Перетискний клапан

Перетискний клапан, що містить трубчасту діафрагму, виконану у вигляді еластичного циліндричного патрубка, що має фланці, 3 працездатності і зниженню надійності пережимного клапана. Для зменшення ходу натискних елементів пережимних траверс механізму пережиму і зменшення ступеня розтягування контактуючих частин гумової стінки трубчастої діафрагми в осьовому напрямі знайшли застосування пережимні клапани, що містять трубчасту діафрагму з гладкою стінкою, виконану у вигляді еластичного патрубка, що має фланці, зчленовані з фланцями клапана, і середню пережимну частину, що взаємодіє з механізмом пережиму, в яких патрубки виконані некруглої форми, наприклад у вигляді овалу або ромба, велика вісь якого знаходиться в площині пережиму (зімкнення) [US 3733046 (Resistoflex Corporation) (US) 15.05.1973; US 3770023 (Resistoflex Corporation) (US) 06.11.1973; WO 9514171 (Material Transportation Tehnologies PTY, Ltd) (AU) 26.05.1995; WO 9617173 (Material Transportation Tehnologies PTY, Ltd) (AU) 06.07.1996; WO 9634203 (Material Transportation Tehnologies PTY, Ltd) (AU) 31.10.1996; WO 2005052419 A1 (Crane Process Flow Technologies Limited) (GB) 09.06.2005; JP 2004293782 A (Mitshuboshi Co Ltd) (JP) 21.10.2004]. Завдяки такій конструкції трубчастої діафрагми декілька поліпшуються умови її роботи, що підвищує надійність клапана. Проте при цьому зменшується площа прохідного перетину і знижується кількість середовища, що транспортується. Це приводить до суттєвого зменшення пропускної спроможності пережимного клапана, що обмежує застосування даної конструкції. Для підвищення пропускної спроможності знайшли застосування пережимні клапани, що містять трубчасту діафрагму з гладкою стінкою, виконану у вигляді еластичного тонкостінного циліндричного патрубка, що має фланці, зчленовані з фланцями клапана, і складки в середній пережимній частині патрубка [US 6948696 В1 (General Rubber Corporation) (US) 27.09.2005]. Проте, пережимні клапани з такою конструкцією трубчастої діафрагми, по-перше, можуть використовуватися тільки з тонкою стінкою для можливості формування складок, що обмежує їх застосування тільки при невеликих перепадах тиску а, по-друге, не гарантують утворення передбачених складок при переведенні клапана з положення «закрито» в положення «відкрито». З цієї причини такі пережимні клапани мають низьку експлуатаційну надійність і не знайшли широкого застосування в техніці. З рівня техніки відомий пережимний клапан, що містить трубчасту діафрагму, виконану у вигляді еластичного циліндричного патрубка, що має фланці, зчленовані з фланцями клапана, і два поперечних гофра, розташованих симетрично щодо середньої пережимної частини патрубка [US 6102361 A (Esko A. Riikonen) (US) 15.08.2000]. У зв'язку з тим, що в цьому клапані трубчаста діафрагма стискається зовнішніми радіальними силами за допомогою тиску повітря і вимагає 81560 4 наявності компресорної установки і додаткового пневматичного устаткування, що знижує експлуатаційну надійність його конструкції, то із-за цього така конструкція пережимного клапана не знайшла широкого застосування в техніці. Це що знижує експлуатаційну надійність його конструкції. З рівня техніки відомий найближчий по кількості загальних ознак і технічному результату, що досягається, пережимний клапан, що містить трубчасту діафрагму, виконану у вигляді еластичного циліндричного патрубка, що має фланці, зчленовані з фланцями клапана, і два поперечних гофра, розташованих симетрично щодо середньої пережимної частини патрубка, взаємодіючої з механізмом пережиму [US 5207409 А (Riikonen Esko A.) (US) 04.05.1993, найближчий аналог – прототип]. Цей клапан забезпечений механізмом пережиму, який має пережимні траверси з натискними елементами, що взаємодіють з середньою пережимною частиною патрубка. Поперечні гофри виконані у вигляді напівторів і в поперечному перетині мають форму кільця, концентрично описаного