EA017462B1 - Обратный клапан - Google Patents

Abstract

Обратный клапан (4), в частности, для пищевых, химических, биологических и фармацевтических применений. Клапан (4) обеспечивает проход текучей среды с ограниченными потерями в нагрузке и с низким потреблением энергии. Клапан (4) особенно подходит для использования с коррозионными и/или пищевыми текучими средами.

Description

Настоящее изобретение относится к обратному клапану и, в частности, к обратному клапану для применения в пищевых, химических, биологических и фармацевтических отраслях.

В частности, обратные клапаны широко создаются в этих областях для использования в трубопроводах для предотвращения потока, обратного относительно имеющегося течения. Такие клапаны состоят из затворного элемента, который находится в непосредственном соприкосновении с обрабатываемой текучей средой.

Во многих применениях обрабатываемые текучие среды или жидкости являются особенно чувствительными с точки зрения химии и биологии, как в случае пищевых жидкостей, которые особенно чувствительны к образованию бактерий или микроорганизмов, вызванному застоем жидкости или образованием пеноматериалов и эмульсий.

В других случаях используемые жидкости являются особенно агрессивными с точки зрения химии и могут вызвать эрозию затворного элемента.

Таким образом, в решениях современного уровня техники имеются затворы, выполненные из совместимых с пищевыми продуктами и антикоррозийных материалов: эти хорошо известные затворы обычно приводятся в действие посредством подпружиненного элемента. Подпружиненные элементы увеличивают потребление энергии клапаном, а также нагрузочные потери, и подпружиненные элементы, непосредственно связанные с текучей средой, часто создают турбулентность и способствуют образованию пеноматериалов и эмульсий. Более того, подпружиненные элементы ломаются из-за усталости и коррозии. Поломки могут вести к значительному повреждению компонентов, установленных последовательно с клапаном, так как фрагменты пружины отламываются и переносятся потоком в циркуляцию.

Также существуют хорошо известные решения затворов, выполненных из ферромагнитных материалов, которые могут быть приведены в действие посредством магнитных полей таким образом, чтобы ограничить потребление энергии клапаном. Тем не менее, эти ферромагнитные материалы не всегда совместимы с некоторыми текучими средами, особенно в пищевой отрасли.

Целью настоящего изобретения является создание обратного клапана, который исключает упомянутые выше недостатки относительно современного уровня техники.

Эти недостатки и ограничения решаются посредством обратного клапана согласно п.1 формулы изобретения.

Другие формы создания клапана согласно изобретению описаны в последующих пунктах формулы изобретения.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут представлены более полно в приведенном ниже описании его предпочтительных, но не ограничивающих вариантов осуществления, в которых фиг. 1 представляет собой вид в перспективе в разобранном виде обратного клапана согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2-4 - соответственно, виды сбоку с частичным разрезом клапана, изображенного на фиг. 1, в различных функциональных конфигурациях;

фиг. 5 - виды в перспективе и сбоку компонента клапана, изображенного на фиг. 1, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 - виды в перспективе и сбоку компонента клапана, изображенного на фиг. 1, согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7 - разрез клапана согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 - вид в перспективе в разобранном виде клапана, изображенного на фиг. 7;

фиг. 9 - разрез клапана согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 - вид в перспективе в разобранном виде клапана, изображенного на фиг. 9.

Элементы или части элементов, являющиеся общими для вариантов осуществления, описанных ниже, будут обозначены одинаковыми номерами.

Со ссылкой на упомянутые выше чертежи, позицией 4 в целом обозначен обратный клапан для регулирования расхода жидкости.

Клапан 4 состоит из корпуса 8 клапана, ограничивающего выходную камеру 12, проходящую от входа 16 к выходу 20 клапана 4. Согласно одному варианту осуществления корпус 8 клапана является, по существу, цилиндрическим вдоль продольной оси Х-Х.

Клапан 4 состоит из затвора 24, размещенного в выпускной камере 12, выполненного с возможностью закрывания входа 16 клапана в соответствии с закрывающей частью 28, направленной в сторону входа 16.

