КЛАПАН МЕМБРАННЫЙ НОРМАЛЬНО ЗАКРЫТЫЙ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к запорно-регулирующей арматуре, и может использоваться в составе системы подачи воды к гидроприводу самоходных опорных тележек дождевальной машины для управления водным потоком.
Из литературы [Дождевальная машина «ФРЕГАТ» ДМУ. Альбом рисунков к руководству по эксплуатации ДМУ-00.000. РЭ1, СССР, Москва, Внешторгиздат. Изд. № ЛО-4938. Т-8, зак. 200, стр. 36-38, рис. 17, 18.] известен нормально закрытый клапан регулирующий, используемый в системе автоматического регулирования скорости движения самоходных опорных тележек дождевальной машины для управления потоком воды, подаваемой под давлением в гидропривод тележки.
Клапан состоит из сквозного корпуса, внутренняя архитектура которого формирует седло клапана, расположенного в корпусе штока с тарелкой, снабженной уплотнительным кольцом, прилегающим к седлу клапана, причем тарелка подпружинена в направлении седла относительно гнезда пружины, закрепленного на корпусе. Шток своим свободным концом простирается наружу через цилиндрический выступ корпуса, расположенный напротив гнезда пружины и снабженный наружной резьбой, при этом между штоком и внутренней поверхностью цилиндрического выступа установлены элементы уплотнения, зафиксированные поджимной гайкой с наружного торца названного выступа.
При работе в составе дождевальной машины входной и выходной патрубки корпуса клапана соединены с трубопроводом системы подачи воды к гидроприводу тележки. На торец свободного конца штока клапана воздействует копир системы автоматического регулирования скорости движения самоходной опорной тележки. При полностью утопленном штоке тарелка вместе с уплотнительным кольцом отстоит от седла клапана, канал между входным и выходным патрубками открыт, через клапан идет максимальный поток воды, соответственно, скорость тележки максимальна. Изменение положения копира ведет к перемещению штока и тарелки под воздействием пружины в направлении седла клапана, что снижает поток воды через клапан и, как результат, снижает скорость тележки. В случае отсутствия воздействия на торец штока уплотнительное кольцо тарелки прилегает к седлу клапана, поток воды через клапан прерывается, тележка останавливается.
Описанный клапан функционирует при механическом воздействии на его шток и не приспособлен для восприятия гидравлического воздействия.
Наиболее близким решением, взятым за прототип, является нормально закрытый клапан с приводом, описанный в свидетельстве Российской Федерации на полезную модель №4149 (публ. 16.05.1997 г.).
Клапан содержит сквозной цилиндрический корпус с боковым патрубком. Внутренняя поверхность корпуса выполнена с концевыми ступенями большего внутреннего диаметра, снабженными резьбой. С одного конца корпуса на его внутренней резьбе установлен стакан, фиксирующий своим торцом внутри корпуса на переходе к его центральной части эластичную выпукло-вогнутую мембрану. Дно стакана расположено снаружи и снабжено отверстием со штуцером для соединения с трубкой управления. Седло клапана образовано перфорированным диском с резьбой на боковой цилиндрической поверхности, расположенным в корпусе с его второго конца и полностью утопленным по резьбе до перехода к центральной части корпуса. В центре диска седла клапана выполнено отверстие, в котором через уплотнитель с возможностью осевого перемещения установлен шток, изнутри корпуса прилегающий первым концом к мембране. На втором конце штока, расположенном с противоположной стороны седла клапана, на резьбе установлена тарелка с уплотнителем, прилегающим к седлу клапана под воздействием цилиндрической пружины, размещенной на штоке между тарелкой и упорным перфорированным диском, также расположенным на резьбе в корпусе с его второго конца. В центре упорного диска образовано отверстие, обеспечивающее осевое перемещение свободно размещенной в нем краевой части второго конца штока. Боковой патрубок соединен с полостью корпуса клапана между мембраной и седлом клапана.
Клапан подключается в разрыв трубопровода или шланга, причем входом регулируемого потока является второй конец корпуса, а выходом боковой патрубок. Регулирующая среда, преимущественно жидкость, через трубку управления и штуцер заполняет полость, образованную стенками стакана и мембраной.