навколо циліндричного патрубка. При переведенні клапана з положення «відкрито» в положення «закрито», під дією механізму пережиму середня пережимна частина при зближенні натискних елементів пережимних траверс змикається. Така конструкція трубчастої діафрагми пережимного клапана забезпечує йому високу пропускну спроможність і триваліший термін служби. Це досягається за рахунок наявності поперечних гофров, які розпрямляються при переведенні клапана з положення «відкрито» в положення «регулювання» або «закрито», при яких відбувається частковий або повний пережим трубчастої діафрагми в згаданих положеннях. Проте і ця конструкція пережимного клапана не позбавлена недоліків. Суттєвим недоліком прототипу с недостатня надійність трубчастої діафрагми пережимного клапана. Поясняться це наступними причинами. Згідродинаміки відомо, що різка зміна прохідного перетину каналу трубопроводу створює підвищений гідравлічний опір в цьому місці. Наприклад, при різкому розширенні в зоні кільцевих гофрів трубчастої діафрагми утворюються завихрення потоку і зниження тиску рідини, яка транспортується, в положеннях «відкрито» і «регулювання», що порушує ламінарний режим її течії. За рахунок цього знижується пропускна спроможність і надійність трубчастої діафрагми і пережимного клапана. Крім того, в процесі пережиму кільцеві гофри не враховують нерівномірність розтягування стінки еластичного циліндричного патрубка у його верхній і нижній, а також в середній частинах в осьовому напрямі. 5 В результаті кільцеві гофри трубчастої діафрагми при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «закрито» в осьовому напрямі розпрямляється нерівномірно. Наприклад, в положенні «закрито» максимальна зміна ширини патрубка в площині пережиму (подовжньої горизонтальної площини) складає D1=(pd/2-d)=0,5d, a максимальна зміна висоти патрубка в площині дії натискних елементів пережимних траверс механізму пережиму (подовжньої вертикальної площини) складає Δ2=d. Тому подовження стінки патрубка між його фланцями відбувається в осьовому напрямі також неоднаково. Наприклад, в площині пережиму (подовжній горизонтальній площині) подовження стінки патрубка відбувається у меншій мірі, ніж в площині дії натискних елементів пережимних траверс механізму пережиму (подовжній вертикальній площині). При багатократному переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «закрито» нерівномірна деформація стінки і гофрів трубчастої діафрагми викликає утворення тріщин і розривів на ділянках, підданих до найбільших розтягувань або перегинів, що скорочує термін служби, а також знижує надійність трубчастої діафрагми і пережимного клапана. У зв'язку з тим, що при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «закрито» трубчаста діафрагма і її гофри в осьовому напрямі деформується нерівномірно, то в проміжному положенні положенні «регулювання» утворюються «надлишки» стінки гофрів в площині пережиму. З цієї причини в цих місцях формуються так звані «пазухи», які створюють завихрення і порушення суцільність потоку середовища, що транспортується. Це порушує режим її ламінарної течії і знижує надійність трубчастої діафрагми і пережимного клапана. А наявність в трубчастій діафрагмі гострих перехідних ділянок в місцях сполучення гофрів з циліндричною стінкою, крім створення гідравлічного опору, сприяє виникненню в цих місцях додатково концентраторів механічних напруг. Тому при експлуатації пережимного клапана згадані концентратори напруг трубчастої діафрагми, приводять до утворення в ній тріщин і розриву стінки, що скорочує термін служби, а також знижує надійність трубчастої діафрагми пережимного клапана. Технічною задачею, на рішення якої направлений винахід, є удосконалення конструкції пережимного клапана шляхом виконання гофрів трубчастої діафрагми такої форми і з такими геометричними параметрами, при яких, в положеннях клапана «регулювання» і «закрито» вони розпрямляються