RU2691282C1 - Check valve - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, oil industry, namely to hydraulic equipment, gas, ventilation systems, and can be used in hydraulic or pneumatic mechanisms, machines, presses, can also be used in other industries and agriculture. Check valve comprises case, seat and shutoff element. Novelty is that, between shutoff element and housing, directly or through additional parts engagement is made to convert translation movement of shutoff element into translational-rotary, and, also, on locking element is made hole or slot.EFFECT: purpose of the invention is increase of throughput capacity, reduction of hydraulic resistance of a flow of working medium, accordingly, reduction of losses of energy on the valve, elimination of destruction of a work surface contacting with a saddle on the shutoff element, streamlined by a flow of working medium.1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, нефтедобывающей промышленности, а именно к гидравлическому оборудованию, газовым, вентиляционным системам, и может быть использовано в гидрофицированных или пневматических механизмах, станках, прессах, так же может быть использовано и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.The invention relates to the field of engineering, oil industry, namely, hydraulic equipment, gas, ventilation systems, and can be used in hydraulic or pneumatic mechanisms, machine tools, presses, can also be used in other industries and agriculture.

Известен клапан обратный, содержащий корпус, в котором размещены запорный узел, состоящий из седла и подпружиненного шара и клетки с внутренней полостью для пружины и отверстиями для прохода среды, при этом корпус выполнен с двумя зеркально расположенными относительно перемычки проточками, в центральном отверстии которой помещен шар, с одной стороны взаимодействующий с седлом, закрепленным в проточке кольцевой гайкой, а с другой - с пружиной, зафиксированной клеткой (см. патент RU №2493355, МПК Е21В 34/06).A check valve is known, comprising a housing in which a shut-off assembly consisting of a saddle and a spring-loaded ball and a cage with an internal spring cavity and openings for the passage of the medium are placed, and the housing is made with two grooves mirrored relative to the bridge, the holes are placed in its central hole which, on the one hand, interacts with the saddle, which is fixed in the groove with an annular nut, and on the other hand, with the spring fixed by the cage (see RU Patent No. 2493355, IPC Е21В 34/06).

Основными недостатками данной конструкции клапана являются низкая пропускная способность, значительное гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды, соответственно, большие потери энергии на клапане. Также, существует наличие свободы перемещению шара в перпендикулярной плоскости к оси клапана, из-за чего происходит постепенное разбивание седла. К недостаткам можно отнести усиленное разрушение контактирующей с седлом рабочей поверхности шара, потоком рабочей среды, интенсивно омывающей шар, в случае наличия механических примесей в рабочей среде.The main disadvantages of this valve design are low flow capacity, significant hydraulic resistance to the flow of the working medium, respectively, large losses of energy at the valve. Also, there is the presence of freedom to move the ball in a perpendicular plane to the axis of the valve, due to which there is a gradual breaking of the seat. The disadvantages include enhanced destruction of the working surface of the ball in contact with the saddle, the flow of the working medium intensively washing the ball in case of mechanical impurities in the working medium.

Известен клапан обратный, содержащий корпус с входным отверстием, седлом и основной камерой, пружину, шарик, взаимодействующий с седлом, при этом шарик установлен в основной камере корпуса с минимальным радиальным зазором с направляющими дорожками, образованными в корпусе при пересечении поверхностей основной камеры и дополнительных камер, выполненных в корпусе, причем длина направляющих дорожек выполнена больше величины хода шарика, а суммарная эффективная площадь сечений дополнительных камер равна площади сечения входного отверстия (см. патент RU №2177575, МПК F16K 15/04).Known check valve, comprising a housing with an inlet, a seat and a main chamber, a spring, a ball interacting with the saddle, while the ball is installed in the main chamber of the housing with a minimum radial clearance with guide tracks formed in the housing when the surfaces of the main chamber and additional chambers intersect , made in the housing, and the length of the guide tracks is made larger than the stroke of the ball, and the total effective cross-sectional area of additional cameras is equal to the cross-sectional area of the inlet I (see patent RU №2177575, IPC F16K 15/04).

Недостатками данной конструкции клапана являются низкая пропускная способность, значительное гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды, соответственно, большие потери энергии на клапане. Также, недостатком является усиленное разрушение контактирующей с седлом рабочей поверхности на шаре, потоком рабочей среды, интенсивно омывающей шар, в случае наличия механических примесей в рабочей среде.The disadvantages of this valve design are low throughput, significant hydraulic resistance to the flow of the working medium, respectively, large losses of energy at the valve. Also, the disadvantage is the increased destruction of the working surface in contact with the saddle on the ball, the flow of the working medium intensively washing the ball in the case of mechanical impurities in the working medium.

Была поставлена задача на повышение пропускной способности, на снижение гидравлического сопротивления потока рабочей среды, соответственно, на снижение потерь энергии на клапане, на устранение разрушения контактирующей с седлом рабочей поверхностей на запорном элементе, обтекаемой потоком рабочей среды.The task was to increase the flow capacity, reduce the hydraulic resistance of the working medium flow, respectively, reduce the energy loss at the valve, eliminate the destruction of the working surface in contact with the saddle on the locking element, streamlined around the working medium flow.

