Шланговый клапан

Шланговый клапан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для перекрытия трубопроводов различного назначения, по которым транспортируется жидкая среда или газ.

Известны шланговые или пережимные клапаны, принцип действия которых основан на том, что для перекрытия проходного сечения пережимается труба (шланг) из эластичного материала (резины), расположенная в корпусе вентиля. Наличие шланга существенно облегчает герметизацию клапана. Как правило, такие устройства снабжены механическими ручными, электромеханическими, гидромеханическими или пневмомеханическими системами для перекрытия (пережатия) шланга [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968, стр.127].

Основные недостатки таких клапанов - это сложность привода пережимного устройства и относительная дороговизна. Наиболее слабым звеном таких механизмов является шланг, воздействие жесткого металлического пережимного устройства на который существенно сокращает срок его службы.

Также известна конструкция запорного клапана, работающего путем пережима резинового вкладыша управляющей средой (вода или воздух), давлением в 10-12 кг/см², действующей на наружную поверхность резинового вкладыша [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968, рис.111, стр.132].

Недостатками его являются сложность конструкции и необходимость в дополнительном источнике сжатого воздуха или жидкости.

Известна конструкция шлангового клапана D=200-300 мм для давления Р_р=6 кг/см² с ручным управлением вкладыша. При вращении маховика две траверсы, расположенные с противоположных сторон шланга, двигаясь навстречу друг другу, пережимают шланг и таким образом разъединяют части трубопровода, прекращая подачу среды [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968, рис.104, стр.129].

Основными недостатками клапана являются наличие ручного механического привода, сложность конструкции.

Известно устройство, представляющее шланговый клапан, снабженный пневматическим мембранным приводом и резиновой мембраной. Устройство предназначено для чистых и загрязненных сред при давлении Р_р≤3 кг/см² и температуре до 40° [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968, рис.108, стр.130].

Недостатком данного устройства является отсутствие ручного управления - при прекращении подачи сжатого воздуха теряется возможность управления клапаном. Помимо сказанного, привод прототипа громоздок и неудобен, относительно велика дороговизна устройства и сложность обслуживания.

В качестве прототипа взято устройство по DE 7233339 U, кл. F 16 K 7/7, 31.01.1974. Устройство представляет из себя цилиндрический корпус с установленным в нем и закрепленным по концам эластичным шлангом. Между внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью шланга имеется полость, которая с помощью патрубков и золотника соединяется с входом или выходом запорного устройства. Внутри шланга без зазора установлен сетчатый двухсекционный цилиндр, разделенный сплошной перегородкой. При соединении полости с входом устройства давление снаружи и внутри шланга выравнивается и он перекрывает отверстия двухсекционного цилиндра и соответственно проходное сечение запорного устройства. При соединении полости с выходом давление в полости уменьшается, т.е. между внутренней поверхностью шланга и его наружной поверхностью образуется перепад давлений, шланг отжимается от поверхности двухсекционного цилиндра, и жидкость через отверстия обеих секций поверх цилиндра перетекает от входа к выходу устройства.

Общими признаками с прототипом является наличие цилиндрического корпуса с закрепленным внутри шлангом и золотника с патрубками.

К недостаткам устройства следует отнести высокое гидравлическое сопротивление устройства, обусловленное двукратным прохождением через сетчатые стенки цилиндра и четырехкратным изменением направления движения потока жидкости, и относительная сложность конструкции.

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в снижении гидравлического сопротивления устройства.

Получение технического результата достигается тем, что в предложенном клапане, состоящем из цилиндрического корпуса с закрепленным внутри шлангом и золотником с патрубками, дополнительно введены два вывернутых рукава разного сечения, заложенных по наружной стороне сгиба внутрь, установленные навстречу друг другу на наружной поверхности корпуса и соединенные между собой втулкой в месте закладки, при этом золотник выполнен трехходовым и трехпозиционным с возможностью соединения патрубками в первой позиции входа клапана с полостью рукава большего сечения и полости рукава меньшего сечения с полостью между шлангом и корпусом, во второй позиции - входа клапана с полостью рукава меньшего сечения и полости рукава большего сечения с выходом клапана, в третьей позиции - полости между шлангом и корпусом с выходом клапана.

