КЛАПАН РАЗГРУЖЕННЫЙ

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к конструктивным элементам трубопроводов, а именно к конструкции запорных элементов трубопроводов для регулирования или управления изменением потока рабочей среды.
Наиболее близким аналогом полезной модели является клапан разгруженный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шпиндель, приводную втулку, отверстие сброса, запорный орган, выполненный из находящихся в функционально-конструктивном единстве двух запорных органов - основного запорного органа в виде золотника и разгрузочного запорного органа в виде разгрузочного клапана образованного между торцом шпинделя и золотником (Патент Российской Федерации на изобретение №2248450, 2003 г., по кл. МПК F01D 17/10).
Однако клапан разгруженный этой конструкции имеет техническую проблему. Из-за небольшого диаметра прохода разгрузочного запорного органа относительно диаметра прохода основного запорного органа необходим большой период времени выравнивания давления во входном и выходном патрубках, что в свою очередь увеличивает время открытия клапана разгруженного в целом.
Решение вышеназванной технической проблемы обеспечивается в конструкции клапана разгруженного, содержащей корпус с входным и выходным патрубками, шпиндель, приводную втулку, отверстие сброса, запорный орган, выполненный из находящихся в функционально-конструктивном единстве двух запорных органов - основного запорного органа в виде золотника и разгрузочного запорного органа, при этом разгрузочный запорный орган выполнен в виде затвора шарового, что позволяет увеличить диаметр прохода разгрузочного запорного органа и сократить период времени выравнивания давления под и над золотником основного запорного органа.
Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является сокращение времени открытия клапана разгруженного.
Конструкция клапана разгруженного представлена на фиг. 1, 2 и 3, где:
фиг. 1 - главный вид клапана разгруженного;
фиг. 2 - вид А;
фиг 3. - вид Б (вид на шпиндель, шпонку и ограничитель, обстановка условно не показана),
где:
1 - приводная втулка; 2 - привод; 3 - шпиндель; 4 - ограничитель; 5 - шпонка; 6 - подшипник; 7 - крышка ограничителя; 8 - подшипник; 9 - крышка; 10 - тарельчатые пружины; 11 - прокладка; 12 - сальниковая набивка; 13 - кольцевое уплотнение; 14 - золотник; 15 - штифт; 16 - кольцо стопорное; 17 - крестовина; 18 - пружина; 19 - втулка; 20 - кольцо; 21 - патрубок входной; 22 - корпус; 23 - патрубок выходной; 24 - отверстие сброса; 25 - запорный орган; 26 - крышка сальника; 27 - затвор шаровой; 28 - седло; 29 - кольцо; 30 - отверстие пробки; 31 - пробка; 32 - седло; 33 - переток; 34 - верхняя поверхность шпонки; 35 - боковая поверхность шпонки; 36 - нижняя поверхность шпонки; 37 - боковая поверхность шпоночного паза ограничителя; 38 - нижняя поверхность секторного выреза; 39 - боковая поверхность секторного выреза; 40 - секторный вырез; 41 - верхняя поверхность секторного выреза; 42 - боковая поверхность шпоночного паза ограничителя; 43 - боковая поверхность шпонки; 44 - шпоночный паз ограничителя.
Общая конструкция клапана разгруженного состоит из корпуса 22 с патрубком входным 21 и патрубком выходным 23, шпинделя 3, приводной втулки 1, отверстия сброса 24, запорного органа 25 выполненного из находящихся в функционально-конструктивном единстве двух запорных органов - основного запорного органа в виде золотника 14 и разгрузочного запорного органа в виде затвора шарового 27. Приводная втулка 1 установлена на подшипник 8 и закреплена крышкой ограничителя 7 и установленным в ней подшипником 6. Герметичность клапана разгруженного относительно внешней среды по шпинделю 3 обеспечивается сальниковой набивкой 12 поджатой тарельчатыми пружинами 10 через крышку сальника 26. Герметичность клапана разгруженного относительно внешней среды по соединению корпус 22 - крышка 9 обеспечивается прокладкой 11. На золотнике 14 установлено кольцевое уплотнение 13 для создания усилия поджатия золотника 14 к уплотнительной поверхности корпуса 22 за счет давления среды из патрубка входного 21 проходящей через переток 33. Золотник 14 установлен на шпинделе 3 и поджат к стопорному кольцу 16 пружиной 18 через крестовину 17, и застопорен от поворота штифтом 15, установленным в крышке 9. Шпиндель 3 взаимодействует с пробкой 31 нижним концом. Затвор шаровой 27 состоит из пробки 31, седел 28 и 32, втулки 19, установленных в золотнике 14. Седла 28 и 32 поджаты к пробке 31 втулкой 19. Герметичность по втулке 19 обеспечивается кольцом 29.
Клапан разгруженный работает при односторонней подаче среды в направлении под золотник следующим образом.
В открытом положении клапана разгруженного рабочая среда беспрепятственно проходит через него и, соответственно, давление во входном патрубке 21 равно давлению в выходном патрубке 23.
Закрытие клапана разгруженного происходит следующим образом.
