RU224323U1 - Клапан пневматический - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к конструкции запорных клапанов (закрытого и открытого типа), предназначенных для перекачки газообразных и жидких рабочих сред, включая агрессивные и (или) радиоактивные. Клапан пневматический, в корпусе которого выполнен канал 1 для прохода рабочей среды с коническим седлом, взаимодействующим со сферической поверхностью запорной части, закрепленной на упругом элементе 3. Упругий элемент выполнен в виде сильфона со штоком 7, на одном конце которого закреплен подпружиненный поршень 5, на другом конце штока неподвижно закреплена запорная часть, выполненная в виде наконечника из фторопласта Ф-40 с перфорированным кольцевым ограничителем, взаимодействующим с внутренней поверхностью корпуса. Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, - повышение герметичности, надежности и технологичности клапана. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к конструкции запорных клапанов (закрытого и открытого типа), предназначенных для перекачки газообразных и жидких рабочих сред, включая агрессивные и (или) радиоактивные.

Известно изобретение под названием «Клапан сильфонный» (п. РФ №2250404 МПК F16K 1/50, 1/48). Клапан сильфонный содержит корпус, запорный орган и шток, герметизированный сильфоном. Сильфон соединен с корпусом сильфонной втулкой. Втулка имеет одинаковые по длине продолговатые отверстия. Упомянутые отверстия вытянуты вдоль оси штока. В штоке перпендикулярно его оси установлен штифт. Концы штифта входят в эти отверстия. Продолговатые отверстия выполнены в виде пазов и расположены со стороны нижнего торца сильфонной втулки. Сильфонная втулка охватывает сильфон и место соединения штока с запорным органом, смещенное ниже уровня сильфона на длину этих продолговатых пазов. Верхние стенки продолговатых пазов ограничивают рабочий ход клапана в положении “открыто”. Штифт установлен под углом 90° к оси патрубков клапана в отверстия в запорном органе и совмещенное с ними отверстие в штоке. Отверстие в штоке выполнено вытянутым в направлении сильфона вдоль оси штока с образованием при нахождении в нем штифта гарантированного зазора.

Изобретение направлено на повышение надежности работы клапана за счет упрощения и оптимизации конструкции, устранения возможности выпадения штифта под воздействием потока рабочей среды и предотвращения передачи на штифт осевого усилия при закрытии клапана, а также на обеспечение возможности замены запорного органа при ремонтах.

Недостатки вышеуказанного устройства:

дополнительный элемент конструкции в виде сильфонной втулки и наплавка из износостойкого материала на запорном органе в месте контакта с седлом корпуса усложняют технологию производства;

при работе клапана из пространства над золотником затруднен переток рабочей среды, попадающей туда через зазор и оказывающей дополнительное воздействие на сильфон;

трение металл по металлу при перемещении запорного органа вдоль сильфонной втулки и штифта вдоль пазов создает дополнительное сопротивление, увеличивая усилие, необходимое для перемещения, и ведет к одновременному износу трущихся поверхностей этих элементов;

при износе пары втулка - запорный орган ухудшается центровка запорного органа относительно седла и снижается герметичность, при этом необходим ремонт по замене пары, который проблематичен при работе с радиоактивными средами.

Известно изобретение под названием «Клапан предохранительный» (п. РФ №2634999 МПК F16K 17/04, 17/34). Предохранительный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, сильфон, герметично соединенный с корпусом и подвижным элементом, фиксирующий механизм, содержащий нагруженный пружиной сепаратор с цилиндрическими фиксаторами. Фиксирующий механизм снабжен дополнительной пружиной, размещенной во внутренней полости подвижного элемента, выполненного в виде стакана, взаимодействующего с цилиндрическими фиксаторами, и опорой со штоком, снабженным головкой, связанным с узлом уплотнения, состоящим из золотника, имеющего внутреннюю проточку под головку, и уплотнительного седла на выходном патрубке.

Изобретение направлено на расширение эксплуатационных возможностей предохранительного клапана и на повышение надежности его работы при эксплуатации за счет обеспечения герметичности затвора после многократных срабатываний.

Недостатки вышеуказанного устройства:

необходимость дополнительных пружин усложняет конструкцию;

при перемещении золотника вдоль корпуса возникает трение металл по металлу, что требует предварительной полировки поверхностей и ведет к их износу, так как материалы не износостойки;

массивный золотник, дополнительные пружины и трение металл по металлу создают дополнительное сопротивление, увеличивая усилие, необходимое для перемещения;

любые возможные дефекты уплотняющих поверхностей ведут к снижению герметичности клапана, тем более что место установки золотника фиксировано не четко.