рівномірно, а ділянки сполучення гофрів із стінкою трубчастої діафрагми не мали концентраторів напруг. Технічний результат, який досягається при рішенні технічної задачі, полягає в підвищенні 81560 6 надійності трубчастої діафрагми і пережимного клапана. Поставлена технічна задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що в пережимному клапані, що містить трубчасту діафрагму, виконану у вигляді еластичного циліндричного патрубка, що має фланці, зчленовані з фланцями клапана, і два поперечних гофра, розташованих симетрично щодо середньої пережимної частини патрубка, взаємодіючої з механізмом пережиму, згідно винаходу, гофри в поперечному перетині мають форму овалу або еліпса, у якого менша вісь розташована в площині пережиму, довжина меншої осі складає А=1,1-1,2 діаметру D патрубка, а довжина більшої осі складає В=1,3-1,5 діаметру D патрубка, при цьому гофри виконані радіусом, рівним R1=0,1-0,2 діаметру D патрубка і зв'язані із стінкою патрубка плавними перехідними ділянками, радіус яких рівний R2=0,05-0,10 діаметру D патрубка. Приведені ознаки, що характеризують винахід, є суттєвими, оскільки в сукупності достатні для забезпечення працездатності і рішення поставленої технічної задачі, а кожен окремо необхідний для ідентифікації і відмінності заявленого пережимного клапана від відомих в техніці аналогічних технічних рішень. Ця сукупність загальних і відмінних від прототипу суттєвих ознак, якими характеризується вдосконалений пережимний клапан, є достатньою у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту, оскільки вирішує поставлену технічну задачу. Причинно-наслідковий зв'язок між новою сукупністю суттєвих ознак і результатом, що досягається, полягає в наступному. У зв'язку з тим, що гофри в поперечному перетині мають форму овалу або еліпса, у якого менша вісь розташована в площині пережиму, довжина меншої осі складає А=1,1-1,2 діаметру D патрубка, а довжина більшої осі складає В=1,3-1,5 діаметру D патрубка, досягається утворення гофрів різної ширини по периметру патрубка. При цьому довжина дуги гофрів патрубка в поперечному перетині плавно зменшується від максимального значення у вертикальній площині до мінімального значення в горизонтальній площині (площині пережиму). Необхідність такого виконання обумовлена тим, що при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «регулювання» і «закрито» найбільше подовження стінки патрубка в осьовому напрямі відбувається у вертикальній площині, а якнайменше подовження стінки патрубка відбувається в горизонтальній площині (площині пережиму). Це дозволяє уникнути утворення «надлишків» стінки гофрів в площині пережиму і виключити можливість формування так званих «пазух», які створюють завихрення і порушення суцільності потоку середовища, яке транспортується, що порушує режим його ламінарної течії. За рахунок цього досягається підвищення надійності трубчастої діафрагми пережимного клапана. 7 Вибрані довжини меншої і більшої осі овальної або еліпсної форми поперечного перетину гофрів у вказаних межах /A=(1,1-1,2)D//B=1,3-1,5)D/ визначені дослідним шляхом і є оптимальними для формування стінки гофрів такої ширини, при якому відбувається їх рівномірне розпрямлення при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «регулювання» і повне розпрямлення при перекладі в положення «закрито». Дослідним шляхом встановлено, що вибір довжини меншої і більшої осей менше нижньої межі /A=1,1D/ /B=1,3D/ не доцільний. Пояснюється це тим, що в цьому випадку надмірно зменшується довжина дуги стінки гофрів в осьовому напрямі, і при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» або «регулювання» в положення «закрито» стінка трубчастої діафрагми піддаватиметься розтягуванню в осьовому напрямі. Це приводить до утворення тріщин, розриву стінки і втрати працездатності трубчастої діафрагми, що знижує термін її служби і надійність експлуатації. Дослідним шляхом встановлено, що вибір