующая щель между закругленной кромкой отверстия в эластичном диске 9 и конусным буртом.
Если давление воздуха больше со стороны расположения конусного бурта, контактирующего с закругленной кромкой, выполненной по наружному диаметру эластичного диска, то образуется дросселирующая щель между закругленной кромкой, выполненной по наружному диаметру эластичного диска, и соответствующим буртом на корпусе.
Эффективная площадь эластичного диска, на которую действует давление воздуха, с обоих сторон одинакова, поэтому и сила, создаваемая давлением воздуха и действующая на эластичный диск 9, тоже одинакова при любом направлении давления, но эластичный диск 9 при этом деформируется по-разному. В случае, когда дросселирующая щель образуется в зоне отверстия в эластичном диске 9, его деформация несколько больше, чем в случае другого направления действия давления воздуха за счет того, что деформация эластичного диска происходит не только из-за эластичных свойств материала диска, но и также за счет возможности его проскальзывания в месте закругленной кромки наружного диаметра с конусным буртом. За счет этого образуется больший дросселирующий щелевой зазор в зоне отверстия диска, что обеспечивает практически одинаковую пропускную способность предохранительного клапана в обоих направлениях.