Дополнительное введение в клапан, состоящий из цилиндрического корпуса с закрепленным внутри шлангом и золотника с патрубками, двух вывернутых рукавов разного сечения, заложенных по наружной стороне сгиба внутрь, установленных навстречу друг другу на наружной поверхности корпуса и соединенных между собой втулкой в месте закладки, которые выполняют функции насоса или усилителя давления, позволяет создать давление в полости между шлангом и корпусом для сжатия шланга, что дает возможность полностью освободить проходное сечение клапана в открытом положении и до минимума снизить сопротивление клапана движению жидкости.

Выполнение золотника трехходовым и трехпозиционным позволяет в первой позиции соединять патрубками вход клапана с полостью рукава большего сечения, а полость рукава меньшего сечения с полостью между шлангом и корпусом, во второй позиции - вход клапана с полостью рукава меньшего сечения, а полость рукава большего сечения с выходом клапана, в третьей позиции соединять полость между шлангом и корпусом с выходом клапана. Это дает возможность в первой позиции золотника (1) с помощью насоса из рукавов заполнить полость между шлангом и корпусом жидкостью под давлением большим, чем давление на входе клапана, и перекрыть клапан, во второй позиции (2) вернуть насос в исходное положение для возможности дальнейшей работы, а в третьей позиции золотника (3) обеспечить открытие клапана путем выдавливания жидкости из полости между шлангом и корпусом за счет упругости шланга и давления жидкости.

Отличием от прототипа является дополнительное введение двух вывернутых рукавов разного сечения, заложенных по наружной стороне сгиба внутрь, установленных навстречу друг другу на наружной поверхности корпуса и соединенных между собой втулкой в месте закладки, выполнение золотника трехходовым и трехпозиционным с возможностью соединения патрубками в первой позиции входа клапана с полостью рукава большего сечения и полости рукава меньшего сечения с полостью между шлангом и корпусом, во второй позиции - входа клапана с полостью рукава меньшего сечения и полости рукава большего сечения с выходом клапана, в третьей позиции - полости между шлангом и корпусом с выходом клапана.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».

В технике широко используются патрубки с золотниками в гидропневмоавтоматике и гидроприводах различного оборудования для перемещения поршней и диафрагм разного рода [Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982, с.356], но при наличии отдельных гидростанций.

Известны устройства для перекрытия трубопроводов во время ремонта (пневмозаглушки) кордовые или эластичные, представляющие из себя емкости, заполняемые сжатым воздухом или водой [Бестраншейные методы восстановления водопроводных и водоотводящих сетей: Учеб. Пособие для вузов / С.В.Храменков, О.Г.Примин, В.А.Орлов - М.: ТИМР, 2000 - 179 с.]. Однако эти устройства применяют только во время ремонта и не приспособлены для стационарного использования.

Известны также шланговые клапаны, которые могут быть применены на трубопроводах, транспортирующих химически агрессивные жидкости, вязкие жидкости и жидкости, содержащие твердые частицы [Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. Гуревич Д.И. Изд-во «Машиностроение», 1968, с.127]. Эти клапаны применимы и для сыпучих материалов. Принцип действия этих клапанов основан на том, что для перекрытия прохода пережимается труба из эластичного материала. Существенным недостатком этих устройств является наличие довольно сложного привода механизма управления (ручного, пневматического или электрического).

