Клапан запірний керований

Реферат: Клапан запірний керований містить запірний орган виконаний у вигляді циліндричного плунжера із глухим циліндричним внутрішнім розточенням, заглушеним пробкою та з виконаними на поверхні плунжера наскрізними впускними й випускними прорізами. Корпус виконаний з двома посадковими місцями, у які з одного боку встановлена знімна втулка, а із протилежного опорна гільза, у корпусі клапана виконаний отвір, сполучений з вихідним каналом. У кільцевих канавках втулки та гільзи установлені еластичні ущільнення, які контактують із зовнішньою поверхнею плунжера та з поверхнею внутрішнього розточення корпуса. На опорній гільзі виконані наскрізні поздовжні прорізи рівної довжини, сполучені з порожниною вихідного каналу у корпусі, крім того з керованої сторони клапан оснащений адаптером, що фіксує знімну втулку і з'єднує корпус із приводом зворотно-поступального переміщення, рухома частина якого шарнірно зчленована із плунжером. UA 85032 U (54) КЛАПАН ЗАПІРНИЙ КЕРОВАНИЙ UA 85032 U UA 85032 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі арматуробудування й може бути використана як керований клапан для установок гідровидалення окалини із заготовки на станах гарячої прокатки, а також в інших гідравлічних лініях з високим тиском як запірний елемент. Відомий зворотний клапан керований (патент RU 2314449), який містить корпус, виконаний з багатоступінчастим циліндричним внутрішнім розточенням, з вхідними і вихідними каналами, розташованими стосовно осі корпуса зі зсувом один до одного, і затвор із циліндричними хвостовиками по обидві боки, установлений усередині розточення з можливістю контактування із сідлом. Співвісно затвору в розточенні розташований пристрій зворотно-поступального переміщення. Сідло виконано в корпусі, клапан обладнаний золотником зі східчастою зовнішньою поверхнею і східчастою внутрішньою порожниною, усередині якої встановлений підпружинений затвор, один із виступів багатоступінчастого циліндричного розточення виконаний з конічним сідлом, який утворює при взаємодії із золотником дросельний круговий отвір змінного перерізу. Внутрішня порожнина золотника виконана у вигляді триступінчастого розточення із підпружиненою східчастою втулкою й із осьовим дросельним отвором, що сполучений з порожниною керування клапаном, а інший внутрішній виступ золотника утворює змінний кільцевий дросельний отвір із співвісно встановленим усередині нього підпружиненим щодо втулки конічним затвором із циліндричними хвостовиками, один з яких виступає за торцеву поверхню золотника і взаємодіє із співвісно розташованим у розточенні пристроєм підпружиненим штовхачем поршня, запоршневий простір якого оснащений регулювальним гвинтом і зв'язаний дроселем з порожниною керування клапаном. Недоліком відомого клапана є складність конструкції, обумовлена виконанням засобу керування, який сприяє відкриттю пристрою й, як наслідок, знижує гідроудари та пульсації. Завдяки цьому клапан надійно виконує технологічний процес і плавно змінює потік робочої рідини із вхідного каналу у вихідний при навантаженнях. Крім цього недоліком клапана є виконання сідла в корпусі клапана, що знижує його ремонтопридатність. Як прототип вибраний зворотний клапан керований (патент RU2413893), який містить корпус, виконаний з багатоступінчастим циліндричним внутрішнім розточенням, з вхідним та вихідним каналами і затвор із циліндричними хвостовиками по обидва боки. Вхідний та вихідний канали розташовані щодо осі багатоступінчастого циліндричного розточення зі зсувом один відносно одного. Затвор установлений усередині розточення з можливістю контактування із сідлом з боку вхідного каналу. Один циліндричний хвостовик затвора встановлений усередині гільзи із сідлом. У гільзі виконані отвори в бічних стінках, сполучені з порожниною вихідного каналу. Із циліндричним хвостовиком з'єднаний керуючий поршень із буртом і порожниною керування. Співвісно затвору в розточенні