Обратный клапан для распылителя и труба распылителя - RU2593449C2

Чертежи

Описание

Область техники

Изобретение относится к обратному клапану для распылителя с корпусом клапана, перекрывателем и седлом клапана, причем перекрыватель расположен с возможностью перемещения по меньшей мере в продольном направлении корпуса клапана. Изобретение относится также к трубе распылителя с фильтром, предназначенной для вставления в подводящий трубопровод.

Уровень техники

Из номенклатуры продукции заявителя Lechler GmbH известен так называемый Water Stop Valve для распылителей, предназначенных для удаления окалины, см. проспект WSV „Water Stop Valve for Scalemaster Nozzles", Lechler GmbH, 1/07. Показанные там клапаны для остановки потока воды, или обратные клапаны, имеют трубообразный корпус клапана, в котором в продольном направлении корпуса клапана расположен с возможностью перемещения конусообразный перекрыватель. Корпус клапана посредством нажимной пружины поджат в направлении седла клапана. Трубообразный корпус клапана представляет собой составную часть трубы распылителя, а седло клапана предусмотрено в узле фильтра. Узел фильтра при этом образует продолжение трубообразного корпуса клапана, который в свою очередь имеет распылитель на противоположном конце. Тогда труба распылителя в целом, включая собственно распылитель, частично вставляется в подводящий трубопровод или в приварной ниппель штанги опрыскивателя, так что узел фильтра оказывается расположенным внутри штанги опрыскивателя, и распыляемая жидкость из подводящего трубопровода попадает через распылитель в окружающее пространство. Такие известные обратные клапаны и трубы распылителей применяются при удалении окалины с горячих металлических поверхностей, в частности, в прокатном производстве, и должны препятствовать выходу из существенных количеств рабочей среды из распылителя после понижения давления рабочей среды.

Раскрытие изобретения

Изобретение призвано предоставить улучшенный обратный клапан и улучшенную трубу распылителя.

Для этого согласно изобретению предусмотрен обратный клапан для распылителя с корпусом клапана, запорным телом, называемым далее для краткости перекрывателем, и седлом клапана, причем перекрыватель расположен с возможностью перемещения по меньшей мере в продольном направлении корпуса клапана, в котором перекрыватель соединен с корпусом клапана посредством гофрированной трубы, т.е. сильфона, расположенного параллельно продольному направлению, причем перекрыватель прижимается в направлении к седлу клапана под пружинящим воздействием сильфона.

Посредством сильфона перекрыватель подвижно соединяется с корпусом клапана, например трубообразным, в его продольном направлении. Не требуется отдельная нажимная пружина, и конструкция обратного клапана согласно изобретению упрощается.

В варианте усовершенствования изобретения сильфон как на его радиально внутренней стороне, так и на радиально наружной стороне, по меньшей мере, в открытом положении обратного клапана подвергается воздействию распыляемой рабочей среды, находящейся под давлением.

Таким образом, даже при очень высоком давлении распыляемой рабочей среды, порядка нескольких сотен бар, обеспечивается предотвращение бокового отклонения сильфона, вследствие которого /отклонения/ изменялось бы подпружинивающее усилие, действующие со стороны сильфона на перекрыватель. Давление же, действующее на сильфон радиально изнутри и радиально снаружи, взаимно компенсируется, так что сильфон остается свободноподвижным в направлении перекрывания и в противоположном направлении. Чтобы осуществить это двустороннее воздействие давления, между перекрывателем и внутренней стороной трубы распылителя выполняется первый канал течения, который подвергает радиально наружную сторону сильфона воздействию рабочей среды, находящейся под давлением. На том конце проходной трубы, который расположен ниже по направлению потока, выполняется канал течения между внутренней стороной трубы распылителя и проходной трубой, чтобы подвергать воздействию находящейся под давлением рабочей среды радиально внутреннюю сторону сильфона. В альтернативном варианте сам сильфон образует часть канала течения своей радиально внутренней стороной.

В варианте усовершенствования изобретения проходная труба предусмотрена внутри сильфона, причем проходная труба образует часть канала для прохождения рабочей среды через обратный клапан.