Предпочтительно затвор 24, в соответствии с закрывающей частью 28, состоит из прокладки 29, например уплотнительного кольца, для обеспечения герметичного уплотнения относительно корпуса 8 клапана.

В соответствии с упомянутым выходом 20 корпус клапана связан с пластиной 26, чтобы обеспечить вставление и последующее блокирование затвора в выпускной камере 12.

- 1 017462

Предпочтительно затвор 24 включает в себя по меньшей мере одну часть, выполненную из ферромагнитного материала; например затвор состоит из внутреннего ядра, выполненного из ферромагнитного материала, совместимого с пищевыми продуктами или фармацевтическими текучими средами, и обладающего хорошим сопротивлением к износу и истиранию. Например, ядро, выполненное из ферромагнитного материала, может быть покрыто Тефлоном. В описании ферромагнитный материал также означает постоянный магнит.

Предпочтительно затвор 24 полностью выполнен из ферромагнитной нержавеющей стали.

Предпочтительно клапан 4 включает в себя средство 40 генерирования магнитного поля, причем упомянутое средство 40 расположено на корпусе 8 клапана снаружи выпускной камеры 12 для генерирования магнитного поля, которое оказывает влияние на затвор 24 и не подвергается влиянию потока текучей среды, проходящей через выпускную камеру 12.

Согласно другому варианту осуществления средство 40 генерирования магнитного поля расположено соосно с корпусом 8 клапана и продольной оси Х-Х в соответствии с упомянутым входом 16.

Согласно еще одному варианту осуществления упомянутое средство 40 состоит из тороидального магнита 44, расположенного соосно с корпусом 8 клапана в соответствии с кольцеобразным углублением 48 корпуса 8 клапана напротив выпускной камеры 12. Другими словами, на внешней стенке, противоположной выпускной камере 12, корпус 8 клапана состоит из кольцеобразного углубления 48, выполненного с возможностью размещения тороидального магнита 44.

Предпочтительно упомянутый тороидальный магнит 44 выполнен по меньшей мере из двух половин или полуколец 52, расположенных соосно относительно корпуса 8 клапана.

Предпочтительно корпус 8 клапана включает в себя опорную часть, выполненную с возможностью упираться в закрывающую часть 28 затвора для закрывания входа 16 клапана 4.

Предпочтительно опорная часть 60 имеет фаску 64, и затвор 24 имеет закрывающую часть 28, выполненную, по меньшей мере, частично с ответным контуром относительно фаски 64.

Предпочтительно углубление 48 магнитного средства 40 включает в себя коническую часть 68, выполненную с ответным контуром относительно фаски 64. Согласно другим возможным вариантам осуществления углубление 48 относительно плоскости сечения, проходящей через упомянутую продольную ось Х-Х, имеет квадратное, прямоугольное, круглое, эллиптическое или плоское сечение.

Предпочтительно магнит 44, в свою очередь, имеет конусную головку 72, выполненную с возможностью вставления с геометрическим замыканием в конической части 68.

Согласно одному варианту осуществления корпус 8 клапана включает в себя уплотнительное средство 76, выполненное с возможностью блокирования на месте магнитного средства 40 и предотвращения соприкосновения между магнитным средством 40 и внешней средой клапана 4.

Например, уплотнительное средство 76 состоит из кольцевой прокладки 80, установленной на магнитное средство 40.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления затвор 24 выполнен с ответным контуром относительно внутренних стенок выпускной камеры 12 для ограничения с выпускной камерой прохода постоянного сечения.

Таким образом, скорость расхода (прохождения) текучей среды остается настолько постоянной, насколько это возможно, и удается избегать образования пеноматериалов и/или эмульсий.

Предпочтительно обратный клапан 4 включает в себя по меньшей мере одно ребро 88, выполненное с возможностью разделения входящего потока на множество потоков и создания направления и выравнивания затвора.

Согласно еще одному возможному варианту осуществления затвор 24 включает в себя по меньшей мере одно ребро 88 и предпочтительно включает в себя множество ребер 88.

