EA028497B1 - Обратный клапан - Google Patents

Abstract

Клапан обратный содержит выполненные заодно корпус (1) и седло (9) с входным каналом (10), размещенные в корпусе (1) направляющие (4) штока (2), а также установленный в направляющих (4) соосно седлу (9) шток (2) с тарельчатым затвором (11), размещенным с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом (9) при воздействии потока со стороны выходного канала. Выходной канал выполнен в виде сосной каналу (10) трубы (20), выполненной предпочтительно заодно с всасывающей магистралью насоса. Направляющие втулки (4) выполнены с возможностью размещения одного конца трубы (20), на которую концентрично и соосно направляющим надеты цанговый зажим (7) и гайка (8), выполненная с конической расточкой, охватывающей цанговый зажим (7), и с резьбовым отверстием (12), сопряженным с резьбой, выполненной на корпусе (1). Между цанговым зажимом (7) и направляющими (4) на трубу (20) последовательно надеты запорное кольцо (6) и уплотнительное кольцо (5). Направляющие (4) выполнены в виде двух последовательно установленных в корпусе (1) направляющих втулок, каждая из которых имеет наклонные перегородки (13), сходящиеся к центральному кольцу (14), в котором выполнено отверстие под шток (2), и периферийный цилиндрический поясок (15) с наружной поверхностью для установки в корпусе (1) и внутренней поверхностью для размещения трубы (20) выходного канала, связанной окнами, образованными между перегородками (13), с седлом (9), при этом направляющие втулки (4) установлены соосно и обращены друг к другу основаниями наклонных перегородок (13), соединенных с внутренней поверхностью периферийного пояска (15) радиальными ребрами (25). В корпусе (1) имеется уступ (24) для упора пояска (15) втулки (4) при сборке клапана. Направляющие втулки (4) выполнены из пластмассы, причем на одном торце периферийного пояска (15) каждой из них выполнены выступы (16) и выемки (17) под ответные выемки (17) и выступы (16) соответственно на сопрягаемом торце пояска (15) другой втулки (4). Центральное кольцо (14) каждой из втулок (4) выполнено с пазами вокруг отверстия под шток (2). Обеспечивается повышение надежности и долговечности, а также упрощение сборки-разборки клапана, для чего достаточно развернуть резьбу соединения корпуса с гайкой. Одновременно упрощается технология изготовления клапана из пластмассы (пластика) и снижается себестоимость изделия.

Description

Изобретение относится к области гидравлики и предназначено для предотвращения обратного течения жидкости, герметичного закрытия магистрали при обратном направлении потока. Используется с поверхностными и погружными насосами.

Известен обратный клапан с осевым направлением потока содержащие корпуса, запорные элементы, отверстия для протока жидкости или газа (8И № 1830121, КИ № 2205310).

Недостатками известных клапанов обратных являются их ненадежность в процессе эксплуатации, особенно при высоких давлениях, и быстрый износ поверхностей, обеспечивающих их герметичность.

Известен также обратный клапан с осевым направлением потока, содержащий наружный корпус с входным и выходным каналами, в полости которого в пазах, выполненных на внутренней поверхности входного и выходного каналов, посредством резьбовых соединений, закреплены внутренний конусообразный обтекатель - корпус запорного органа и седло. В полости внутреннего корпуса-обтекателя, подвижно посредством механизма перемещения, установлен запорный орган с рабочей поверхностью в виде части сферы. Механизм перемещения запорного органа включает пружину сжатия, установленную на штоке, перемещающемся в подшипниках скольжения, зафиксированных в направляющей втулке, зафиксированной в обтекателе. Пружина служит для закрытия клапана, открытие которого происходит под действием гидродинамических сил проходящего потока. Седло выполнено в виде кольца с конической поверхностью, контактирующей с поверхностью сферы запорного органа. Конусная поверхность седла, установленного во внутренней полости наружного корпуса и сферическая форма внутренней полости в наружном корпусе, определяют форму кольцевого канала между поверхностями наружного и внутреннего корпусов, образуя с входным патрубком проходное сечение клапана в виде сопла Вентури (Ки № 2417335).

Известная конструкция характеризуется высоким гидравлическим сопротивлением, конструктивной сложностью и низкой технологичностью из-за необходимости обеспечения высокой точности размеров и взаимного расположения взаимодействующих между собой деталей, так как запорный орган выполнен составным, со сложным в изготовлении соплом Вентури. Недостатком клапана является также возможность потери осевой ориентации запорного органа. При механических воздействиях посторонних предметов, часто попадающих в клапан с потоком транспортируемой среды, возможно отклонение запорного органа, изменение положения его контактирующей поверхности относительно контактной поверхности седла, что также ведет к снижению герметичности клапана.