Известно изобретение под названием «Клапан сильфонный» (п.РФ №182782 МПК F16K 1/48, 1/50). В клапане сильфонном, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода рабочей среды, крышку, герметизированный сильфоном шток и запорный орган в виде подвижно прикрепленного к штоку золотника, внутри корпуса легкопрессовой посадкой установлена гильза с возможностью перемещения в ней золотника, на поверхности золотника в местах контакта золотника с гильзой выполнены кольцевые наплавки из износостойкого материала, а в боковых стенках гильзы выполнены сквозные отверстия, сообщающиеся с выемками на наружной поверхности гильзы, выполненными с обеспечением возможности перетока рабочей среды из надзолотникового пространства в патрубок отвода рабочей среды при перемещении золотника внутри гильзы при открытии клапана и/или при разогреве рабочей среды в надзолотниковом пространстве. Гильза установлена и выполнена тонкостенной, не подвергающейся скручивающим усилиям и работающей внутренней поверхностью на износ в местах контакта с золотником.

Изобретение направлено на повышение надежности функционирования и ремонтопригодность.

Недостатками вышеуказанного устройства являются:

дополнительный элемент конструкции в виде гильзы и кольцевые наплавки из износостойкого материала на золотнике в местах контакта сгильзой и седлом усложняют технологию производства;

трение металл по металлу создает дополнительное сопротивление, увеличивая усилие, необходимое для перемещения запорного органа, и ведет к износу внутренней поверхности гильзы;

при износе внутренней поверхности гильзы ухудшается центровка золотника и снижается герметичность, при этом необходим ремонт по замене изношенной гильзы, который проблематичен при работе с агрессивными и/или радиоактивными средами.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является запорный клапан (п.РФ №206860, МПК F16K 15/04, 7/17, опубл. 30.09.2021). В корпусе клапана выполнен канал для прохода рабочей среды с седлом, взаимодействующим с золотником, закрепленным на гофрированной мембране. Корпус выполнен составным, между частями которого в подмембранной полости расположен золотник, при этом на соприкасающейся поверхности одной части выполнен выступ, на который устанавливается мембрана, зафиксированная в соответствующем пазу соприкасающейся поверхности другой части, в которой выполнена полость, соединенная с выходным каналом для аварийного отвода рабочей среды. Седло выполнено коническим, золотник в виде шарика установлен в центральной части мембраны с зазором, мембрана установлена таким образом, что при перемещении золотника на полный ход мембрана перемещается не более чем на половину своего хода в ту и другую сторону от срединной плоскости.

Изобретение направлено на повышение герметичности клапана за счет гарантированной самоустановки золотника на поверхности седла.

Недостатки вышеуказанного устройства:

золотник в виде шарика из нержавеющей стали требует высокой точности обработки и чистоты всей его поверхности, так как она вся является рабочей;

в случае попадания в рабочую среду инородного тела (частицы) существует вероятность его застревания в зазоре между золотником и кромкойсредней части мембраны, что ведет к невозможности самоустановки золотника и к потере герметичности;

возможно появление дефектов поверхности золотника, не являющейся износостойкой и испытывающей механическое воздействие со стороны седла, штока и кромки центральной части мембраны (в случае поджатия к ней шарика); при этом любые дефекты ведут к снижению герметичности клапана, тем более что у золотника нет определенного места контакта с седлом.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, - повышение герметичности, надежности и технологичности клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что в клапане пневматическом, в корпусе которого выполнен канал для прохода рабочей среды с коническим седлом, взаимодействующим со сферической поверхностью запорной части, закрепленной на упругом элементе, особенностью является то, что упругий элемент выполнен в виде сильфона со штоком, на одном конце которого закреплен подпружиненный поршень, на другом конце штока неподвижно закреплена запорная часть, выполненная в виде наконечника из фторопласта Ф-40 с перфорированным кольцевым ограничителем, взаимодействующим с внутренней поверхностью корпуса.

Выполнив запорную часть в виде наконечника из фторопласта Ф-40 обеспечили, благодаря его свойствам, отличную герметичность при взаимодействии с седлом, в том числе, за счет кольцевого ограничителя, дополнительно центрирующего неподвижно закрепленный на штоке сильфона наконечник относительно седла. Перфорированный кольцевой ограничитель фторопластового наконечника при перемещении вдоль корпуса практически не создает трения, предотвращая заедание и износ деталей; а также обеспечивает беспрепятственный переток рабочей среды из полости с обратной стороны наконечника относительно седла, исключает осевое искривление сильфона и его трение о корпус, минимизируя негативные воздействия на сильфон. Фторопласт Ф-40 отлично обрабатывается, что позволяет без осложнений добитьсянеобходимой чистоты и формы поверхности; а его физические свойства, в том числе отсутствие ползучести под нагрузкой, в совокупности с химической и радиационной стойкостью позволяют избежать деформации и разрушения наконечника. Таким образом, добились повышения герметичности, надежности и технологичности клапана.