Согласно еще одному варианту осуществления (фиг. 5) ребра 88 являются, по существу, параллельными основной продольной оси Х-Х.

Согласно дополнительному и предпочтительному варианту осуществления (фиг. 6) ребра 88 являются закрученными относительно упомянутой продольной оси Х-Х с обеспечением возможности осуществления вращения затвора 24 под действием напора потока текучей среды.

Согласно другому возможному варианту осуществления затвор 24 включает в себя по меньшей мере два ребра 88; предпочтительно затвор включает в себя три ребра, расположенных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по внешней боковой стенке затвора 24.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления корпус 8 клапана (фиг. 78) включает в себя множество выступов 92, предпочтительно являющихся радиальными, направленных в сторону выпускной камеры 12. Предпочтительно выступы 92 выполняют функцию ребер 88, пересекаясь с потоком через выпускную камеру 12 с обеспечением возможности разделения входящего потока на множество потоков, создавая направление и выравнивание затвора 24.

В частности, два выступа 92, являющихся смежными или следующими друг за другом, ограничивают впадину 94, которая создает сечение прохода потока.

Предпочтительно упомянутые выступы 92 проходят в осевом направлении, можно сказать, параллельно упомянутой продольной оси Х-Х. Выступы 92 предпочтительно являются полыми для обеспече

- 2 017462 ния возможности размещения в специальных полостях 96 средства 40 генерирования магнитного поля, например, в форме цилиндрических или дисковых магнитов.

Выступы 92 закрыты выпускной камерой 12 таким образом, чтобы текучая среда, проходящая через клапан 4, не могла войти в упомянутые полости 96; причем полости 96 выходят наружу корпуса 8 клапана таким образом, что они доступны снаружи. Таким образом, возможно вставлять магниты 40 снаружи корпуса 8 клапана и фиксировать их в полостях 96 посредством, например, болтов или штифтов 100.

Предпочтительно корпус 8 клапана включает в себя множество выступов 92, расположенных под углом шаг за шагом. Также предпочтительно корпус 8 клапана, снабженный выступами 92, связан с затвором 24, имеющим поперечную область 104, являющуюся цилиндрической относительно продольной оси Х-Х.

Согласно дополнительному варианту осуществления (фиг. 9-10) затвор 24 размещен в выпускной камере 12, причем первый снабжен направляющей 108 затвора. Например, затвор 24 включает в себя центральный разделитель 112 для разделения потока. Направляющая 108 затвора включает в себя, например, цилиндрическую часть, снабженную окнами 116, ограниченными под углом перемычками 120. Комбинация окон 116 и перемычек 120 подразделяет входящий поток на множество потоков, создавая направление и выравнивание затвора 24.

Далее следует описание функционирования клапана согласно изобретению.

В частности, средство 40 генерирования магнитного поля прилагает силу притяжения к затвору 24 таким образом, чтобы привести его в конфигурацию закрывания (фиг. 4).

Когда сила, прилагаемая входящей текучей средой к закрывающей части 28 затвора 24, превосходит силу магнитного притяжения и возвращающую силу затвора, возникающую благодаря давлению выходящей текучей среды, затвор 24 открывается и обеспечивает проход текучей среды (фиг. 3).

Предпочтительно вслед за отдалением затвора 24 от закрытого положения магнитная сила притяжения, действующая на него, уменьшается, и, следовательно, при одинаковом давлении входящей текучей среды эффект открывания затвора 24 автоматически склонен к увеличению до тех пор, пока затвор не достигнет максимально открытого положения (фиг. 2).

Следовательно, текучая среда может проходить в корпус 8 клапана через проход постоянного сечения, который, ограничивая изменения скорости текучей среды, способствует получению ламинарного потока без турбулентности и последующего образования пеноматериалов и эмульсий.

Затвор 24, снабженный закрученными ребрами, может вращаться под действием напора входящей текучей среды; это вращение предотвращает образование застойной жидкости.