Благодаря наличию проходной трубы, предусмотренной внутри сильфона, причем проходная труба предпочтительно выполнена в форме кругового цилиндра с гладкими стенками, обеспечивается то, что в обратном клапане происходит лишь минимальная потеря напора в потоке, так как часть канала течения образует проходная труба, а не сильфон, и вследствие этого уменьшается турбулентность. Несмотря на наличие предусматриваемой проходной трубы, образуется большое свободное поперечное сечение для протекающей рабочей среды. Проходная труба предпочтительно имеет постоянный диаметр.

В варианте усовершенствования изобретения проходная труба на одном конце жестко соединена с перекрывателем, а другой конец расположен с возможностью перемещения относительно корпуса клапана.

Таким образом, между подвижным перекрывателем и противоположным ему подвижным концом проходной трубы образуется сквозной канал с гладкой стенкой для прохождения рабочей среды. В зависимости от толщины стенки проходной трубы, между подвижным концом проходной трубы и корпусом распылителя имеется только уступ с размером, соответствующим толщине стенки проходной трубы. По сравнению со спиральной пружиной сильфон дает то преимущество, что для него требуется меньше места, чем для спиральной пружины с той же силой предварительного напряжения. Благодаря этому свободное поперечное сечение для потока внутри проходной трубы делается больше, и потеря напора потока сокращается.

В варианте усовершенствования изобретения перекрыватель находится на том конце сильфона, который расположен выше, если смотреть в направлении потока.

Таким образом, ниже перекрывателя по течению расположен длинный участок выравнивания для потока, который способствует уменьшению турбулентности и тем самым уменьшает гидравлическое сопротивление. Как раз при очень высоких значениях давления рабочей среды, какие используются в распылителях для удаления окалины, благодаря этому достигается лучшая характеристика распыления с распылителем, расположенным ниже по течению относительно перекрывателя и относительно сильфона.

В варианте усовершенствования изобретения перекрыватель выполнен кольцеобразным, а седло клапана выполнено по меньшей мере частично в форме усеченного конуса, причем перекрыватель в закрытом состоянии прилегает к боковой конической поверхности седла клапана.

При помощи кольцеобразного перекрывателя и седла клапана в форме усеченного конуса достигается хорошее уплотняющее действие при незначительном прижимном усилии. Однако прежде всего достигается также благоприятная для течения форма седла клапана. Кольцеобразный перекрыватель может подбираться по внутреннему диаметру сильфона так, что при переходе между кольцеобразным перекрывателем и гофрированным корпусом не происходит уменьшение свободного поперечного сечения для потока.

В варианте усовершенствования изобретения предусмотрено седло клапана на диске седла клапана, который вставлен в канал для прохождения рабочей среды обратного клапана и снабжен по меньшей мере одним пропускным каналом.

Этими мерами облегчается изготовление обратного клапана согласно изобретению, так как диск седла клапана легко вставляется в трубообразный корпус клапана.

В варианте усовершенствования изобретения по меньшей мере один пропускной канал выполнен посредством сквозного отверстия и/или паза в диске седла клапана. В предпочтительном случае по меньшей мере один пропускной канал выполнен в виде дугообразного паза в диске седла клапана.

Возможно расположение таких дугообразных пазов, концентрически огибающих седло клапана, и они создают небольшое гидравлическое сопротивление по сравнению с круглым отверстием, так как достижимо большее свободное поперечное сечение для потока, и так как приходится менее существенно перенаправлять течение.

В варианте усовершенствования изобретения седло клапана представляет собой часть обтекаемого тела.

Благодаря этому достигается уменьшение гидравлического сопротивления, а также существенное улучшение характеристики распыления жидкости, проводимой через обратный клапан, в форсунке. Как раз при очень высоких значениях давления рабочей среды, какие используются в распылителях для удаления окалины, это про значительное преимущество.

В варианте усовершенствования изобретения перекрыватель выполнен кольцеобразным, и обтекаемое тело проходит сквозь перекрыватель.

Благодаря этой мере при открытом обратном клапане рабочая среда проводится сквозь кольцеобразный перекрыватель и в проходную трубу. Вследствие этого поток заметно успокаивается именно в критическом переходе между перекрывателем и следующим после него обтекаемым телом или проходной трубой.

В варианте усовершенствования изобретения обтекаемое тело сужается, если смотреть в направлении течения, в области седла клапана, и снова расширяется ниже седла клапана.