довжини меншої і більшої осей більше верхньої межі /A=1,2D/ /B=1,5D/ також не доцільний. Викликано це тим, що в цьому випадку надмірно збільшується довжина дуги стінки гофрів в осьовому напрямі, і, при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «регулювання», утворюються «надлишки» стінки гофрів в площині пережиму. При цьому в цих місцях формуються так звані «пазухи», які створюють завихрення і порушення суцільності потоку середовища, яке транспортується, що порушує режим його ламінарної течії і знижує надійність трубчастої діафрагми пережимного клапана. Виконання гофрів радіусом, рівним R1=0,1-0,2 діаметру D патрубка забезпечує формування стінки гофрів такої оптимальної форми, якою було б досить для того, щоб стінка трубчастої діафрагми тільки розпрямлялася, але не розтягувалася в осьовому напрямі при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «закрито». Вибраний радіус гофрів /R1=(0,1-0,2)D/ визначений дослідним шляхом і є оптимальним для формування стінки гофрів такої ширини, при якій відбувається її рівномірне повне розпрямлення при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «закрито», що підвищує його надійність. Дослідним шляхом встановлено, що вибір радіусу гофрів менше нижньої межі /R1=0,1D/ не доцільний, оскільки в цьому випадку запасу стінки гофрів стає недостатньо і трубчаста діафрагма піддається розтягуванню в осьовому напрямі при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «закрито», що знижує його надійність. Дослідним шляхом встановлено, що вибір радіусу гофрів більше верхньої межі /R1=0,2D/ також не доцільний, оскільки в цьому випадку при 81560 8 переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» в положення «регулювання» утворюються «надлишки» стінки гофрів в площині пережиму. В результаті в цих місцях формуються так звані «пазухи», які створюють завихрення і порушення суцільності потоку середовища, яке транспортується, що порушує режим його ламінарної течії і знижує надійність трубчастої діафрагми і пережимного клапана. У зв'язку з тим, що гофри зв'язані із стінкою патрубка плавними перехідними ділянками, радіус яких рівний R2=0,05-0,10 діаметру D патрубка, досягається зниження гідравлічного опору і концентраторів механічних напруг, що значно підвищує пропускну спроможність, термін служби і надійність трубчастої діафрагми і пережимного клапана. Вибраний радіус сполучення гофрів із стінкою патрубка /R2=(0,05-0,10)D/ визначений дослідним шляхом і є оптимальним для суттєвого зниження гідравлічного опору і концентраторів механічних напруг, а також підвищення надійності трубчастої діафрагми і пережимного клапана. Дослідним шляхом встановлено, що вибір радіусу сполучення гофрів із стінкою патрубка менше нижньої межі /R2=0,05D/ не доцільний, оскільки в цьому випадку не досягається суттєве зниження гідравлічного опору і зниження впливу концентраторів механічних напруг і помітне підвищення надійності трубчастої діафрагми і пережимного клапана. Дослідним шляхом встановлено, що вибір радіус сполучення гофрів із стінкою патрубка більше верхньої межі /R2=-0,10D/ також не доцільний, оскільки в цьому випадку подальше зниження гідравлічного опору зниження впливу концентраторів механічних напруг практично не відбувається, внаслідок чого помітне підвищення надійності трубчастої діафрагми і пережимного клапана не досягається. З рівня техніки заявники не виявили технічні рішення, співпадаючі із загальними і відмітними ознаками пережимного клапана, що заявляється, що свідчить про те, що пропоноване технічне рішення не є частиною рівня техніки і відповідає критерію винаходу «новизна». З рівня техніки заявники не виявили технічні рішення, співпадаючі з відмітними ознаками пережимного клапана, що заявляється, що свідчить про те, що пропоноване технічне рішення для фахівця не є очевидним, не випливає явно з рівня техніки і відповідає критерію винаходу «винахідницький рівень». Надалі винахід пояснюється докладним описом його конструкції і роботи з посиланнями на прикладені креслення. На Фіг.1 зображений пережимний клапан, вигляд збоку, положення «відкрито». На Фіг.2 зображений пережимний клапан, вигляд збоку, положення «регулювання». На Фіг.3 зображений пережимний клапан, вигляд збоку, положення «закрито». На Фіг.4 зображений пережимний клапан, вигляд спереду, положення «відкрито». 