КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ

Полезная модель относится к арматуростроению и может быть использована в качестве запорных устройств, работающих при высоком давлении, для хранения или транспортирования сжатых и сжиженных особо чистых газов.
Известно устройство для герметизации труб со штуцерами (патент РФ №02030666, МПК F 16 j - 13/12; F 16 j - 15/10 опубликованный 29.12.1990 г.). Полый корпус соединен со штуцером. В корпусе размещены запорный орган с прокладкой и распорными элементами между запорными органами и упорной поверхностью. Маховик неподвижно соединен со штоком. Упорная поверхность выполнена внутри корпуса. Маховик соединен с корпусом резьбой. На штоке под распорными элементами выполнен конический участок, обращенный к штуцеру трубы меньшим основанием образующий кольцевую камеру, сужающуюся к ее наружному диаметру. Корпус снабжен ограничителем момента вращения маховика относительно корпуса. Такое устройство работает при высоком давлении или вакууме.
Недостатками данного устройства являются:
- сложность конструкции запорного элемента
- наличие неметаллических материалов, используемых для уплотнения, что будет сказываться на чистоте хранящихся или транспортируемых особо чистых газов.
Наиболее близким устройством к заявленному по назначению и по совокупности признаков является клапан КВ-1П (ТУ 9Г4.463.025). Клапан содержит корпус с входом и выходом, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, запорный элемент, привод запорного элемента, выполненный составным из штока и толкателя, маховик, соединенный по резьбе со штоком привода. Между толкателем и запорным элементом размещен пакет мембран из бронзы. Между толкателем и штоком расположен шаровой элемент. Запорный элемент с неметаллической прокладкой подпружинен относительно седла. При перемещении вниз прокладка запорного элемента упирается в выступающий буртик опорной поверхности корпуса, обеспечивая герметизацию рабочего объема. Корпус выполнен из латуни. Недостатками данного устройства являются:
- наличие внутри рабочего объема материалов подверженных окислению и коррозии и наличие неметаллических материалов, используемых для уплотнения, что будет сказываться на чистоте хранящихся или транспортируемых особо чистых газов.
2
- наличие неметаллических материалов, используемых для уплотнения. Конструктивные особенности не позволяют работать с давлениями >14,7 МПа (150 кгс/см).
Клапан КВ-1П (ТУ 9Г4.463.025) выбран за прототип.
Технической задачей заявляемого клапана является разработка конструкции клапана, работающего при высоких давлениях и не
нарушающего чистоты сжатых или сжиженных особо чистых газов при хранении и транспортировании.
Технический результат заключается в сохранении чистоты сжатых или сжиженных особо чистых газов, находящихся под большим давлением, при хранении и транспортировании.
Технический результат достигается тем, что клапан запорный, содержащий корпус с входом и выходом, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, запорный элемент, привод запорного элемента, выполненный составным из штока и толкателя, маховик, соединенный по резьбе со штоком привода, между толкателем и запорным элементом размещен пакет мембран, а между толкателем и штоком шаровой элемент, запорный элемент подпружинен относительно седла. Корпус клапана выполнен из нержавеющей стали аустенитного класса, обладающей коррозионной стойкостью, запорный элемент и пружина выполнены из термообработанной нержавеющей стали, пакет мембран представлен в виде трех слоев, между двумя крайними слоями из нержавеющей стали аустенитного класса размещен слой из термообработанной бронзы. Внутренние поверхности клапана выполнены с чистотой не менее , при этом поверхности запорного элемента и толкателя, обращенные к мембранам выполнены сферическими, а поверхность запорного элемента, контактирующая с седлом выполнена конической.
Использование материалов, контактирующих с рабочими газами и не образующих окисных пленок, позволяет обеспечить сохранность хранящихся или транспортируемых особо чистых газов. Выполнение поверхностей клапана с чистотой не менее  позволяет обеспечить более качественную предварительную очистку этих поверхностей.
Сферические поверхности запорного элемента и толкателя, обращенные к мембранам, позволяют снизить усилие закрытия клапана при больших давлениях.
Выполнение поверхности запорного элемента, контактирующей с седлом, конической позволяет не использовать для уплотнения неметаллические материалы, служащие источником загрязнения, и работать с более высокими давлениями.
Выполнение пакета мембран в виде нескольких слоев, крайние из нержавеющей стали аустенитного класса, а между ними слой из термообработанной бронзы позволяет сохранить чистоту газов в емкостях при больших давлениях.
В результате проведенных изменений обеспечивается чистота сохраняемых особочистых газов при больших давлениях в течение длительного времени
На фигуре 1 представлен общий вид клапана, состоящего из:
1. Корпус
2. Маховик
3. Шток
4. Пакет мембран
5. Пружина
6. Гайка
7. Толкатель
8. Запорный элемент
9. Шаровой элемент
Корпус и крайние слои пакета мембран изготовлены из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, запорный элемент из стали 30Х13 ГОСТ 5632-72, пружина из стали 36НХТЮ ГОСТ 10994-74.
Работает клапан следующим образом. При вращении по часовой стрелке маховика 2, шток 3 (жестко соединенный с маховиком) перемещается вниз по резьбе гайки 6 и через толкатель 7 и мембраны 4 прижимает запорный элемент 8 к седлу корпуса клапана 1, перекрывая тем самым выход газа. При вращении маховика 2 в противоположную сторону шток 3, перемещаясь в обратном направлении, освобождает запорный элемент, который под действием пружины 5 и давления газа отводится от седла, открывая тем самым доступ газа в питаемую систему.
2
Изготовленный образец заявляемого клапана был испытан при рабочем давлении 24,5 МПа (250 кгс/см) и подтвердил заявляемые свойства. Работы проводились со следующими особо чистыми газами - арсин, фосфин, моносилан, моногерман, диборан. Заявляемый новый технический вариант готовится к внедрению.