Наиболее близким по технической сущности является обратный клапан с плоским тарельчатым затвором, содержащий корпус с выходным каналом и внутренними цилиндрическими расточками, седло с входным каналом и установленный в направляющей плоский тарельчатый затвор с хвостовиком (штоком) со стороны входного канала, при этом корпус клапана выполнен в форме двухступенчатой цилиндрической втулки с внутренними соосно расположенными ступенчатыми расточками, затвор соединен со штоком резьбой с гайкой, а в направляющей штока размещена входная труба (входной канал), на которую концентрично и соосно направляющей надеты цанговый зажим и гайка, выполненная с конической расточкой, охватывающей цанговый зажим и с резьбовым отверстием, сопряженным с резьбой, выполненной на корпусе (СВ 693296, прототип).

Недостатками известного обратного клапанов являются высокое гидравлическое сопротивление, сложность сборки-разборки, низкая долговечность (ресурс работы) и нестабильность характеристик, обусловленные высокой чувствительностью гидродинамическим воздействиям и к загрязнению механическими частицами рабочей жидкости из-за большой контактной площади седла и затвора и незначительной длиной направляющих штока. Попадание этих частиц в зону контакта приводит к нарушению герметичности обратного клапана, что снижает надежность его работы.

Технической задачей изобретения является создание эффективного обратного клапана и расширение арсенала обратных клапанов.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в упрощении монтажа и сборки-разборки клапана с минимальным количеством операций и перемещаемых деталей, для чего достаточно развернуть резьбу соединения корпуса с гайкой, снижении массы, а также в повышении надежности и долговечности благодаря большой длине направления штока, базирующегося в отверстиях двух удаленных друг от друга направляющих втулок, снижении чувствительность к загрязнениям и к гидродинамическим воздействиям на затвор, при небольшом гидравлическом сопротивлении. Поскольку втулка 4 имеет выемку для размещения одного конца трубы 20, длина клапана сохраняется минимально возможной при увеличенной длине направления штока 2. Одновременно упрощается технология изготовления клапана из пластмассы (пластика) и снижается себестоимость изделия.

Сущность изобретения состоит в том, что обратный клапан содержит корпус и седло с входным каналом, размещенные в корпусе направляющие, а также установленный в отверстиях направляющих соосно седлу шток с тарельчатым затвором, размещенным с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом при воздействии потока со стороны выходного канала, причем направляющие выполнены в виде двух последовательно установленных в корпусе направляющих втулок, каждая из которых имеет наклонные перегородки и окна, образованные между перегородками, сходящимися к центральному кольцу, в котором выполнено отверстие, образующее опору скольжения для штока, а также

- 1 028497 периферийный цилиндрический поясок с наружной поверхностью для установки в корпусе, при этом направляющие втулки установлены соосно и обращены друг к другу основаниями наклонных перегородок, соединенных с внутренней поверхностью периферийного пояска радиальными ребрами.

При этом направляющие втулки выполнены с выемкой для размещения одного конца выходного канала, который выполнен в виде трубы, на которую концентрично и соосно направляющим надеты цанговый зажим и гайка, выполненная с конической расточкой, охватывающей цанговый зажим и с резьбовым отверстием, сопряженным с резьбой, выполненной на корпусе.

Предпочтительно между цанговым зажимом и направляющими втулками на трубу выходного канала последовательно надеты запорное и уплотнительное кольца.

Предпочтительно на торце периферийного пояска каждой из направляющих втулок выполнены выступы и выемки под ответные выемки и выступы на торце другой направляющей втулки.

Предпочтительно центральное кольцо каждой из направляющих втулок выполнено с пазами вокруг отверстия под шток.

Предпочтительно тарельчатый затвор выполнен со стороны взаимодействия с седлом со скругленным выступом в центре и снабжен эластичным уплотнительным кольцом.

Предпочтительно корпус и гайка выполнены ступенчатыми и снабжены наружными радиальными ребрами.

Предпочтительно детали клапана выполнены из пластмассы.

На приведенных фигурах изображено:

на фиг. 1 - схема установки обратного клапана в скважине;

на фиг. 2 - общий вид клапана в объемной (аксонометрической) проекции;

на фиг. 3 -продольный разрез по фиг. 2;

на фиг. 4 - продольный разрез корпуса; на фиг. 5 - затвор со штоком; на фиг. 6 - направляющая втулка; на фиг. 7 - разрез А-А по фиг. 6; на фиг. 8 - вид сверху по фиг. 6;

на фиг. 9 - общий вид цангового зажима в объемной (аксонометрической) проекции; на фиг. 10 - общий вид направляющей втулки в объемной (аксонометрической) проекции.