Как ни странно, течение в канале для потока ниже перекрывателя или седла клапана заметно успокаивается, если обтекаемое тело после сужения, которое расположено в области седла клапана, затем снова расширяется. Вследствие такого расширения после сужения седла клапана поток прижимается к внутренней стенке канала или проходной трубы, в результате чего вопреки ожиданию происходит уменьшение гидравлического сопротивления и успокоение потока.

В варианте усовершенствования изобретения обтекаемое тело, если смотреть в направлении течения, после расширения, расположенного ниже седла клапана, снова сужается до заостренного конца.

Постепенное сведение на нет обтекаемого тела обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление и успокоение потока. Обтекаемое тело сужается в области седла клапана, после этого сужения снова расширяется и затем постепенно сужается до конечного острия. Вверх по течению от седла клапана обтекаемое тело предпочтительно имеет конечное острие, направленное против течения, начиная от которого обтекаемое тело расширяется конусообразно. Обтекаемое тело предпочтительно соединено с корпусом обратного клапана посредством отдельных перемычек, причем эти перемычки образуют, например, часть диска седла клапана. Тогда в области диска седла клапана обтекаемое тело проходит параллельно центральной продольной оси обратного клапана, таким образом, в целом обтекаемое тело имеет в направлении течения, от вершины, сначала только конусообразно расширяющую форму. Затем наружные стенки обтекаемого тела в области диска седла клапана и его пропускных каналов проходят по существу параллельно центральной продольной оси. После этой области, проходящей параллельно центральной продольной оси, обтекаемое тело сужается, образуя седло клапана этой области. Седло клапана образованно сужающей областью. После прохождения локально минимума диаметра обтекаемое тело снова расширяется. Этот переход от сужения к новому расширению предпочтительно выполняется закругленным. За расширением следует опять сужение обтекаемого тела до конечного острия. Этот переход от расширения к повторному сужению также предпочтительно выполнен закругленным. Конечное острие после этого постепенно сходит на нет и может составлять примерно половину длины всего обтекаемого тела.

Проблема, лежащая в основе изобретения, решена также трубой распылителя с фильтром, вставляемой в подводящий трубопровод, которая снабжена обратным клапаном согласно изобретению.

В такой трубе распылителя может быть предусмотрена проходная труба внутри сильфона, и седло клапана может быть частью обтекаемого тела, причем в варианте усовершенствования изобретения ниже обтекаемого тела по течению в проходной трубе расположена направляющая для струи.

Предусматривая направляющую для струи внутри проходной трубы, удается достигать дальнейшего уменьшения, возможно, еще не полностью сглаженной турбулентности, и, как раз при высоких значениях давления рабочей среды, какие используются в распылителях для удаления окалины, достигается благоприятная и постоянная во времени характеристика распыления посредством расположенного в трубе распылителя.

В варианте усовершенствования изобретения направляющая для струи имеет несколько стабилизаторов потока, которые проходят в радиальном направлении до центральной продольной оси направляющей для струи, причем область, непосредственно окружающая центральную продольную ось, свободна от каких-либо конструктивных элементов.

Посредством такой направляющей для струи достигается хорошая направленность потока при незначительном сопротивлении.

В варианте усовершенствования изобретения вниз по течению относительно направляющей для струи расположен канал для прохождения рабочей среды, имеющий постоянное поперечное сечение.

Такой канал для прохождения рабочей среды с постоянным поперечным сечением, расположенный ниже направляющей для струи и выше распылителя, оказался предпочтительным для получения низкого гидравлического сопротивления и хорошей характеристики распыления.

Краткий перечень чертежей

Дальнейшие признаки и преимущества изобретения следуют из пунктов формулы изобретения и из нижеприведенного описания предпочтительных вариантов исполнения изобретения в сочетании с чертежами. При этом отдельные признаки различных вариантов исполнения можно комбинировать любым способом друг с другом, не выходя за рамки изобретения.