Указанная задача решается тем, что между запорным элементом и корпусом выполнено непосредственно или через дополнительные детали, зацепление, для преобразования поступательного движения запорного элемента в поступательно-вращательное, и, также, на запорном элементе выполнено отверстие или паз.This problem is solved by the fact that between the locking element and the housing is made directly or through additional parts, engagement, to convert the translational movement of the locking element into translational-rotational, and also a hole or groove is made on the locking element.

Выполнение между запорным элементом и корпусом непосредственно или через дополнительные детали, зацепления, для преобразования поступательного движения запорного элемента в поступательно-вращательное, и, также, изготовление отверстий или паза на запорном элементе позволяет повысить пропускную способность, снизить гидравлическое сопротивление потока рабочей среды, соответственно, снизив потери энергии на клапане, также устраняется разрушение контактирующей рабочей поверхности на шаре, обтекаемой потоком рабочей среды.The implementation between the locking element and the housing directly or through additional parts, gearing, to convert the translational movement of the locking element into translational-rotational, and also making holes or a groove on the locking element allows to increase the throughput, reduce the hydraulic resistance of the working medium flow, respectively reducing the loss of energy on the valve, also eliminates the destruction of the contacting working surface on the ball, streamlined flow of the working environment.

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез Б-Б на фиг. 4 клапана обратного в закрытом состоянии;FIG. 1 schematically shows a longitudinal section BB in FIG. 4 check valves in the closed state;

На фиг. 2 схематично изображен продольный разрез Б-Б на фиг. 4 клапана обратного в открытом состоянии;FIG. 2 schematically shows a longitudinal section BB in FIG. 4 check valves in the open state;

На фиг. 3 схематично изображен продольный разрез Б-Б на фиг. 4 клапана обратного в открытом состоянии, в варианте, с установкой пружины между запорным элементом и корпусом;FIG. 3 schematically shows a longitudinal section BB in FIG. 4 check valves in the open state, in the embodiment, with the installation of a spring between the locking element and the housing;

На фиг. 4 схематично изображен поперечный разрез А-А на фиг. 2 клапана обратного в открытом состоянии;FIG. 4 shows a schematic cross section A-A in FIG. 2 check valves in the open state;

На фиг. 5 схематично изображен продольный разрез А-А на фиг. 2 клапана обратного в закрытом состоянии, в варианте сферической формы запорного элемента;FIG. 5 schematically shows a longitudinal section A-A in FIG. 2 check valves in the closed state, in the variant of the spherical shape of the locking element;

На фиг. 6 схематично изображен продольный разрез В-В на фиг. 4 клапана обратного в открытом состоянии;FIG. 6 schematically shows a longitudinal section B-B in FIG. 4 check valves in the open state;

На фиг. 7 схематично изображен продольный разрез отдельно взятого запорного элемента цилиндрической формы с отверстием;FIG. 7 schematically shows a longitudinal section of a single cylindrical locking element with a hole;

На фиг. 8 схематично изображен вид Г на фиг. 7 отдельно взятого запорного элемента цилиндрической формы с отверстием;FIG. 8 is a schematic view of a view of FIG. 7 separately taken cylindrical locking element with a hole;

На фиг. 9 схематично изображен вид справа отдельно взятого запорного элемента цилиндрической формы, в варианте с пазом.FIG. 9 shows a schematic right side view of a separately taken cylindrical locking element, in a variant with a groove.

Клапан обратный содержит корпус 1, внутри которого расположен запорный элемент 2, прижатый к седлу 3 пружиной 4. На запорном элементе 2 выполнены зубья зацепления 5. Также, внутри корпуса установлена рейка зубчатая 6. Зубья зацепления 5 запорного элемента 2 входят в зацепление с зубьями рейки зубчатой 6. На клапане обратном, для прохода рабочей среды, есть входное отверстие 7 и выходное отверстие 8, а на запорном элементе 2 выполнено отверстие 9. В положении, когда запорный элемента 2 прижат к седлу 3 пружиной 4, запорный элемент 2 установлен таким образом, чтобы ось отверстия 9 находилась перпендикулярно к оси входного отверстия 7.The check valve includes a housing 1, inside of which is located the locking element 2, pressed against the seat 3 by a spring 4. On the locking element 2 there are teeth of an engagement 5. Also, a gear rack 6 is mounted inside the case. The teeth of an engagement 5 of the locking element 2 engage with the teeth of the slats gear 6. On the reverse valve, there is an inlet 7 and an outlet 8 for the passage of the working medium, and an opening 9 is made on the locking element 2. In the position when the locking element 2 is pressed against the saddle 3 by the spring 4, the locking element 2 is installed way that the opening 9 axis is perpendicular to the inlet axis 7.

На запорном элементе 2 может быть выполнено, вместо отверстия 9, паз 10 любой формы.On the locking element 2 can be performed, instead of the hole 9, the groove 10 of any shape.

Клапан обратный может быть выполнен без пружины 4.The check valve can be performed without a spring 4.

Профиль зубьев зацепления 5 может быть различным. Например, эвольвентным, треугольным и так далее.The profile of the teeth of the gearing 5 may be different. For example, involute, triangular, and so on.

