ТРЕХХОДОВОЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к трехходовым разделительным клапанам, предназначенным для переключения поступающего по входному каналу потока газообразной или жидкой рабочей среды на выход по одному из двух имеющихся выходных каналов, и в частности может быть использована на испытательных стендах двигателей внутреннего сгорания.
Известен трехходовой кран, состоящий из корпуса с тремя патрубками, перекрываемыми клапанами, управляемыми при помощи вращающегося кулачка, два из которых прикреплены к одной рамке, а третий - к другой, перемещаемой в перпендикулярном направлении по отношению к перемещениям первой рамки (а.с. SU №126698, МПК F16K 11/14, опубл. 01.01.1960).
Известен трехходовой кран, содержащий внутри корпуса с фланцем концентрически расположенные друг в друге золотниковые запорные цилиндры с боковыми окнами, сообщающие или разобщающие входной патрубок с одним из двух выходных, каждый из которых выполнен в виде трубок Вентури, полости низкого давления которых соединены трубопроводом (а.с. SU №427200, МПК F16K 11/08, опубл. 05.05.1974).
2
Известно также трехходовое распределительное устройство, содержащее корпус с тремя каналами, в полости которого размещены исполнительный орган и его привод, имеющий две рабочие плоскости, и управляющий элемент, при этом в одном из каналов установлено местное сопротивление, например, сопло, причем участки каналов перед и в зоне сжатого сечения местного сопротивления соединены через управляющий элемент с одной из полостей привода, а другая полость привода соединена с участком канала за местным сопротивлением (а.с. SU №666351, МПК F16K 11/02, F16K 31/122, опубл. 05.06.1979).
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и полученному результату является устройство для переключения потока жидкости, состоящее из корпуса с патрубками для подвода и отвода жидкости, установленного внутри корпуса на подпружиненном штоке золотника и герметичной камеры с закрепленной между ее верхней и нижней крышками упругой мембраной, снабженной штуцером для подвода управляющего мембраной сжатого газа, при этом один из патрубков выполнен в виде съемной переходной гайки, соединенной с корпусом и имеющей коническую проточку, служащую седлом золотника, который выполнен съемным, а шток проходит через мембрану, выведен через верхнюю крышку камеры и снабжен жестко связанной с ним упорной шайбой и установленной на нем распорной втулкой, служащими для фиксации положения золотника, а также надетой на него тарелкой с втулкой, расположенной над мембраной, причем на конце штока установлена регулировочная гайка, а в верхней крышке камеры установлен стакан с отверстием для прохода штока (а.с. SU №211248, МПК F16K 11/02, опубл. 08.11.1968).
Существующие устройства имеют недостатки, связанные не только с увеличением местного сопротивления самого устройства, но и сложностью конструкции, связанной с выполнением условия пропорциональности выходящих из устройства потоков.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является упрощение конструкции клапана без снижения его технических характеристик.
Поставленная задача решается тем, что в трехходовом разделительном клапане, содержащем крышку и корпус с патрубками для подвода и отвода рабочей среды, установленный внутри корпуса золотник, связанный с валом приводного элемента, который выведен через крышку, снабжен жестко связанным с ним опорным диском и установлен в опорную втулку, служащими для фиксации положения золотника, регулировочную гайку, закрепленную на конце вала, в качестве приводного элемента используют кривошипно-кулисный механизм, золотник выполнен с возвратно-поступательно движущейся кулисой, своей узкой прорезью связанной с ползуном кривошипно-кулисного механизма, в качестве которого используют подшипник качения, при этом размер окна, образованного при перемещении золотника для прохождения рабочей среды по одному из патрубков отвода рабочей среды, соответствует размеру отверстия этого патрубка. В частном случае исполнения сверху опорной втулки посредством резьбового соединения может быть закреплен теплообменник.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что в качестве приводного элемента используют кривошипно-кулисный механизм, золотник выполнен с возвратно-поступательно движущейся кулисой, своей узкой прорезью связанной с ползуном кривошипно-кулисного механизма, в качестве которого используют подшипник качения, при этом размер окна, образованного при перемещении золотника для прохождения рабочей среды по одному из патрубков отвода рабочей среды, соответствует размеру отверстия этого патрубка, позволила упростить конструкцию устройства.