В исходном состоянии давление регулирующей среды отсутствует, цилиндрическая пружина поджимает тарелку с уплотнителем к седлу клапана, предотвращая доступ регулируемого потока к перфорации седла клапана. Одновременно первый конец штока воздействует на мембрану, удерживая ее в вогнутом в направлении дна стакана состоянии и минимизируя объем полости, образованной стенками стакана и мембраной. При подаче давления регулирующей среды, превышающего давление цилиндрической пружины, мембрана переходит в выпуклое состояние, воздействуя на первый конец штока. Шток перемещается вдоль оси корпуса в сторону его второго конца, отводя тарелку с уплотнителем от седла клапана и сжимая цилиндрическую пружину. Регулируемый поток от второго конца корпуса через перфорацию упорного диска и перфорацию седла клапана проходит в полость корпуса между мембраной и седлом клапана и далее в боковой патрубок на выход. Устранение давления регулирующей среды приводит к возврату клапана в первоначальное состояние и прерыванию регулируемого потока.
Рассмотренный клапан предназначен для использования с гидравлической или пневматической управляющей средой, в нем отсутствуют средства механической регулировки потока.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей нормально закрытого клапана путем придания гидравлически управляемому клапану свойств механического управления.
Указанная задача в клапане мембранном нормально закрытом, содержащем сквозной корпус клапана, в котором сформировано седло клапана, расположенный в корпусе клапана подвижный шток с тарелкой, снабженной уплотнительным кольцом, установленным с возможностью прилегания к седлу клапана под воздействием цилиндрической пружины на тарелку, причем шток выполнен простирающимся своим свободным концом в корпус привода штока, разъемно соединенный с корпусом клапана и содержащий стакан с установленной в нем вогнутой внутрь стакана мембраной и закрепленным в его дне штуцером, решается тем, что корпус привода штока выполнен содержащим ступенчатый цилиндрический корпус поршня, соединенный узкой цилиндрической частью с корпусом клапана и широкой цилиндрической частью со стаканом корпуса привода штока с фиксацией между ними кольцевой краевой части мембраны, средняя часть которой выполнена в виде усеченного конуса, взаимодействующего с поршнем, установленным на свободном конце штока с возможностью перемещения во внутренние полости узкой и широкой цилиндрических частей корпуса поршня.
Седло клапана сформировано преимущественно внутренней архитектурой корпуса клапана.
Пружина, воздействующая на тарелку, может быть установлена в гнезде, закрепленном на корпусе клапана.
Шток расположен, как правило, в сквозном канале снабженного наружной резьбой цилиндрического выступа корпуса клапана, на котором установлена узкая цилиндрическая часть корпуса поршня.
Дно стакана корпуса привода штока выполнено предпочтительно в виде усеченного конуса, узкая часть которого снабжена средствами для установки штуцера.
Как правило, широкая цилиндрическая часть корпуса поршня расположена своей наружной резьбой на внутренней резьбе стакана корпуса привода штока.
Поршень выполнен преимущественно двухступенчатым коническо-цилиндрическим, при этом широкая ступень образована взаимодействующим с мембраной усеченным конусом, переходящим от основания в цилиндр, а узкая цилиндрическая ступень снабжена глухим осевым отверстием, в котором расположен свободный конец штока.
Техническим результатом полезной модели является создание клапана мембранного нормально закрытого со съемным корпусом привода штока, что позволяет преобразовать гидроуправлямый клапан в клапан, управляемый механическими средствами.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию “новизна”. В то же время, заявляемое техническое решение применимо в промышленности, в частности, в машиностроении при производстве запорно-регулирующей арматуры для трубопроводов дождевальных машин, поэтому оно соответствует условию “промышленная применимость”.
Заявляемая полезная модель представлена на следующих рисунках.
На фиг. 1 показан клапан мембранный нормально закрытый в сборе.
На фиг. 2 изображен клапан без корпуса привода штока.
На фиг. 3 представлен корпус привода штока.