Клапан обратный содержит выполненные заодно корпус 1 и седло 9 (концентрический поясок на корпусе 1 клапана) с входным каналом 10, размещенные в корпусе 1 направляющие 4 штока 2, а также установленный в направляющих 4 соосно седлу 9 шток 2 с тарельчатым затвором 11 (тарельчатой головкой), размещенным с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом 9 при воздействии потока со стороны выходного канала. Выходной канал выполнен в виде сосной каналу 10 трубы 20 ПНД (полиэтилен низкого давления), выполненной предпочтительно заодно с всасывающей магистралью насоса (не изображен). Направляющие втулки 4 выполнены с возможностью размещения в выемке одной из них одного конца трубы 20, на которую концентрично и соосно направляющим надеты цанговый зажим 7 и гайка 8, выполненная с конической расточкой, охватывающей цанговый зажим 7 и с резьбовым отверстием 12, сопряженным с резьбой, выполненной на корпусе 1. Цанговый зажим 7 предпочтительно имеет на внутренней поверхности треугольные выступы (не обозначены). Насечки могут быть выполнены и/или на трубе 20.

Между цанговым зажимом 7 и направляющими 4 на трубу 20 последовательно надеты (установлены) запорное кольцо 6 и уплотнительное кольцо 5.

Направляющие 4 выполнены в виде двух последовательно установленных в корпусе 1 направляющих втулок, каждая из которых имеет наклонные перегородки 13, сходящиеся к центральному кольцу 14, в котором выполнено отверстие под шток 2, и периферийный цилиндрический поясок 15 с наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями. Пояски 14, 15 концентричны друг другу. Наружная поверхность периферийных цилиндрических поясков 15 обеих направляющих втулок 4 служит для их установки в корпусе 1. Внутренняя цилиндрическая поверхностью одной из направляющих втулок 4 служит для размещения конца трубы 20 выходного канала в кольцевой выемке, образованной между периферийным пояском 15 и перегородками 13, и ограниченной в осевом направлении ребрами 25. Труба 20 выходного канала гидравлически связана окнами, образованными между перегородками 13 (фиг. 6, 10), с седлом 9, при этом направляющие втулки 4 установлены соосно и обращены друг к другу основаниями наклонных перегородок 13, соединенных с внутренней поверхностью периферийного пояска 15 радиальными ребрами 25. Соответственно, радиальные ребра 25 представляют собой основания наклонных перегородок 13.

Таким образом, конструкция направляющих втулок 4 обеспечивает соосное ориентирование как трубы 20, так и штока 2 с тарельчатым затвором 11 в обсадной трубе 21 скважины, т.е. возможность технически правильного применения.

При этом центральные кольца 14 втулок 4, несущие шток 2, расположены соосно, на максимальном расстоянии между собой с образованием удлиненной, т.е. наиболее надежной, направляющей базы для перемещения и установки штока 2, в несколько раз превышающей его диаметр. Направляющая база для

- 2 028497 штока 2 между кольцами 14 втулок 4 имеет большую длину, но небольшую поверхность трения, что направлено на стабилизацию работу клапана.

В корпусе 1 имеется уступ 24 (перепад диаметров внутренней цилиндрической поверхности) для упора пояска 15 втулки 4 при сборке (установке втулки 4 в корпус 1 со стороны трубы 20) клапана.

Направляющие втулки 4 выполнены из пластмассы, причем на одном торце периферийного пояска 15 каждой из них выполнены, например, треугольные выступы 16 и выемки 17, под ответные выемки 17 и выступы 16 соответственно, выполненные на сопрягаемом торце пояска 15 другой направляющей втулки 4 для сопряжения втулок 4 в корпусе 1.

Центральное кольцо 14 каждой из втулок 4 выполнено с пазами вокруг отверстия под шток 2.

Тарельчатый затвор 11 выполнен со стороны взаимодействия с седлом 9 со скругленным выступом в центре и снабжен эластичным уплотнительным кольцом 3.

Детали 1, 2, 4, 6, 7, 8 клапана выполнены из пластмассы (пластика).

Корпус 1 и гайка 8 выполнены ступенчатыми (с участками наружной поверхности разного диаметра) и снабжены наружными радиальными ребрами 18, 19 соответственно.

Клапан предназначен для установки в обсадной трубе 21 скважины под уровнем 22 зеркала воды, последовательно над водозаборным фильтром 23.

Клапан реализуется как пластиковый обратный клапан с выходом на трубу 20, выполняемую из ПНД (полиэтиленовая низкого давления).

Обратный клапан используется следующим образом.