Вместо зубьев зацепления 5 может быть выполнено рифление или что-либо аналогичное. Или, вместо механического зацепления, возможно изготовление магнитного зацепления.Instead of the teeth of the engagement 5, the ribbing or the like may be performed. Or, instead of mechanical engagement, it is possible to manufacture magnetic engagement.

Вместо рейки зубчатого 6 возможно изготовление зубьев непосредственно на корпусе 1, например, при литье или иным способом (корпус 1 с изготовленными на нем зубьями условно не показан).Instead of rack 6, it is possible to manufacture the teeth directly on the housing 1, for example, when casting or otherwise (the housing 1 with the teeth made on it is conventionally not shown).

Запорный элемент 2 может быть выполнен различной формы. Например, цилиндрической, сферической формы и так далее.The locking element 2 can be made of various shapes. For example, a cylindrical, spherical shape, and so on.

Между седлом 3 и корпусом 1 может быть установлена пружина 11, для постоянного прижатия седла к запорному элементу 2, что позволит максимально снизить гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды, соответственно, также максимально снизить потери энергии на клапане.A spring 11 can be installed between the saddle 3 and the housing 1, to constantly press the saddle to the locking element 2, which will minimize the hydraulic resistance to the flow of the working medium, respectively, and also minimize the energy loss at the valve.

Клапан обратный работает следующим образом.The check valve operates as follows.

Подаваемая на входное отверстие 7 рабочая среда, воздействует на запорный элемент 2, который, в свою очередь, отжимает пружину 4. При этом, из-за зацепления между зубьями зацепления 5 и рейкой зубчатой 6, поступательное движение запорного элемента 2 становится поступательно-вращательной. При поступательно-вращательном движении запорного элемента 2 из одного крайнего положения к другому крайнему положению, от входного отверстия 7 к выходному отверстию 8, отверстие 9 из перпендикулярного положения к оси входного отверстия 7 становится соосно оси выходного отверстия 8 не препятствуя движению рабочей среды, что обеспечивается заданными размерами деталей клапана обратного, и тем самым, открывая клапан обратный. Соосное расположение отверстия 9 с выходным отверстием 8 обеспечивает беспрепятственное движение рабочей среды внутри клапана обратного, без обтекания рабочей средой рабочей поверхности на запорном элементе 2 контактирующей с седлом 3.The working medium supplied to the inlet 7 acts on the locking element 2, which, in turn, pushes the spring 4. In this case, due to the engagement between the teeth of the engagement 5 and the rack 6, the translational movement of the locking element 2 becomes translational-rotational. When the translational-rotational movement of the locking element 2 from one extreme position to another extreme position, from the inlet 7 to the outlet 8, the hole 9 from the perpendicular position to the axis of the inlet 7 becomes coaxial with the axis of the outlet 8 without interfering with the movement of the working medium, which is ensured given by the size of parts of the check valve, and thus, opening the check valve. The coaxial arrangement of the opening 9 with the outlet opening 8 ensures unhindered movement of the working medium inside the check valve, without flowing around the working medium of the working surface on the locking element 2 in contact with the saddle 3.

При изменении направления движения рабочей среды на обратное, запорный элемент 2, под воздействием пружины 4 и сцепления зубчатого зацепления 5 с рейкой зубчатой 6, возвращается в первоначальное положение, когда запорный элемент 2 прижат к седлу 3, таким образом, что отверстие 9 снова становится перпендикулярно к оси входного отверстия 7, тем самым перекрывая движение рабочей среды во входное отверстие 7.When the direction of movement of the working medium is reversed, the locking element 2, under the influence of the spring 4 and the engagement of the gear teeth 5 with the rack gear 6, returns to its original position when the locking element 2 is pressed against the saddle 3, so that the hole 9 becomes perpendicular again to the axis of the inlet 7, thereby blocking the movement of the working medium in the inlet 7.

Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в повышении пропускной способности, снижении гидравлического сопротивления потоку рабочей среды, соответственно, снижении потерь энергии на клапане, устранении разрушения контактирующей с седлом 3 рабочей поверхности на запорном элементе 2, обтекаемой потоком рабочей среды, подтверждена приведенными чертежами и описанием клапана обратного.The possibility of carrying out the invention and ensuring at the same technical result, manifested in increasing throughput, reducing the hydraulic resistance to the flow of the working medium, respectively, reducing energy losses on the valve, eliminating the destruction of the working surface in contact with the seat 3 on the locking element 2, streamlined by the flow of the working medium, is confirmed the drawings and description of the check valve.

Claims (1)

Клапан обратный, содержащий корпус, седло, запорный элемент, отличающийся тем, что между запорным элементом и корпусом выполнено непосредственно или через дополнительные детали зацепление, для преобразования поступательного движения запорного элемента в поступательно-вращательное, и, также, на запорном элементе выполнено отверстие или паз.Check valve, comprising a housing, a saddle, a locking element, characterized in that between the locking element and the housing is made directly or through additional parts gearing, to convert the translational movement of the locking element into translational-rotational, and also a hole or groove is made on the locking element .

Images