Когда сила, прилагаемая входящей текучей средой, становится меньше, чем сила, прилагаемая выходящей текучей средой, сложенная с силой магнитного возврата затвора 24, затвор возвращается в конфигурацию закрывания, и проход текучей среды прерывается.

Также при закрывании возвратная сила, возникающая благодаря магниту 44, увеличивается при приближении затвора 24 к самому магниту; таким образом, эффект закрывания автоматически увеличивается, улучшая эффективность клапана.

Как может быть понятно из вышеизложенного, обратный клапан согласно изобретению преодолевает недостатки нынешнего уровня техники.

В частности, клапан дает уменьшенное потребление энергии благодаря малой энергии, требуемой для приведения его в действие, и малому перепаду давления между входом и выходом.

Клапан обеспечивает очень регулярный поток жидкости с минимальными потерями в нагрузке и, следовательно, с минимальным перепадом давления между входом и выходом клапана.

Компоненты клапана имеют очень малую шероховатость, таким образом, ограничивая турбулентность текучей среды и последующие потери нагрузки, а также образование пеноматериалов и эмульсий.

Более того, геометрия затвора и корпуса клапана создает проход постоянного сечения для текучей среды таким образом, чтобы поток имел постоянную скорость при прохождении через клапан.

Клапан согласно настоящему изобретению имеет высокое сопротивление к механической и химической коррозии благодаря низкой турбулентности и возможности использования нержавеющих сталей, которые обладают сопротивлением к химической и механической агрессии, а также совместимы с применениями для пищевых, химических и биологических текучих сред.

Наличие закрученных ребер создает небольшое вращение затвора, которое предотвращает любое образование застойных точек или неподвижного соприкосновения затвора с корпусом клапана, которое могло бы привести к образованию грязи.

Предпочтительно магнит расположен снаружи корпуса клапана таким образом, чтобы избежать соприкосновения с жидкостью, проходящей через клапан. Таким образом, магнит не подвержен какой-либо механической и/или химической коррозии.

Предпочтительно магнит, в свою очередь, защищен от внешних веществ, вызывающих коррозию, посредством прокладки и химической обработки поверхности.

Предпочтительно магнит прилагает силу притяжения к затвору в конфигурации закрывания клапана. Другими словами, в конфигурации закрывания сила притяжения между затвором и магнитом является максимальной, так как расстояние между двумя компонентами является минимальным. Хотя, когда

- 3 017462 клапан открыт, сила притяжения между магнитом и затвором является минимальной, так как расстояние между компонентами является максимальным.

Это функционирование отличается от функционирования традиционных подпружиненных обратных клапанов, в которых энергия упругости пружины является минимальной при закрывании и максимальной при открывании, таким образом, увеличивая потребление энергии клапаном.