Клапан мембранный нормально закрытый содержит сквозной корпус 1 клапана, в котором, преимущественно его внутренней архитектурой, сформировано седло 2 клапана. В корпусе 1 клапана расположен подвижный шток 3 с тарелкой 4, снабженной уплотнительным кольцом 5, установленным с возможностью прилегания к седлу 2 клапана под воздействием на тарелку 4 цилиндрической пружины 6. Пружина 6, воздействующая на тарелку 4, установлена, как правило, в гнезде 7, закрепленном на корпусе клапана 1. Шток 3 простирается своим свободным концом 8 в корпус 9 привода штока 3, разъемно соединенный с корпусом 1 клапана и содержащий ступенчатый цилиндрический корпус 10 поршня 11 и стакан 12 с установленной в нем вогнутой внутрь стакана 12 мембраной 13 и закрепленным в его дне 14 штуцером 15. Корпус 10 поршня 11 выполнен ступенчатым цилиндрическим, соединенным узкой цилиндрической частью 16 с корпусом 1 клапана, при этом шток 3 расположен предпочтительно в сквозном канале цилиндрического выступа 17 корпуса 1 клапана, снабженного наружной резьбой, на которой установлена узкая цилиндрическая часть 16 корпуса 10 поршня 11. Относительно корпуса 1 клапана шток 3 может быть уплотнен манжетой 18.
Широкая цилиндрическая часть 19 корпуса 10 поршня 11 соединена со стаканом 12 корпуса 9 привода штока 3 с фиксацией между ними кольцевой краевой части мембраны 13, причем, как правило, широкая цилиндрическая часть 19 корпуса 10 поршня 11 расположена своей наружной резьбой на внутренней резьбе стакана 12 корпуса 9 привода штока 3. Средняя часть мембраны 13 выполнена в виде усеченного конуса, выгнутого ко дну 14 стакана 12 корпуса 9 привода штока 3, выполненного преимущественно в виде усеченного конуса, узкая часть которого снабжена отверстием 20 и средствами 21 для установки штуцера 15. Своей обратной стороной мембрана 13 взаимодействует с поршнем 11, установленным на свободном конце 8 штока 3 с возможностью перемещения во внутренние полости узкой и широкой цилиндрических частей 16, 19 корпуса 10 поршня 11. Поршень 11 выполнен, как правило, двухступенчатым коническо-цилиндрическим, при этом широкая ступень 22 образована взаимодействующим с мембраной 13 усеченным конусом, переходящим от своего основания в цилиндр, а узкая цилиндрическая ступень 23 снабжена глухим осевым отверстием 24, в котором расположен свободный конец штока 3.
При работе в составе дождевальной машины входной и выходной патрубки 25, 26 корпуса 1 клапана соединены с трубопроводом системы подачи воды к гидроприводу тележки. К штуцеру 15 корпуса 9 привода штока 3 подведена трубка системы управления клапаном, по которой вода под давлением заполняет полость, образованную дном 14 стакана 12 корпуса 9 привода штока 3 и мембраной 13. При преобладании давления воды над давлением пружины 6 мембрана 13 перемещает поршень 11 во внутренние полости узкой и широкой цилиндрических частей 16, 19 корпуса 10 поршня 11, при этом поршень 11 воздействует на шток 3 и тарелку 4, отводя ее вместе с уплотнительным кольцом 5 от седла 2 клапана. При полностью утопленном штоке 3 тарелка 4 вместе с уплотнительным кольцом 5 отстоит от седла 2 клапана, канал между входным и выходным патрубками 25, 26 открыт, через клапан идет максимальный поток воды, соответственно, тележка перемещается с максимальной скоростью. Сброс давления в трубке системы управления ведет к перемещению штока 3 и тарелки 4 под воздействием пружины 6 в направлении седла 2 клапана с последующим прилеганием уплотнительного кольца 5 к седлу 2 клапана, в результате чего поток воды через клапан прерывается, тележка останавливается. Одновременно шток 3 перемещает поршень 11 в направлении дна 14 стакана 12 корпуса 9 привода штока 3, воздействуя на мембрану 13 и приводя ее в исходное состояние.
При необходимости корпус 9 привода штока 3 может быть свинчен с наружной резьбы цилиндрического выступа 17 корпуса 1 клапана и на шток 3 известным образом организуется механическое воздействие для управления потоком воды через клапан. В частности, на торец свободного конца 8 штока 3 клапана может воздействовать копир системы автоматического регулирования скорости движения самоходной опорной тележки.