В заявляемой совокупности признаков, а это введение рукавного насоса, патрубков с золотником и соединение с их помощью полости между шлангом и корпусом с входом и выходом клапана позволяет, заполняя или освобождая от жидкости полость между рукавом и корпусом, перекрывать или открывать клапан. Таким образом, только совокупность всех отличительных признаков, а именно: дополнительное введение двух вывернутых рукавов разного сечения, которые заложены по наружной стороне сгиба внутрь, установленных навстречу друг другу на наружной поверхности корпуса и соединенных между собой втулкой в месте закладки, при этом золотник выполнен трехходовым и трехпозиционным с возможностью соединения патрубками в первой позиции входа клапана с полостью рукава большего сечения и полости рукава меньшего сечения с полостью между шлангом и корпусом, во второй позиции - входа клапана с полостью рукава меньшего сечения и полости рукава большего сечения с выходом клапана, в третьей позиции - полости между шлангом и корпусом с выходом клапана, обеспечивает для заявляемого шлангового клапана достижение нового технического результата - механизацию процесса работы устройства под действием энергии и давления транспортируемого продукта при минимальном гидравлическом сопротивлении, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 показан предлагаемый шланговый клапан в открытом положении перед закрытием.

На фиг.2 - клапан закрыт перед возвращением рукавного насоса в исходное положение.

На фиг.3 - клапан еще закрыт, но механизм открытия включен.

Устройство (фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, на внутренней поверхности которого по концам закреплен шланг 2 прижимными втулками 3. На наружной поверхности корпуса навстречу друг другу установлены вывернутые эластичные рукава 4 и 5 разного сечения (сечение рукава 4 больше сечения рукава 5), соединенные между собой втулкой (трубой) 6. Входное отверстие корпуса соединено патрубками 7 через золотник 8 с полостями эластичных рукавов 4 и 5. Рукав 5 соединен патрубком 7 через золотник 8 с полостью между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью шланга 2. Устройство снабжено трехходовым золотником 8, который открывает или перекрывает патрубки 7. Рукав 4 и полость между шлангом 2 и корпусом 1 соединен через золотник 8 с выходом клапана.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При закрытии клапана трехходовой золотник 8 устанавливается в крайнее левое положение (перемещается вправо) и транспортируемая среда с входа устройства через патрубок 7 подается в полость рукава 4 (фиг.1). Рукав 4 заполняется жидкостью и расправляется, перемещая трубу 6 вправо. Под давлением трубы 6 рукав 5 сворачивается, а жидкость из него через патрубок 7 поступает в полость между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью шланга 2. Когда труба 6 достигнет своего крайнего правого положения, клапан закроется. Затем трехходовой золотник 8 перемещается влево (устанавливается в среднее положение) и транспортируемая среда с входа клапана начинает поступать в полость рукава 5, разворачивая его (фиг.2). Труба 6 начинает перемещаться влево, сворачивая рукав 4. Жидкость из рукава 4 через патрубок 7 поступает в перекрытую трубу за клапаном, где давление ниже, чем на входе, или отсутствует, поскольку клапан закрыт. Когда втулка достигнет своего крайнего левого положения, насос устанавливается в исходное положение. При открытии клапана (фиг.3) трехходовой золотник 8 передвигается влево (устанавливается в крайнее правое положение). Жидкость из полости между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью шланга 2 через патрубок 7 поступает на выход шлангового клапана. За счет упругости шланга и наличия перепада давления по обе стороны клапана жидкость вытекает из полости и клапан полностью открывается.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет использовать энергию и давление транспортируемого продукта для переключения шлангового клапана без увеличения сопротивления движению жидкости.

Шланговый клапан, состоящий из цилиндрического корпуса с закрепленным внутри шлангом и золотником с патрубками, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены два вывернутых рукава разного сечения, заложенных по наружной стороне сгиба внутрь, установленные навстречу друг другу на наружной поверхности корпуса и соединенные между собой втулкой в месте закладки, при этом золотник выполнен трехходовым и трехпозиционным с возможностью соединения патрубками в первой позиции входа клапана с полостью рукава большего сечения и полости рукава меньшего сечения с полостью между шлангом и корпусом, во второй позиции - входа клапана с полостью рукава меньшего сечения и полости рукава большего сечения с выходом клапана, в третьей позиции - полости между шлангом и корпусом с выходом клапана.