розташований пристрій з можливістю зворотнопоступального переміщення. Інший циліндричний хвостовик з'єднаний із пристроєм, який виконаний у вигляді шпильки зі співвісним їй розвантажувальним штоком. Недоліком цього відомого клапана є виникнення кавітаційних явищ і зношування ущільнювальних поверхонь у процесі відкривання, коли відстань між ущільнювальними поверхнями незначна, що веде до зменшення ступеня герметичності клапана, швидке зношування ущільнювальних поверхонь сідла, затвора, поршня й гільзи при роботі на технологічній воді, яка містить тверді включення. До недоліків клапана можна віднести також те, що для переміщення керуючого поршня використовується технологічна вода високого тиску, що приводить до необхідності застосування розподільників високого тиску, які, як правило, досить вимогливі до якості води. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності, ремонтопридатності й довговічності роботи клапана. Поставлена задача вирішується тим, що полягає в збільшенні ступеня герметичності за рахунок зменшення зношування сполучених ущільнювальних елементів. Для досягнення вищевказаного результату клапан запірний керований, що має корпус, виконаний зі східчастим циліндричним внутрішнім розточенням із вхідним й вихідним каналами, розташованими зі зсувом у діаметрально протилежному напрямку від осі вищезгаданого розточення, запірний орган, установлений усередині розточення з можливістю зворотнопоступального переміщення, згідно з корисною моделлю, запірний орган виконаний у вигляді циліндричного плунжера із глухим циліндричним внутрішнім розточенням, заглушеним пробкою та з виконаними на поверхні плунжера наскрізними впускними й випускними прорізами, а корпус виконаний з двома посадковими місцями, у які з одного боку встановлена знімна втулка, а із протилежного - опорна гільза, крім того у корпусі клапана виконаний отвір, сполучений з вихідним каналом, причому у кільцевих канавках втулки та гільзи установлені еластичні ущільнення, які контактують із зовнішньою поверхнею плунжера та з поверхнею внутрішнього розточення корпуса, а також на опорній гільзі виконані наскрізні поздовжні прорізи рівної 1 UA 85032 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 довжини, сполучені з порожниною вихідного каналу у корпусі, крім того з керованої сторони клапан оснащений адаптером, що фіксує знімну втулку і з'єднує корпус із приводом зворотнопоступального переміщення, рухома частина якого шарнірно зчленована із плунжером. У результаті порівняльного аналізу пропонованого технічного рішення із прототипом установлено, що вони мають наступні загальні ознаки: корпус, виконаний зі східчастим циліндричним внутрішнім розточенням із вхідним й вихідним каналами, розташованими зі зсувом у діаметрально протилежному напрямку від осі вищезгаданого розточення; запірний орган, установлений усередині розточення з можливістю зворотно-поступального переміщення; а також відмітні ознаки: запірний орган виконаний у вигляді циліндричного плунжера із глухим циліндричним внутрішнім розточенням, заглушеним пробкою та з виконаними на поверхні плунжера наскрізними впускними й випускними прорізами; корпус виконаний з двома посадковими місцями, у які з одного боку встановлена знімна втулка, а із протилежного - опорна гільза; у корпусі клапана виконаний отвір, сполучений з вихідним каналом; у кільцевих канавках втулки та гільзи установлені еластичні ущільнення, які контактують із зовнішньою поверхнею плунжера та з поверхнею внутрішнього розточення корпуса; на опорній гільзі виконані наскрізні поздовжні прорізи рівної довжини, сполучені з порожниною вихідного каналу у корпусі; з керованої сторони клапан оснащений адаптером, що фіксує знімну втулку і з'єднує корпус із приводом зворотно-поступального переміщення, рухома частина якого шарнірно зчленована із плунжером; наскрізні випускні прорізи на плунжері виконані змінної довжини; привод зворотно-поступального переміщення запірного органа виконаний пневматичним. Таким чином, запропонований клапан запірний керований має нове конструктивне виконання деталей, нові зв'язки вузлів і деталей, а також нове розміщення їх один відносно одного. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються та технічним результатом полягає у такому. Завдяки тому, що запірний орган виконаний у вигляді циліндричного плунжера із глухим циліндричним внутрішнім розточенням, заглушеним пробкою та з виконаними на поверхні плунжера наскрізними впускними й випускними прорізами, стало можливим зменшити площу внутрішньої поверхні, яка перебуває під тиском, що у свою чергу, дозволило суттєво знизити товщину стінок корпуса, його матеріалоємність, розмір і кількість елементів кріплення для деталей клапана, що перебувають під впливом тиску робочої рідини. Завдяки тому, що корпус виконаний з двома посадковими місцями, у які з одного боку встановлена знімна втулка, а із протилежного - опорна гільза, у кільцевих канавках яких установлені еластичні ущільнення, які контактують із зовнішньою поверхнею плунжера та з поверхнею внутрішнього розточення корпуса, а також на опорній гільзі виконані наскрізні поздовжні прорізи рівної довжини, сполучені з порожниною вихідного каналу у корпусі, стало можливим відмовитися від ущільнюючої пари "метал по металу" і повністю зрівноважити гідродинамічно запірний елемент, а отже суттєво підвищити ремонтопридатність і надійність клапана в цілому. Завдяки тому, що в корпусі клапана виконаний отвір, сполучений з вихідним каналом, стало можливим контролювати спеціалізованими приладами роботу керованого клапана. Завдяки тому, що з керованої сторони клапан оснащений адаптером, що фіксує знімну втулку і з'єднує корпус із приводом зворотно-поступального переміщення, рухома частина якого шарнірно зчленована із плунжером, стало можливим забезпечити надійне переміщення плунжера у випадку виникнення перекосів між його віссю й віссю привода переміщення. Завдяки тому, що наскрізні випускні прорізи на плунжері виконані змінної довжини, стало можливим забезпечити зміну прохідного перерізу за спеціальним законом при відкриванні і закриванні клапана та забезпечити плавне підвищення тиску в вихідному каналі, і знизити ймовірність гідроудару. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, яке заявляється, невідомо з рівня техніки й тому воно є новим. Технічне рішення промислово застосовано тому, що його технологічне й технічне виконання не представляє труднощів, наприклад в умовах НКМЗ. По цьому технічному рішенню виконаний 2 UA 85032 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 робочий проект для установки видалення окалини на стані 2000 г.п. Таким чином, технічному рішенню може представлятися правова охорона, тому що воно є новим і промислово застосовано, тобто відповідає критеріям корисної моделі. Суть корисної моделі пояснює креслення. Фіг. 1. - запірний керований клапан; Фіг. 2- А- А на фіг. 1; Фіг. 3 - вид Б на фіг. 1 ("розгорнення" поверхні плунжера). Клапан керований містить корпус 1, виконаний зі східчастим циліндричним внутрішнім розточенням 2 з вхідним каналом 3 й вихідним каналом 4, які розташовані зі зсувом у діаметрально протилежному напрямку від осі розточення 2 (фіг.1). Порожнистий плунжер 5 встановлений свіввісно в східчастому розточенні 2 корпуса й опирається на знімні втулку 6 і опорну гільзу 7. У концентричних канавках втулки 6, а також у концентричних канавках опорної гільзи 7 розташовані еластичні ущільнення 8, що забезпечують герметичність конструкції клапана. Еластичне ущільнення 9 забезпечує розділення вхідного каналу 3 й вихідного каналу 4. Плунжер 5 має подовжньо розташовані впускні прорізи 10 рівної довжини й випускні прорізи 11 (наприклад змінної довжини), а також внутрішнє циліндричне глухе розточення 12, яке закривається пробкою 13. Форма й розташування випускних прорізів 11 на поверхні плунжера 5 ("розгорнення" поверхні) наведені на фіг. 