От привода 2 на приводную втулку 1 подается крутящий момент, происходит вращение приводной втулки 1 по часовой стрелке. При этом шпонка 5 боковой поверхностью шпонки 43 упирается в боковую поверхность шпоночного паза ограничителя 42, что не позволяет шпинделю 3 вращаться, и он перемещается вдоль оси в направлении закрытия золотника 14. За счет равного давления во входном патрубке 21 и выходном патрубке 23 опускание шпинделя 3 и золотника 14 происходит с небольшим усилием, необходимым для преодоления сил трения. При соприкосновении кольца 20, запрессованного в золотник 14, с уплотнительной поверхностью корпуса 22 происходит герметизация основного запорного органа 25, при этом шпонка 5 еще находится в шпоночном пазу ограничителя 44. При дальнейшем вращении приводной втулки 1 шпиндель 3 продолжает движение вдоль оси в направлении закрытия золотника 14, за счет сжимания пружины 18. После того как шпонка 5 выйдет из шпоночного паза ограничителя 44 и упрется нижней поверхностью шпонки 36 в нижнюю поверхность секторного выреза 38 движение шпинделя 3 вдоль оси в направлении закрытия золотника 14 прекращается. Клапан разгруженный закрыт частично. За счет упора нижней поверхностью шпонки 36 в нижнюю поверхность секторного выреза 38, шпиндель 3 зафиксирован от перемещения вдоль оси в направлении закрытия золотника 14 и при дальнейшем повороте приводной втулки 1 происходит поворот шпинделя 3 и пробки 31 до тех пор, пока боковая поверхность шпонки 43 не упрется в боковую поверхность секторного выреза 39. Величина секторного выреза 40 от боковой поверхности шпоночного паза ограничителя 37 до боковой поверхности секторного выреза 39 составляет 90°. Это позволяет перевести затвор шаровой 27 из положения открыто в положение закрыто, за счет совместного поворота шпинделя 3 и пробки 31 на 90°. При закрытом положении затвора шарового 27 отсекается сообщение входного патрубка 21 и выходного патрубка 23 через отверстие сброса 24. Но при этом давление среды из входного патрубка 21, проходящей через переток 33 и отверстие в крестовине 17, создает усилие поджатия золотника 14 к уплотнительной поверхности корпуса 22 за счет кольцевого уплотнения 13 на золотнике 14. Диаметр кольцевого уплотнения 13 больше среднего диаметра уплотнительной поверхности корпуса 22 и подобран таким образом, чтобы создать достаточное усилие для герметизации клапана разгруженного. Клапан разгруженный закрыт полностью.
Открытие затвора клапана разгруженного происходит следующим образом.
На приводную втулку 1 подается крутящий момент от привода 2, происходит вращение приводной втулки 1 против часовой стрелки. При этом шпонка 5 верхней поверхностью шпонки 34 упирается в верхнюю поверхность секторного выреза 41, за счет чего шпиндель 3 зафиксирован от перемещения вдоль оси в направлении открытия золотника 14. Происходит поворот шпинделя 3 и пробки 31 вместе с приводной втулкой 1 на 90°, затем шпонка 5 упирается боковой поверхностью шпонки 35 в боковую поверхность шпоночного паза ограничителя 37. Затвор шаровой 27 переводится в открытое положение, отверстие пробки 30 совпадает с отверстием сброса 24. Для перевода затвора шарового 27 из положения закрыто в положение открыто, требуется всего четверть оборота приводной втулки 1 против часовой стрелки, что позволяет в короткий период времени создать сообщение между патрубком входным 21 и патрубком выходным 23 необходимого проходного сечения и снизить усилие запирания золотника 14 путем выравнивания давления рабочей среды в патрубке входном 21 и патрубке выходном 23. Диаметр отверстия сброса 24 и диаметр отверстия пробки 30 подбирается оптимальным из двух условий. Первое условие - данные диаметры должны быть минимальными для снижения крутящего момента необходимого для управления затвором шаровым 27. Второе условие - данные диаметры должны быть максимальными для обеспечения заданного времени выравнивания давления в патрубке входном 21 и патрубке выходном 23 и сокращения времени открытия клапана разгруженного в целом. После открытия затвора шарового 27 - клапан разгруженный открыт частично. За счет упора боковой поверхностью шпонки 35 в боковую поверхность шпоночного паза ограничителя 37, шпиндель 3 зафиксирован от поворота, и при дальнейшем вращении приводной втулки 1 шпиндель 3 начинает перемещаться вдоль оси в направлении открытия золотника 14. При подъеме шпонка 5 заходит в шпоночный паз 44, золотник 14 начинает подниматься вместе со шпинделем 3. Происходит разгерметизация основного запорного органа 25. Клапан разгруженный открыт полностью.
Предложенная конструкция клапана разгруженного, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, шпиндель, приводную втулку, отверстие сброса, запорный орган, выполненный из находящихся в функционально-конструктивном единстве двух запорных органов - основного запорного органа в виде клапана и разгрузочного запорного органа, при этом разгрузочный запорный орган выполнен в виде затвора шарового, что позволяет сократить время открытия клапана разгруженного.