Обратный клапан
Полезная модель относится к области арматуростроения. Известны обратные клапаны, содержащие корпус с входной и выходной полостями, седло, запорный орган, размещенный внутри корпуса, рабочую камеру и камеру постоянного объема, силовой цилиндр. Недостатками известных конструкций является их сложность, низкая эффективность и ненадежность в процессе эксплуатации. Техническим результатом предполагаемой полезной модели является повышение эффективности работы обратного клапана. Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение долговечности и надежности конструкции обратного клапана. Предлагаемый обратный клапан содержит корпус с входной и выходной полостями, седло, ступенчатый шток, запорный орган, закрепленный на шаровом шарнире, рабочую камеру и камеру постоянного объема, силовой цилиндр, размещенный внутри корпуса и выполненный с уплотнительным пояском, взаимодействующим с наружной поверхностью камеры постоянного объема при движении запорного органа как с направляющей. Между уплотнительным пояском и направляющей поверхностью выполнен зазор, шток имеет ограничительное кольцо, силовой цилиндр отделен от запорного органа с возможностью самостоятельного перемещения вдоль оси штока до ограничительного кольца, при этом центр массы запорного органа, закрепленного на штоке, совмещен с центром шарового шарнира, а величина зазора между направляющей поверхностью камеры постоянного объема и уплотнительным пояском силового цилиндра выполнена постоянной по длине хода силового цилиндра.
Преимущества предполагаемой полезной модели заключаются в том, что силовой цилиндр отделен от запорного органа и закреплен с возможностью перемещения вдоль оси штока с ограничением за счет ограничительного кольца, расположенного на штоке, что позволило выполнить постоянным зазор между направляющей поверхностью и уплотнительным пояском по всей длине хода силового цилиндра. Это, в свою очередь, обеспечило непрерывность демпфирования перемещения запорного органа и, как следствие, полную безударность закрытия клапана. Кроме того, отделение силового цилиндра от запорного органа увеличивает воздействие обратного потока на запорный орган и, как следствие, сокращение времени закрытия клапана. Центр массы запорного органа совмещен с центром шарового шарнира, что обеспечивает равномерное прижатие запорного органа к седлу и, как следствие, повышает герметичность клапана. Предлагаемая конструкция обратного клапана долговечна, надежна в эксплуатации и, как следствие, повышает эффективность работы клапана.
Полезная модель относится к области арматуростроения. Известен обратный клапан, изобретение RU 2184296, содержащий корпус с входной и выходной полостями, седло, запорный орган, кинематически связанный со штоком силового цилиндра и упруго поджатый к седлу. Рабочая камера силового цилиндра сообщена с выходной полостью корпуса через дроссельное отверстие в силовом цилиндре, камеру постоянного объема и следующий за ней эжекторный насадок. Боковая поверхность силового цилиндра выполнена в виде юбки запорного органа с уплотнительным пояском, взаимодействующим при движении запорного органа с наружной поверхностью камеры постоянного объема как с направляющей. Между направляющей поверхностью и уплотнительным пояском имеется переменный зазор по длине хода запорного органа, увеличивающийся в конце хода при закрытии клапана.
Недостатками известного изобретения являются:
- наличие соударения запорного органа о седло, вследствие потери демпфирующего эффекта в конце хода запорного органа при закрытии клапана из-за резкого увеличения зазора между направляющей поверхностью и уплотнительным пояском юбки запорного органа;
- большое время закрытия клапана, вследствие слабого воздействия обратного потока на запорный орган во время его хода на закрытие, т.к. запорный орган выполнен с юбкой, закрывающей внутреннюю поверхность запорного органа от обратного потока;
- наличие неравномерного поджатия запорного органа к седлу (что отрицательно влияет на герметичность клапана), вследствие воздействия опрокидывающей силы, возникающей из-за смещения центра массы запорного органа в сторону юбки относительно шарового шарнира.
Сущность предполагаемой полезной модели заключается в том, что силовой цилиндр отделен от запорного органа и закреплен с возможностью перемещения вдоль оси штока с ограничением за счет ограничительного кольца, расположенного на штоке, что позволило выполнить постоянным зазор между направляющей поверхностью и уплотнительным пояском по всей длине хода силового цилиндра. Это, в свою очередь, обеспечило непрерывность демпфирования перемещения запорного органа и, как следствие, полную безударность закрытия клапана. Кроме того, отделение силового цилиндра от запорного органа увеличило воздействие обратного потока на запорный орган и, как следствие, сократило время закрытия клапана. Центр массы запорного органа совмещен с центром шарового шарнира, что обеспечило равномерное прижатие запорного органа к седлу и, как следствие, повысило герметичность клапана.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является повышение эффективности работы обратного клапана.
Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение долговечности и надежности конструкции обратного клапана.
Данная техническая задача решается за счет того, что в известном обратном клапане, содержащем корпус с входной и выходной полостями, седло, шток, запорный орган, закрепленный при помощи шарового шарнира на штоке и упруго поджатый к седлу, камеру постоянного объема, силовой цилиндр, размещенный внутри корпуса и выполненный с уплотнительным пояском, взаимодействующим с наружной поверхностью камеры постоянного объема как с направляющей, шток имеет ограничительное кольцо, силовой цилиндр отделен от запорного органа с возможностью перемещения по штоку от запорного органа до ограничительного кольца, при этом между направляющей поверхностью камеры постоянного объема и уплотнительным пояском силового цилиндра имеется зазор, постоянной
величины по длине хода силового цилиндра. Кроме того, центр массы запорного органа совмещен с центром шарового шарнира.