9 На Фіг.5 зображена трубчаста діафрагма пережимного клапана, вигляд збоку. На Фіг.6 зображений розріз А-А на Фіг.5. Пережимний клапан (Фіг.1-6) містить трубчасту діафрагму 1, виконану у вигляді еластичного циліндричного патрубка 2, що має фланці 3, зчленовані з фланцями 4 клапана, і два поперечних гофра 5, розташованих симетрично щодо середньої пережимної частини 6 патрубка 2, взаємодіючої з механізмом 7 пережиму. Особливістю конструкції пережимного клапана є те, що гофри 5 в поперечному перетині мають форму овалу або еліпса (Фіг.5, 6), у якого менша вісь розташована в площині пережиму. Довжина меншої осі складає А=1,1-1,2 діаметру D патрубка 2. Довжина більшої осі складає В=1,3-1,5 діаметру D патрубка 2. Гофри 5 виконані радіусом, рівним R1=0,1-0,2 діаметру D патрубка 2 і зв'язані із стінкою патрубка 2 плавними перехідними ділянками 8, радіус яких рівний R2=0,05-0,10 діаметру D патрубка 2. Механізм 7 пережиму містить взаємодіючі з пережимною частиною 6 патрубка 2 натискні елементи 9, 10, закріплені на пережимних траверсах 11, 12. Пережимні траверси 11, 12 (Фіг.4) посаджені з можливістю зворотно-поступального переміщення на напрямні 13, скріплені між собою балками 14, 15. Пережимна траверса 11 за допомогою гайки 16 пов'язана з ходовим гвинтом 17, який приводиться в обертання важелем 18. Пережимний клапан працює наступним чином. У початковому положенні, наприклад в положенні «відкрито» (Фіг.1), натискні елементи 9, 10 і пережимні траверси 11, 12 за допомогою важеля 18, ходового гвинта 17 і гайки 16 розведені так, що трубчаста діафрагма 1, виконана у вигляді еластичного циліндричного патрубка 2, знаходиться у вільному стані. При цьому прохідний перетин трубчастої діафрагми 1 у області середньої пережимної частини 6 в поперечному перетині має форму круга. Середовище, що транспортується, під дією робочого тиску безперешкодно прокачується через трубчасту діафрагму 1. У зв'язку з тим, що гофри 6 зв'язані із стінкою патрубка 2 плавними перехідними ділянками 8, радіус яких рівний R2=0,05-0,10 діаметру D патрубка 2, досягається зниження гідравлічного опору і суттєве зменшення концентраторів механічних напруг. Це забезпечує високу пропускну спроможність і значно підвищує термін служби і надійність трубчастої діафрагми 1 і пережимного клапана Для зміни прохідного перетину і тим самим зниження витрати середовища, що транспортується, через пережимний клапан, останній з положення «відкрито» (Фіг.1) переводиться в положення «регулювання» (Фіг.2). Для цього середню пережимну частину 6 патрубка 2, взаємодіючу з механізмом 7 пережиму, частково стискають. 81560 10 Здійснюється це шляхом обертання важеля 18 в напрямі, при якому ходовий гвинт 17 угвинчується в гайку 16 і пережимні траверси 12,13 зближуються. При зближенні натискні елементи 9, 10 стискають зверху і знизу середню пережимну частину 6 патрубка 2 трубчастої діафрагми 1, її прохідний перетин зменшується, приймає форму овалу, велика вісь якого розташована в площині пережиму. Супроводжується це нерівномірною зміною геометричних параметрів патрубка 2. Так зміна ширини патрубка 2 в площині пережиму (подовжній горизонтальній площині) в порівнянні із зміною висоти патрубка 2 в площині дії натискних елементів 9, 10 пережимних траверс 11, 12 механізму 7 пережиму відбувається у меншій мірі приблизно в два рази. Тому подовження стінки патрубка 2 між його фланцями 3 відбувається в осьовому напрямі також неоднаково. Наприклад, в площині пережиму (подовжній горизонтальній площині) подовження стінки