При анализе уровня техники не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данной полезной модели. А также не выявлено факта известности влияния признаков, включенных в формулу, на технический результат заявляемого технического решения. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».

На фиг. 1 изображен разрез клапана пневматического в закрытом состоянии.

На фиг. 2 изображена часть клапана с наконечником в открытом положении и его креплением к штоку, показано направление потока рабочей среды.

Клапан пневматический (фиг. 1, 2) содержит размещенные в корпусе: канал 1 для прохода рабочей среды с коническим седлом 2, сильфонный узел (упругий элемент) 3 с наконечником (запорная часть) 4, подпружиненный поршень 5 пружиной 6, закрепленный на штоке 7 сильфонного узла 3. Корпус выполнен составным: из двух полукорпусов 8, 9 и фланца 10. Канал 1 для прохода рабочей среды с коническим седлом 2 выполнены в полукорпусе 8. Сильфонный узел 3 выполнен из сильфона со штоком 7, на одном конце которого с помощью штифта 11 неподвижно закреплен наконечник 4. Наконечник 4 имеет цилиндрическое основание для крепления на штоке 7, перфорированный кольцевой ограничитель А, взаимодействующий с внутренней поверхностью полукорпуса 8, вдоль которой перемещается, и сферическую поверхность Б, взаимодействующую с седлом 2. Основные детали изготовлены из коррозионностойкой стали. Наконечник 4 изготовлен из фторопласта Ф-40, стойкого к агрессивным и радиоактивным средам. Клапан снабженмикропереключателем 12, сигнализатором утечки 13 и манжетами 14, которые установлены во взаимообратном положении и контактируют с поршнем 5. Микропереключатель 12 установлен в полукорпусе 9 и взаимодействует с поршнем 5. Сигнализатор утечки 13, манжеты 14 и отверстие Д расположены во фланце 10. Со стороны стрелки В производится подача рабочей среды, со стороны стрелки Г - отвод рабочей среды, со стороны стрелки Е - подача воздуха (управляющая среда). Через отверстие Д по трубопроводу производится отвод рабочей среды в предусмотренную для этого емкость (на фиг. не показано) в случае разгерметизации сильфонного узла 3. Рабочая среда может быть любой, к которой стойки материалы клапана. Клапан работает следующим образом.

В исходном состоянии усилие пружины 6 передается через поршень 5 и сильфонный узел 3 на наконечник 4, прижимая его к седлу клапана 2. Тем самым обеспечивается исходное закрытое состояние клапана (фиг. 1). При этом микропереключатель 12, сигнализирующий об этом, находится в исходном (разомкнутом) состоянии.

При подаче управляющей среды со стороны стрелки Е под поршень 5 последний перемещается, преодолевая усилие пружины 6 и увлекая за собой шток 7 сильфонного узла 3. При этом сильфон сильфонного узла 3 сжимается, сферическая поверхность Б наконечника 4 отходит от седла 2 клапана, обеспечивая его открытие (фиг. 2). Рабочая среда проходит через образовавшийся зазор по каналу 1. Перемещаясь, поршень 5 через шток 7 воздействует на микропереключатель 12, который замыкается, сигнализируя об открытии клапана.

При снятии давления управляющей среды усилие пружины 6 приводит клапан в исходное закрытое состояние. При этом рабочая среда, оказавшаяся внутри полукорпуса 8 с обратной стороны наконечника 4 относительно седла 2, беспрепятственно перетекает в канал 1 через отверстия в кольцевом ограничителе А.

Сильфонный узел 3 изолирует рабочую среду от полости фланца 10. Манжеты 14 изолируют полость фланца 10 и сильфонный узел 3 от контакта с управляющей средой.

В случае разгерметизации сильфонного узла 3 рабочая среда из полости полукорпуса 8 поступит в полость фланца 10, вызовет «замыкание» контактов (срабатывание) сигнализатора утечки 13 и далее по трубопроводу, соединенному с отверстием Д, поступит в предусмотренную для этого емкость (на фиг. не показано), а манжета не позволит рабочей среде проникнуть в пневматическую систему дистанционного управления клапаном.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:

средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в различных отраслях промышленности (в технологических системах исследовательских, испытательных и производственных комплексов, связанных с перемещением газовых и жидких рабочих сред, включая агрессивные и (или) радиоактивные среды);

для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления.

Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».

Claims (1)

1. Клапан пневматический, в корпусе которого выполнен канал для прохода рабочей среды с коническим седлом, взаимодействующим со сферической поверхностью запорной части, закрепленной на упругом элементе, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде сильфона со штоком, на одном конце которого закреплен подпружиненный поршень, на другом конце штока неподвижно закреплена запорная часть, выполненная в виде наконечника из фторопласта Ф-40 с перфорированным кольцевым ограничителем, взаимодействующим с внутренней поверхностью корпуса.