На фиг.1 изображен обратный клапан в разрезе.
Обратный клапан содержит корпус 1 с входной полостью 2 и выходной полостью 3, в которой расположена камера 4 постоянного объема. Во входной полости 2 корпуса 1 установлено седло 5. Запорный орган 6 закреплен при помощи шарового шарнира 7 на штоке 8, подвижно закрепленном в передней и задней стенке камеры 4 постоянного объема на подшипниках скольжения 9 и 10. На штоке 8 расположена пружина 11 для поджатия запорного органа 6 к седлу 5.
На штоке 8 при помощи подшипника скольжения 12 установлен силовой цилиндр 13, имеющий возможность перемещаться вдоль штока 8 от запорного органа 6 до ограничительного кольца 14, жестко закрепленного на штоке 8. На внутренней боковой поверхности силового цилиндра 13 выполнен уплотнительный поясок 15, взаимодействующий с наружной цилиндрической поверхностью 16 камеры 4 постоянного объема как с направляющей. Между уплотнительным пояском 15 и направляющей поверхностью 16 камеры 4 постоянного объема имеется зазор 17, постоянной величины по всей длине хода силового цилиндра 13.
Силовой цилиндр 13 и передняя стенка камеры 4 постоянного объема образуют рабочую камеру 18, соединенную дроссельным отверстием 19 с камерой 4 постоянного объема. На наружной стороне задней стенки камеры 4 постоянного объема соосно со штоком 9 закреплен эжектор 20 с трубкой 21 и соплом 22 в форме конфузора.
Обратный клапан работает следующим образом.
При отсутствии потока рабочей среды запорный орган 6 поджат к седлу 5 пружиной 11. Под действием прямого потока рабочей среды запорный орган 6, преодолевая усилие пружины 11, начинает движение на открытие обратного клапана, при этом запорный орган 6 перемещается в сторону выходной полости 3 вместе со штоком 8. Запорный орган 6, дойдя до
соприкосновения с силовым цилиндром 13, начинает его также перемещать, при этом уплотнительный поясок 15 скользит по цилиндрической направляющей поверхности камеры 4 постоянного объема. Величина зазора 17 остается постоянной по всей длине хода запорного органа 6. Во время перемещения силового цилиндра 13 происходит уменьшение объема рабочей камеры 18 и рабочая среда начинает перетекать из рабочей камеры 18 через дроссельное отверстие 19 в камеру 4 постоянного объема, а затем, через отверстия в задней стенке камеры 4 постоянного объема и трубку 21 эжектора 20 в выходную полость 3 клапана. Происходит демпфирование открытия запорного органа 6.
Прямой поток рабочей среды, проходя в корпусе 1 клапана, попадает в сопло 22 эжектора 20, ускоряется в нем и создает зону пониженного давления на конце трубки 21, а также в камере постоянного объема 4 и сообщающейся с ней через дроссельное отверстие 19 рабочей камере 18, увеличивая результирующее усилие открытия запорного органа 6. При открытом запорном органе 6 понижение давления в рабочей камере 18 обеспечивает плотное, устойчивое прижатие запорного органа 6 к торцевой стенке силового цилиндра 13.
При уменьшении расхода среды через клапан скорость прямого потока рабочей среды, в том числе проходящего через сопло 22 эжектора 20, уменьшается, а давление в камере 4 постоянного объема увеличивается и уравнивается с давлением в выходной полости 3. При этом результирующее усилие открытия запорного органа 6 уменьшается и он под действием пружины 11 совместно со штоком 8 начинает ход на закрытие.
В начале хода на закрытие перемещается только запорный орган 6 со штоком 8, при этом между запорным органом 6 и силовым цилиндром 13 образовывается зазор 23. Ограничительное кольцо 14 штока 8, дойдя до соприкосновения с силовым цилиндром 13, приводит его также в движение. Объем рабочей камеры 18 начинает увеличиваться и давление в ней, по сравнению с давлением в камере 4 постоянного объема, уменьшается.
Рабочая среда через дроссельное отверстие 19 начинает перетекать из камеры 4 постоянного объема в рабочую камеру 18 - происходит демпфирование закрытия клапана. Запорный орган 6 безударно и плотно прижимается к седлу 5.
При возникновении обратного потока, результирующее усилие закрытия запорного органа 6 увеличивается за счет воздействия обратного потока на запорный орган 6, т.к. поток проникает в зазор 23.
Предлагаемая конструкция обратного клапана долговечна, надежна в эксплуатации и, как следствие, повышает эффективность работы клапана.
1. Обратный клапан, содержащий корпус с входной и выходной полостями, седло, шток, запорный орган, закрепленный при помощи шарового шарнира на штоке и упруго поджатый к седлу, камеру постоянного объема, силовой цилиндр, размещенный внутри корпуса и выполненный с уплотнительным пояском, взаимодействующим с наружной поверхностью камеры постоянного объема как с направляющей, между уплотнительным пояском и направляющей поверхностью выполнен зазор, отличающийся тем, что шток имеет ограничительное кольцо, силовой цилиндр отделен от запорного органа с возможностью перемещения по штоку от запорного органа до ограничительного кольца, при этом центр массы запорного органа совмещен с центром шарового шарнира.
2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что величина зазора между направляющей поверхностью камеры постоянного объема и уплотнительным пояском силового цилиндра выполнена постоянной по длине хода силового цилиндра.