3. Опорна гільза 7 має поздовжні прорізи 14 рівної довжини, що забезпечують проходження технологічної води від випускних прорізів 11 плунжера 5 до вихідного каналу 4. На торці корпуса 1 закріплена кришка 15, що захищає плунжер 5 і ущільнення 8 від влучення бруду та фіксує опорну гільзу 7 у робочому положенні. Із протилежного боку корпуса 1 закріплений адаптер 16, що фіксує втулку 6 у робочому положенні, та забезпечує з'єднання клапана із приводом зворотно-поступального переміщення 17 (в окремому випадку - пневмоциліндр), рухлива частина, якого шарнірно 18 зчленована із плунжером 5. Вихідний канал 4 сполучений з отвором 19, у який встановлюється прилад для контролю тиску (наприклад манометр, перетворювач тиску), необхідний для контролю роботи керованого клапана (на фіг. не показані). Керований запірний клапан працює таким чином. У вихідному положенні привод переміщення 17 перебуває в крайньому правому положенні, з'єднаний з ним плунжер 5, відповідно, також перебуває в крайньому правому положенні, випускні 11 і впускні 10 прорізи плунжера 5 сполучені із порожниною вхідного каналу 3 - клапан "зачинений". При заданні відповідного керуючого сигналу привод переміщення 17 починає переміщати плунжер 5 уліво, при цьому випускні 11 прорізі по черзі, спочатку найбільшої довжини, потім меншої довжини, проходять еластичне ущільнення 8 - цим досягається змінювання прохідного перерізу, технологічна вода через випускні 11 прорізи плунжера 5, прорізи 14 опорної гільзи 7 попадає в вихідний канал 4. Випускні прорізи 11 спеціальної форми, які виконані в плунжері 5, дозволяють забезпечити плавне наростання тиску в вихідному каналі 4 і знизити ймовірність виникнення гідроудару. При досягненні привода переміщення 17 крайнього лівого положення плунжер 5, відповідно, займає крайнє ліве положення, при цьому впускні 10 прорізі плунжера 5, що сполучені з вхідним 3 каналом, повністю відділені від випускних прорізів 11, що сполучені з вихідним каналом 4, еластичним ущільненням 9 - клапан "відчинений". Таким чином, виконання запірного керованого клапана, відповідно до формули корисної моделі, дозволить підвищити надійність, ремонтопридатність і довговічність роботи клапана, за рахунок герметичності й зменшення зношування ущільнювальних елементів клапана. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Клапан запірний керований, що містить корпус, виконаний зі східчастим циліндричним внутрішнім розточенням із вхідним й вихідним каналами, розташованими зі зсувом у діаметрально протилежному напрямку від осі вищезгаданого розточення, запірний орган, установлений усередині розточення з можливістю зворотно-поступального переміщення, який відрізняється тим, що запірний орган виконаний у вигляді циліндричного плунжера із глухим циліндричним внутрішнім розточенням, заглушеним пробкою та з виконаними на поверхні плунжера наскрізними впускними й випускними прорізами, а корпус виконаний з двома посадковими місцями, у які з одного боку встановлена знімна втулка, а із протилежного - опорна гільза, крім того у корпусі клапана виконаний отвір, сполучений з вихідним каналом, причому у кільцевих канавках втулки та гільзи установлені еластичні ущільнення, які контактують із зовнішньою поверхнею плунжера та з поверхнею внутрішнього розточення корпуса, а також на опорній гільзі виконані наскрізні поздовжні прорізи рівної довжини, сполучені з порожниною 3 UA 85032 U 5 вихідного каналу у корпусі, крім того з керованої сторони клапан оснащений адаптером, що фіксуює знімну втулку і з'єднує корпус із приводом зворотно-поступального переміщення, рухома частина якого шарнірно зчленована із плунжером. 2. Клапан за п. 1, який відрізняється тим, що наскрізні випускні прорізи на плунжері виконані змінної довжини. 3. Клапан за п. 1, який відрізняється тим, що привод зворотно-поступального переміщення запірного органа виконаний пневматичним. 4 UA 85032 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5