Кроме того, данная совокупность отличительных признаков позволяет осуществить управление потоком с созданием минимального сопротивления самому потоку, а также создать условие по пропорциональности выходящих потоков по отношению к входящему.
Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - трехходовой разделительный клапан, продольный разрез;
фиг. 2 - то же, поперечный разрез;
фиг. 3 - то же, вид сверху;
фиг. 4 - то же, вид сверху, с демонтированной крышкой.
Трехходовой разделительный клапан содержит крышку 1 с входным патрубком 2 подвода рабочей среды, корпус 3 с патрубками 4 и 5 отвода рабочей среды, золотник 6, установленный в корпусе 3. Крышка 1 через прокладку 7 стягивается с корпусом 3 при помощи болтового соединения 8. В качестве приводного элемента золотника 6 используют кривошипно-кулисный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательные движения золотника. Кулиса 9 является частью золотника 6 и выполнена с узкой прорезью.
Кривошип состоит из вала 10 кривошипа, опорного диска 11, оси 12 в виде болта. Вал 10 кривошипа соединен с опорным диском 11 посредством сварки. На оси 12 для связи с кулисой 9 закреплен круглый камень-ползун 13 кулисного механизма, в качестве которого использован закрытый подшипник качения. Вал 10 кривошипа имеет канавки, в которые установлены уплотнительные кольца 14. Сам вал 10 установлен в вворачиваемую в крышку 1 опорную втулку 15, на конце которой установлена уплотнительная манжета 16. Для улучшения вращения вала 10 кривошипа в опорной втулке 15 перед сборкой узла на поверхность вала 10 наносят консистентную смазку, уплотняющие элементы при этом выполняют и функцию по удержанию смазки в узле вращения. Для защиты узла уплотнения от воздействия высоких температур на наружную резьбовую поверхность опорной втулки 15 закрепляют теплообменник 17, в который подается охлаждающая жидкость. На наружную поверхность опорной втулки 15 также наворачивается упорная гайка 18, которая служит для защиты манжеты 16 и для регулирования осевого зазора вала 10 при помощи гаек 19 на внешнем конце вала 10.
Золотник установлен с возможностью возвратно-поступательного движения, осуществляемого за счет кулисы 9, которая своей узкой прорезью связана с ползуном 13 кривошипно-кулисного механизма. Золотник 6 размещают в специальных направляющих пазах корпуса 3 с зазором, причем конструктивные параметры дросселирующей части золотника 6 выбирают таким образом, чтобы при перемещении золотника перекрытие выходных отверстий в корпусе 3 было пропорциональным. Таким образом, при перемещении золотника 6 образованные им и отверстиями в корпусе 3 окна для прохождения потоков будут взаимосвязаны так, что площадь отверстия входного патрубка крышки при любом положении золотника 6 будет равна сумме площадей вышеуказанных окон. Конструктивно сечение потока на входе 20 в устройство и сечение потока на выходе 21 в месте деления на потоки фактически одинаково, в виду этого сопротивление в устройстве при процессе деления на потоки минимально.
Устройство трехходового разделительного клапана работает следующим образом.
Управляемый входящий поток направляется входным патрубком 2 крышки 1 к управляющему золотнику 6, проходит через образованные золотником 6 и корпусом 3 окна и далее направляется к отводящими патрубками 4 и 5. Управление положением золотника 6 происходит через кривошипно-кулисный механизм с возвратно-поступательно движущейся кулисой 9. При вращении вала 10 само вращение преобразуется в поступательное движение золотника 6, тем самым меняется как положение золотника, так и задается пропорциональность выходящих потоков, образующихся в результате воздействия клапана на входящий поток. Причем перемещение золотника от одного крайнего положения до другого соответствует повороту вала 10 на 180°.
Заявляемое техническое решение позволяет не только упростить конструкцию клапана, но осуществлять управление потоком с созданием минимального сопротивления самому потоку, а также создать условие по пропорциональности выходящих потоков по отношению к входящему.
Техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.