Жидкостной затвор

Авторы патента:


 

Жидкостной затвор (1) содержит корпус (3) и ротор (17), выполненный из металлического сплава. Корпус (3) образует круговую цилиндрическую клапанную камеру (4), имеющую по меньшей мере два клапанных отверстия (12, 13) по периферийной стенке (14) камеры. Ротор (17) установлен с возможностью вращения внутри указанной клапанной камеры (4) и содержит периферийный дугообразный участок (21), выполненный с возможностью уплотняющего контакта с периферийной стенкой (14) камеры и полной блокировки одного из указанных клапанных отверстий (12, 13) одновременно, при этом указанный ротор (17) установлен таким образом внутри клапанной камеры (4), что указанный дугообразный участок (21) постоянно смещен до упора к периферийной стенке (14) камеры. Указанный дугообразный участок (21) содержит средство по меньшей мере минимизирующее контакт между подобными по микроструктуре областями указанного корпуса (3) и указанного ротора (17).

(Фиг.2)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к жидкостному затвору, содержащему корпус, который образует круговую цилиндрическую клапанную камеру, имеющую по меньшей мере два клапанных отверстия по периферийной стенке, и ротор, установленный с возможностью вращения внутри указанной клапанной камеры и содержащий периферийный дугообразный участок, выполненный с возможностью уплотняющего контакта с периферийной стенкой камеры и полной блокировки одного из указанных клапанных отверстий одновременно, при этом указанный ротор установлен таким образом внутри указанной клапанной камеры, что указанный дугообразный участок постоянно смещен до упора к периферийной стенке камеры.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Жидкостной затвор согласно ограничительной части описан в опубликованном документе WO 01/86179 A1. В частности, жидкостной затвор, раскрытый в указанном документе, является смесительным клапаном, который используется для регулирования потока жидкости в трубопроводной сети. Согласно документу смещение ротора осуществляется посредством расположенных несимметрично относительно центра на роторе гнезд уплотнительных колец, взаимодействующих с расположенными по центру гнездами уплотнительных колец внутри корпуса. Конечно, указанное смещение может быть осуществлено также и посредством других средств. Так или иначе, смещение улучшает герметичность смесительного клапана, что является очень полезным в тех случаях, в которых одно из указанных клапанных отверстий должно быть полностью заблокировано.

На практике показано, что ротор известного смесительного клапана имеет тенденцию застревать, если некоторое время не вращается. Полагают, что способствующей этому причиной является то, что указанное смещение имеет тенденцию сжимать всю жидкость, которая управляется смесительным клапаном, и следовательно заполняет все его внутреннее пространство и является некоторого рода смазкой его стенок вдали от области контакта дугообразной стенки. Следовательно, известный подход для исправления проблемы заключается в том, чтобы время от времени поворачивать ротор согласно схеме обслуживания, независимо от фактической потребности изменять настройку клапана как таковую. В клапанах, управляемых вручную, это очевидным образом не является очень практичным решением, а в клапанах, регулируемых автоматическим образом, частая эксплуатация вызывает дополнительное напряжение в используемых устройствах управления и также в смесительном клапане.

ЗАДАЧА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

По сравнению с уровнем техники задачей настоящей полезной модели является совершенствование жидкостного затвора согласно ограничительной части таким путем, который обеспечивает продолжительные постоянные рабочие циклы без риска застревания ротора жидкостного затвора и таким образом, неисправной работы жидкостного затвора.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Согласно настоящей полезной модели в жидкостном затворе согласно ограничительной части, результат достигается благодаря тому, что указанный корпус выполнен из металлического сплава, при этом указанный ротор выполнен из металлического сплава и указанный дугообразный участок содержит средство, по меньшей мере минимизирующее контакт между подобными по микроструктуре областями указанного корпуса и указанного ротора.