Специалист в данной области техники, ввиду удовлетворения зависящих от обстоятельств и специальных потребностей, способен выполнить многочисленные модификации и изменения относительно клапанов, описанных выше, но без отхода от контекста изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (24)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Обратный клапан (4) для регулирования расхода текучей среды, включающий в себя корпус (8) клапана, образующий выпускную камеру (12), проходящую от входа (16) к выходу (20) клапана (4), затвор (24), расположенный в выпускной камере (12) и выполненный с возможностью блокирования входа (16) своей закрывающей частью (28), направленной в сторону входа (16), причем затвор (24) включает в себя по меньшей мере одну часть, выполненную из ферромагнитного материала, средство (40) генерирования магнитного поля, причем упомянутое средство (40) установлено на корпусе (8) клапана снаружи выпускной камеры (12) с возможностью генерирования магнитного поля, которое оказывает влияние на затвор (24) и не подвергается воздействию потока, проходящего через выпускную камеру (12), причем клапан (4) включает в себя по меньшей мере два ребра (88) на затворе (24) или по меньшей мере два выступа (92) на корпусе (8), выполненных с возможностью разделения входящего потока на потоки для создания направления и выравнивания затвора (24) при его перемещении в камере (12).
2. 2. Клапан (4) по п.1, в котором затвор (24) включает в себя множество ребер (88), выполненных с возможностью разделения входящего потока на множество потоков.
3. 3. Клапан (4) по п.1 или 2, в котором затвор (24) включает в себя три ребра (88), расположенных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по боковой внешней стенке затвора (24).
4. 4. Клапан (4) по п.2 или 3, в котором ребра (88), по существу, параллельны основной продольной оси (Х-Х).
5. 5. Клапан (4) по п.2 или 3, в котором ребра (88) закручены относительно упомянутой продольной оси (Х-Х) с обеспечением возможности вращения затвора (24) под действием напора потока текучей среды.
6. 6. Клапан (4) по п.1, в котором по меньшей мере два выступа (92), являющихся смежными или следующими друг за другом, ограничивают впадину (94), создающую сечение прохода потока.
7. 7. Клапан (4) по п.1 или 6, в котором выступы (92) проходят в радиальном направлении параллельно продольной оси (Х-Х) корпуса (8) клапана.
8. 8. Клапан (4) по пп.1, 6 или 7, в котором выступы (92) являются полыми с обеспечением возможности размещения в полостях (96) средства (40) генерирования магнитного поля.
9. 9. Клапан (4) по п.8, в котором выступы (92) закрыты со стороны выпускной камеры (12) и полости (96) выходят наружу относительно корпуса (8) клапана.
10. 10. Клапан (4) по п.8 или 9, в котором магниты (40) расположены в полостях (96) и закреплены посредством болтов или штифтов (100).
11. 11. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором средство (40) генерирования магнитного поля расположено соосно с корпусом (8) клапана в соответствии с входом (16).
12. 12. Клапан (4) по п.11, в котором средство (40) генерирования магнитного поля включает в себя тороидальный магнит (44), расположенный соосно с корпусом (8) клапана в соответствии с кольцеобразным углублением (48) корпуса (8) клапана напротив выпускной камеры (12).
13. 13. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором магнит (44) выполнен как цельный элемент.
14. 14. Клапан (4) по п.12, в котором магнит (44) состоит по меньшей мере из двух элементов или полуколец (52), расположенных соосно относительно корпуса (8) клапана.
15. 15. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором корпус (8) клапана включает в себя опорную часть (60), выполненную с возможностью упираться в закрывающую часть (28) затвора (24), причем опорная часть (60) имеет фаску (64) для обеспечения герметичного закрывания входа.
16. 16. Клапан (4) по п.15, в котором затвор (24) включает в себя закрывающую часть (28), выполненную, по меньшей мере, частично с ответным контуром относительно фаски (64).
17. 17. Клапан (4) по любому из пп.12-16, в котором углубление (48) магнитного средства (40) включает в себя коническую часть (68), выполненную с ответным контуром относительно фаски (64).
18. 18. Клапан (4) по п.17, в котором магнит (44) имеет конусную головку (72), выполненную с возможностью вставления с геометрическим замыканием в конической части (68).

    - 4 017462
19. 19. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором корпус (8) клапана включает в себя уплотнительное средство (76), выполненное с возможностью блокирования на месте магнитного средства (40) и предотвращения соприкосновения между магнитным средством (40) и внешней средой клапана.
20. 20. Клапан (4) по п.19, в котором уплотнительное средство (76) включает в себя кольцевую прокладку (80), установленную на магнитном средстве (40).
21. 21. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором затвор (24) включает в себя часть из ферромагнитного материала, покрытую слоем совместимого с пищевыми продуктами полимерного материала.
22. 22. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором затвор (24) выполнен из ферромагнитной нержавеющей стали.
23. 23. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором затвор (24) выполнен с ответным контуром относительно внутренних стенок (84) выпускной камеры (12) для образования с выпускной камерой (12) прохода постоянного сечения.
24. 24. Клапан (4) по любому из предшествующих пунктов, в котором закрывающая часть (28) затвора (24) включает в себя прокладку (29) для обеспечения герметичного уплотнения относительно корпуса (8) клапана.