Клапан устанавливается в обсадной трубе 21 скважины на трубопровод 20 всасывающей магистрали насоса так, чтобы стрелка на его корпусе 1 совпадала с номинальным осевым направлением движения перекачиваемой текучей среды. Конструкция клапана позволяет монтировать его корпус 1 выходным каналом соосно седлу 9, непосредственно на всасывающую трубу 20 насоса, уплотнив ее кольцом 5 круглого сечения и зафиксировав цанговым зажимом 7, обжимаемым гайкой 8, которая навинчивается на резьбу корпуса 1 резьбовым отверстием 12. Корпус 1 со стороны входного канала 10 имеет резьбовую часть для присоединения к насосам, водозаборным фильтрам и другим элементам систем водоснабжения. При поступлении текучей среды через фильтр из скважины во входной канал 10 затвор 11 со штоком 2 подняты над седлом 9 и среда через окна, образованные между перегородками 13 и имеющие минимальное гидравлическое сопротивление, поступает в трубу 20 и далее на всасывание насоса с минимальными потерями. При отсутствии расхода клапан закрывается под действием столба жидкости над клапаном во всасывающей трубе насоса, воздействующего на шток 2 и прижимающего его затвор 11 через уплотнитель 3 к седлу 9. Кольца 14 направляющих втулок 4 образуют своими отверстиями две опоры скольжения для перемещения штока 2, благодаря чему последний имеет возможность уверенного осевого смещения (без перекоса) для подъема затвора 11 с седла 9 при пропускании расхода и возврата затвора 11 с эластичным герметизирующим кольцом 3 в прижатое к седлу 9 состояние при отсутствии расхода воды.

Конструкция обеспечивает простой монтаж в гидравлическую магистраль - на трубу 20, ремонтопригодность и не требующую высокой квалификации сборку-разборку клапана, для чего достаточно развинтить резьбу в отверстии 12 соединения корпуса 1 с гайкой 9 (вращением вручную за разноокрашенные ребра 18, 19) и извлечь направляющие втулки 4 и шток 2 для ревизии их состояния и, при необходимости, замены. Направляющая база для штока 2 между отверстиями колец 14 втулок 4 имеет большую длину, но небольшую поверхность трения скольжения штока 2, что направлено на стабилизацию работы клапана. Благодаря отсутствию пружины при большой длине направления штока 2 снижается чувствительность к загрязнениям и к гидродинамическим воздействиям на затвор 11. Гидравлическое сопротивление заявляемого клапана минимально, т.к. пропускаемый поток не преодолевает усилие сжатия пружины. Сборка или ремонт клапана осуществляются с минимальным количеством операций, не требуется установки пружины, что снижает возможность ошибок сборщика и поломки клапана. Масса клапана минимальна. Также преимуществом данной конструкции является отсутствие металлических деталей и пружин и малая себестоимость.

Claims (8)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Обратный клапан, содержащий выполненные как единое целое корпус (1) и седло (9) с входным каналом (10), размещенные в корпусе (1) направляющие (4), а также установленный в отверстиях направляющих соосно седлу (9) шток (2) с тарельчатым затвором (11), размещенным с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом (9) при воздействии потока со стороны выходного канала, который выполнен в виде трубы (20), причем одна из направляющих выполнена с кольцевой выемкой для размещения одного конца трубы (20), а обе направляющие выполнены в виде двух последовательно установленных в корпусе направляющих втулок (4), каждая из которых имеет наклонные перегородки (13) и окна, образованные между перегородками (13), сходящимися к центральному кольцу (14), в котором выполнено отверстие, образующее опору скольжения для штока (2), а также периферийный цилиндрический поясок (15) с наружной поверхностью для установки в корпусе (1), при этом направляющие втулки (4) установлены соосно и обращены друг к другу основаниями наклонных перегородок (13), соединенных с внутренней поверхностью периферийного пояска (15) радиальными ребрами (25).
2. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на трубе (20) концентрично и соосно направляющим надеты цанговый зажим (7) и гайка (8), выполненная с конической расточкой, охватывающей цанговый зажим (7), и с резьбовым отверстием, сопряженным с резьбой, выполненной на корпусе (1).
3. 3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что между цанговым зажимом (7) и направляющими втулками (4) на трубу (20) выходного канала последовательно установлены запорное (6) и уплотнительное (5) кольца.
4. 4. Клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на торце периферийного пояска (15) каждой направляющей втулки (4) выполнены выступы (16) и выемки (17) под ответные выемки (17) и выступы (16) на торце другой направляющей втулки (4).
5. 5. Клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что центральное кольцо (14) направляющих втулок (4) выполнено с пазами вокруг отверстия под шток (2).
6. 6. Клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что тарельчатый затвор (11) выполнен со стороны взаимодействия с седлом (9) со скругленным выступом в центре и снабжен эластичным уплотнительным кольцом (3).
7. 7. Клапан по любому из пп.2, 3, отличающийся тем, что корпус (1) и гайка (8) выполнены ступенчатыми и снабжены наружными радиальными ребрами (18, 19).
8. 8. Клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что его детали (1, 2, 4, 6, 7, 8) выполнены из пластмассы.