Проведенные заявителем испытания показали, что контакт между подобными по микроструктуре металлическими сплавами и в корпусе, и в роторе в затворе согласно ограничительной части, являются основной причиной неисправной работы затвора. Заявитель полагает, что это обусловлено некоторым микроструктурным взаимодействием между металлическими сплавами корпуса и ротора, при этом дополнительные испытания, проведенные с решениями на основе этого предположения доказали, что изобретательский замысел по меньшей мере минимизирующего контакта между подобными по микроструктуре областями указанного корпуса и указанного ротора несомненно уменьшает проблему.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанное средство содержит ротор, выполненный из металлического сплава отличного от сплава указанного корпуса. Разные с металлургической точки зрения металлические сплавы имеют разные микроструктуры, что, как следует полагать, делает соприкосновение поверхностей менее предрасположенным к взаимодействию, и таким образом ротор менее предрасположенным к застреванию внутри корпуса.

Предпочтительно, металлический сплав указанного ротора является более твердым, чем металлический сплав указанного корпуса. Исходя из практических интересов, это является наиболее подходящим выбором, поскольку корпус изначально обычно отливают, тогда как ротор часто подвергают механической обработке, начиная с вытянутого металлического стержня, имеющего более плотную микроструктуру, даже если он выполнен из идентичного металлического сплава.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели металлический сплав ротора является первым латунным сплавом, при этом металлический сплав корпуса является вторым металлическим сплавом, причем первый латунный сплав является более твердым, чем указанный второй латунный сплав. Использование таких родственных сплавов является предпочтительным.

Согласно другому варианту осуществления настоящей полезной модели металлический сплав указанного ротора является сплавом нержавеющей стали, а металлический сплав указанного корпуса является латунным сплавом. Использование таких в высшей степени разных металлических сплавов является возможным благодаря тому факту, что ротор в смесительном клапане согласно ограничительной части, посажен со смещением внутри корпуса, что означает, что в направляющих должен быть некоторый зазор.

Согласно другому варианту осуществления настоящей полезной модели указанное средство содержит ротор, покрытый твердым покрытием. Специалисту в данной области техники известны некоторые применяемые твердые покрытия, такие как Nedox ®. Nedox® - покрытие, которое включает в себя химическое никелирование, также как покрытие фторопластом металлических поверхностей и приводит в результате к твердым, износостойким поверхностям с низким коэффициентом трения.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящей полезной модели указанное средство содержит ротор, покрытый твердым металлом. Кроме того, специалисту в данной области техники известны некоторые применяемые твердые металлы, такие как хром или титан.

Согласно другому подходу к решению рассматриваемой проблемы указанное средство может содержать ротор, имеющий дугообразный участок, который является центрально утопленным. Выполняя утопленной только центральную часть дугообразного участка, функция уплотнения в отношении корпуса может быть поддержана краевыми частями дугообразного участка, причем указанные краевые части явным образом имеют более маленькую площадь контакта с корпусом, чем весь дугообразный участок, если бы он не имел такой выемки.

Предпочтительно, в последнем варианте осуществления настоящей полезной модели указанный дугообразный участок является центрально утопленным в дугообразной форме. Это является предпочтительным, потому что такую выемку легко выполнить путем механической обработки ротора на токарном станке, на котором ротор зажимают в патроне немного со смещением относительно центра, таким образом, что углубленную дугообразную форму выполняют со смещением по центру по отношению к дугообразному участку как таковому.

В альтернативном последнем указанном варианте осуществления настоящей полезной модели указанный дугообразный участок является центрально утопленным плоским образом. Это является предпочтительным, потому что такую выемку легко выполнить посредством фрезерного станка, используемого, чтобы просто вырезать центральную часть указанного дугообразного участка.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее описан предпочтительный вариант осуществления жидкостного затвора согласно настоящей полезной модели со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

на фиг.1 показан смесительный клапан на общем виде с некоторыми удаленными частями для большей ясности;

на фиг.2 показан смесительный клапан по фиг.1 на виде в разрезе; и

на фиг.3 показан фрагмент III по фиг.2 в увеличенном виде.

ОПИСАНИЕ НАИБОЛЕЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Смесительный клапан 1, проиллюстрированный на чертежах, предназначен для регулирования потока жидкости в трубопроводной системе. Трубопроводная система, сама по себе, символически проиллюстрирована на фиг.1 и 2 чертежей посредством двойной стрелки 2, которая также указывает возможные направления потока.