патрубка 2 між його фланцями 3 в осьовому напрямі відбувається інтенсивніше, ніж в площині дії натискних елементів 9, 10 пережимних траверс 11, 12 механізму 7 пережиму (подовжній вертикальній площині). Таке нерівномірне подовження стінки патрубка 2 в осьовому напрямі компенсується частковим розпрямленням гофрів 5. У зв'язку з тим, що довжина дуги гофрів 6 патрубка 2 в поперечному перетині плавно зменшується від максимального значення у вертикальній площині, де, при переведенні пережимного клапана з положення «відкрито» (Фіг.1) в положення «регулювання» (Фіг.2) відбувається більше подовження стінки патрубка 2 в осьовому напрямі, до мінімального значення в горизонтальній площині (площини пережиму), де в цьому випадку відбувається менше подовження стінки патрубка 2, то це дозволяє уникнути утворення «надлишків» стінки гофрів 5 в площині пережиму. При цьому виключається можливість формування так званих «пазух», які створюють завихрення і порушення суцільності потоку середовища, що транспортується, що порушує режим її ламінарної течії через пережимний клапан. За рахунок цього досягається підвищення надійності трубчастої діафрагми 1 і пережимного клапана. Для перекриття прохідного перетину і тим самим припинення витрати середовища, що транспортується, через пережимний клапан, останній з положення «регулювання» (Фіг.2) переводиться в положення «закрито» (Фіг.3). Для цього середню пережимну частину 6 патрубка 2, взаємодіючу з механізмом 7 пережиму, повністю стискають. Це здійснюється шляхом подальшого обертання важеля 18 в напрямі, при якому ходовий гвинт 17 угвинчується в гайку 16 і 11 пережимні траверси 11, 12 повністю стискають середню пережимну частину 6 патрубка 2. При цьому натискні 9, 10 стискають зверху і знизу середню пережимну частину 6 патрубка 2 трубчастої діафрагми 1, і її прохідний перетин повністю перекривається стінками патрубка 2, зімкнутими в площині пережиму. У зв'язку з тим, що гофри 5 в поперечному перетині виконані у вигляді овалу або еліпса (Фіг.5, 6), у якого менша вісь розташована в площині пережиму, довжина меншої осі складає А=1,1-1,2 діаметру D патрубка, а довжина більшої осі складає В=1,3-1,5 діаметру D патрубка, а також радіусом, рівним R1=0,1-0,2 діаметру D патрубка, забезпечується формування гофрів 5 оптимальної форми. Така форма гофрів 5 при переведенні пережимного клапана з положення «регулювання» (Фіг.2) в положення «закрито» (Фіг.3) забезпечує повну компенсацію нерівномірного подовження стінки трубчастої діафрагми 1 в осьовому напрямі у вертикальній і горизонтальній площинах за рахунок повного розпрямлення стінок її гофрів 5. Тому при переведенні пережимного клапана з положення «регулювання» в положення «закрито» (Фіг.3) стінки гофрів 5 і стінка трубчастої діафрагми 1 тільки розпрямляється, але не розтягується в осьовому напрямі. При таких геометричних параметрах гофрів 5 відбувається їх рівномірне і повне розпрямлення в осьовому напрямі в положенні «закрито», що підвищує надійність трубчастої діафрагми 1 і пережимного клапана. Переведення пережимного клапана з положення «закрито» (Фіг.3) в положення «регулювання» (Фіг.2) або положення «відкрито» (Фіг.1, 4) робиться в зворотній послідовності. Винахід може бути багато разів відтворений промисловим способом на будь-якому машинобудівному підприємстві із застосуванням звичних матеріалів і універсального устаткування, що свідчить про те, що пережимний клапан, що заявляється, відповідає критерію винаходу «промислова придатність» Перелік позначень 1. Трубчаста діафрагма 2. Еластичний циліндричний патрубок 3. Фланець трубчастої діафрагми 4. Фланець пережимного клапана 5. Поперечний гофр 6. Пережимна частина патрубка 7. Механізм пережиму 8. Плавна перехідна ділянка 9. Натискний елемент 10. Натискний елемент 11. Пережимна траверса 12. Пережимна траверса 13. Напрямна 14. Балка 15. Балка 16. Гайка 17. Ходовий гвинт 18. Важіль 81560 12 13 81560 14 15 81560 16