Смесительный клапан 1 содержит корпус 3, образующий круговую цилиндрическую клапанную камеру 4. На чертежах нижняя часть клапанной камеры 4 закрыта плоской стенкой 5 корпуса, в то время как верхняя часть клапанной камеры 4 закрыта круглым диском 6, вставленным в указанную верхнюю часть. Диск 6 установлен на корпусе 3 посредством уплотнительного кольца 7 и служит для опоры работающего вала 8 герметичным образом посредством двух дополнительных уплотнительных колец 9, 10. Работающий вал 8 должен быть соединен с головкой 11 для ручного управления клапаном, как показано, или с серво-блоком для автоматического управления клапаном.

Клапанная камера 4 смесительного клапана 1 содержит три отверстия 12, 13 по периферийной стенке 14 камеры, только два из которых проиллюстрированы на чертежах. Три отверстия 12, 13 расположены на равной высоте вокруг периферийной стенки 14 камеры и соединены с указанной выше трубопроводной системой 2 посредством соединительных деталей 15, 16 корпуса 3, при этом отверстие, отсутствующее на чертежах, и связанные с ним соединительные детали в действительности расположены точно напротив заднего отверстия 13 на чертежах. Размер всех трех отверстий 12, 13 является таковым, что вокруг всех трех отверстий 12, 13 остаются целые части периферийной стенки 14 камеры.

Внутри камеры 4 смесительного клапана 1 установлен с возможностью вращения ротор 17. Как показано на чертежах, общая форма ротора 17 является цилиндрической и круговой с дискообразными, круглыми верхней и нижней стенками 18, 19. Они соединены друг с другом посредством колонны 20 в виде сектора, вершина которого находится в центре ротора 17, а снаружи заканчивается периферийным дугообразным участком 21. Дугообразный участок 21 находится на одной линии с наружными контурами верхней и нижней стенок 18,19, так что создается непрерывная поверхность стенки, образуя часть указанной круговой цилиндрической общей формы ротора 17. В направлении по окружности дугообразный участок 21 имеет размер, превышающий соответствующие размеры отверстий 12, 13 в периферийной стенке 14 камеры, для того чтобы дугообразный участок 21 мог за раз полностью закрыть одно из этих отверстий 12, 13.

Диаметр верхней и нижней стенок 18, 19 немного меньше (несколько сотых долей миллиметра), чем диаметр клапанной камеры 4, что означает, что ротор 17 установлен в ней свободно.

Как можно видеть на чертежах, верхняя стенка 18 содержит наверху круговое цилиндрическое плато 22, в то время как нижняя стенка 19 содержит снизу круговое цилиндрическое плато 23. Указанные плато 22, 23 имеют диаметры, которые меньше, чем верхняя и нижняя стенки 18, 19, и расположены смещенными от центра по отношению к ним, при этом их центры находятся на одной линии друг с другом и смещены немного (несколько десятков миллиметра) по отношению к центрам верхней и нижней стенок 18, 19 как таковых в направлении от указанного дугообразного участка 21. Плато 22, 23 выполнены с возможностью удерживать уплотнительные кольца 24, 25, используемые для установки ротора 17 с возможностью вращения внутри клапанной камеры 4, при этом их нецентрированность заставляет указанный дугообразный участок 21 ротора 17 быть постоянно смещенным до упора в периферийную стенку 14 камеры.

Как показано на чертежах, верхнее плато 22 имеет верхнюю канавку 26, имеющую форму чтобы входить в зацепление с приводом 27 указанного рабочего вала 8 без возможности вращения, для того чтобы обеспечить ручное или автоматическое управление смесительным клапаном 1 путем вращения ротора 17, так что три отверстия 12, 13 полностью или частично открываются или закрываются.

Эти технические признаки смесительного клапана 1, описанные выше, четко попадают в пределы объема защиты по документу WO 01/86179 A1. Что делает смесительный клапан 1 согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели и все другие варианты осуществления настоящей полезной модели, входящие в объем прилагаемой формулы полезной модели, действительно отличающимися в том, что указанный дугообразный участок 21 содержит средство по меньшей мере минимизирующее контакт между подобными по микроструктуре областями указанного корпуса 3 и указанного ротора 17.

В предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели это достигается тем, что указанный корпус 3 выполнен из металлического сплава, указанный ротор 17 выполнен из металлического сплава, при этом указанный ротор 17 выполнен из металлического сплава, отличного от металлического сплава указанного корпуса 3. Таким образом микроструктурное взаимодействие между металлическими сплавами корпуса 3 и ротора 17, или, чтобы быть более точными, между периферийной стенкой 14 клапанной камеры 4 и дугообразным участком 21 ротора 17, ограничено, при этом функция клапана очевидным образом улучшается. Один пример предпочтительных комбинаций металлического сплава для корпуса 3 и ротора 17 содержит разные латунные сплавы, такие как более мягкий сплав CW 602 для корпуса 3 и более твердый сплав CW 713 для ротора 17.

Очевидно, что описанная выше компоновка смесительного клапана 1 может быть изменена разными путями, особенно когда дело касается решения, используемого для смещения ротора 17. Кроме того, очевидно, что количество отверстий 12, 13 может превышать число три, которое является, однако, наиболее используемым в данной области.

Описанный выше предпочтительный вариант осуществления настоящей полезной модели относится к жидкостному затвору в виде смесительного клапана. Однако полезная модель не ограничена жидкостными затворами такого рода, и может быть также применена к запорным и отводным клапанам. Следовательно, специалисту в данной области техники следует понимать, что жидкостной затвор согласно настоящей полезной модели может быть изменен многочисленными путями, не выходя за объема формулы полезной модели, в отношении компоновки жидкостного затвора как такового, и в отношении выбранных для клапана материалов.

1. Жидкостной затвор (1), содержащий корпус (3), образующий круговую цилиндрическую клапанную камеру (4), имеющую по меньшей мере два клапанных отверстия (12, 13) по периферийной стенке (14) камеры, и ротор (17), установленный с возможностью вращения внутри указанной клапанной камеры (4) и содержащий периферийный дугообразный участок (21), выполненный с возможностью уплотняющего контакта с периферийной стенкой (14) камеры и полной блокировки одного из указанных клапанных отверстий одновременно, при этом указанный ротор (17) установлен таким образом внутри указанной клапанной камеры (4), что указанный дугообразный участок (21) постоянно смещен до упора к периферийной стенке (14) камеры, отличающийся тем, что

указанный корпус (3) выполнен из металлического сплава;

указанный ротор (17) выполнен из металлического сплава, и

указанный дугообразный участок (21) содержит средство по меньшей мере минимизирующее контакт между подобными по микроструктуре областями указанного корпуса (3) и указанного ротора (17).

2. Жидкостной затвор (1) по п.1, в котором указанное средство содержит ротор (17), выполненный из металлического сплава, отличного от металлического сплава указанного корпуса (3).

3. Жидкостной затвор (1) по п.1 или 2, в котором металлический сплав указанного ротора (17) является более твердым, чем металлический сплав указанного корпуса (3).

4. Жидкостной затвор (1) по п.3, в котором металлический сплав указанного ротора (17) является первым латунным сплавом, при этом металлический сплав указанного корпуса (3) является вторым латунным сплавом.

5. Жидкостной затвор (1) по п.3, в котором металлический сплав указанного ротора (17) является сплавом нержавеющей стали, при этом металлический сплав указанного корпуса (3) является латунным сплавом.

6. Жидкостной затвор (1) по п.1, в котором указанное средство содержит ротор (17), покрытый твердым покрытием.

7. Жидкостной затвор (1) по п.1, в котором указанное средство содержит ротор (17), покрытый твердым металлом.

8. Жидкостной затвор (1) по п.1, в котором указанное средство содержит ротор (17), имеющий дугообразный участок (21), центрально утопленный.

9. Жидкостной затвор (1) по п.8, в котором указанный дугообразный участок (21) является центрально утопленным в дугообразной форме.

10. Жидкостной затвор (1) по п.8, в котором указанный дугообразный участок (21) является центрально утопленным плоским образом.



 

Похожие патенты:
Наверх