На чертежах показаны:

фиг.1 - вид сбоку трубы распылителя согласно изобретению по предпочтительному варианту исполнения изобретения, с расположенным на ней распылителем,

фиг.2 - вид разреза по плоскости А-А с фиг.2,

фиг.3 - изометрическое изображение трубы распылителя с разрезом согласно фиг.2,

фиг.4 - вид трубы распылителя с фиг.1 без распылителя сзади,

фиг.5 - вид сбоку трубы распылителя с фиг.4,

фиг.6 - вид разреза по плоскости А-А с фиг.5,

фиг.7 - изометрическое изображение трубы распылителя с разрезом согласно фиг.6,

фиг.8 - вид разреза по плоскости В-В с фиг.6,

фиг.9 - вид разреза по плоскости С-С с фиг.6,

фиг.10 - вид сбоку трубы распылителя согласно изобретению по второму предпочтительному варианту исполнения изобретения с расположенным на ней распылителем,

фиг.11 - вид сверху трубы распылителя с фиг.10,

фиг.12 - вид разреза по плоскости А-А с фиг.10,

фиг.13 - аксонометрическое изображение трубы распылителя с разрезом согласно фиг.12,

фиг.14 - вид сбоку трубы распылителя с фиг.10 без распылителя,

фиг.15 - вид сверху трубы распылителя с фиг.14,

фиг.16 - вид разреза по плоскости А-А трубы распылителя с фиг.14, причем обратный клапан закрыт,

фиг.17 - вид разреза по плоскости А-А с фиг.14, причем обратный клапан открыт,

фиг.18 - вид разреза по плоскости В-В с фиг.16,

фиг.19 - вид разреза по плоскости С-С с фиг.16,

фиг.20 - изображение трубы распылителя, по существу соответствующее фиг.16, причем для наглядности расстояние в радиальном направлении между перекрывателем и трубой распылителя или проходной трубой и трубой распылителя показано преувеличенно большим,

фиг.21 - фрагмент Х с фиг.20,

фиг.22 - фрагмент Y с фиг.20 и

фиг.23 - вид следующего варианта исполнения согласно изобретению, соответствующий фрагменту Y.

Осуществление изобретения

На фиг.1 видна труба 10 распылителя, которая снабжена на конце накидной гайкой 12, служащей для крепления не видной на фиг.1 форсунки распылителя. Накидная гайка 12 и мундштук распылителя образуют распылитель 14.

На конце, противоположном распылителю 14, на трубе 10 распылителя имеется узел 16 фильтра. Узел 16 фильтра имеет несколько входных разрезов 18, проходящих в продольном направлении трубы 10 распылителя, и снабжен колпачком 20 фильтра, который также имеет входные разрезы для рабочей среды.

В процессе эксплуатации труба 10 распылителя вводится в приварной ниппель штанги опрыскивателя для распыляемой рабочей среды, так что по меньшей мере узел 16 фильтра расположен внутри штанги опрыскивателя, а распылитель 14 находится вне штанги опрыскивателя. Тогда распыляемая рабочая среда имеет возможность входить через узел 16 фильтра в трубу 10 распылителя и распыляется посредством распылителя 14. Труба 10 распылителя предусмотрена для распылителей для удаления окалины, в которых рабочая среда, например, вода, под очень высоким давлением в несколько сотен бар в пределах прокатного стана разбрызгивается на горячую металлическую поверхность, например, сталь или медь, чтобы удалить слой окалины с металлической поверхности.

Чтобы предотвратить выход существенных объемов рабочей среды из распылителя 14 после снижения давления рабочей среды, труба 10 распылителя снабжена обратным клапаном 22, как видно на разрезе А-А на фиг.2. Обратный клапан 22 имеет диск 24 седла клапана с седлом 26 клапана в форме усеченного конуса и несколькими пропускными каналами 28. Кроме того, обратный клапан 22 имеет кольцеобразный перекрыватель 30, который посредством сильфона 32 соединен с трубой 10 распылителя, образующей корпус клапана для обратного клапана 22. Перекрыватель 30 прилегает цилиндрической наружной поверхностью ко внутренней стенке трубы 10 распылителя или имеет лишь незначительное расстояние до внутренней стенки и вследствие этого имеет возможность перемещения только в продольном направлении трубы 10 распылителя. Посредством сильфона 32 перекрыватель 30 подпружинен в направлении седла 26 клапана.

На фиг.2 показано закрытое состояние обратного клапана 22. Перекрыватель 30 имеет концентрическое сквозное отверстие, причем на переходе между кольцеобразной торцевой поверхностью и сквозным отверстием находится кольцеобразный край. Этим кольцеобразным краем кольцеобразный перекрыватель 30 прилегает к имеющей форму усеченного конуса наружной поверхности 34 седла 26 клапана и тем самым предотвращает попадание рабочей среды мимо седла 26 клапана во внутреннюю часть сильфона 32 и к распылителю 14.

Когда давление рабочей среды на седло 26 клапана поднимается до такой степени, что преодолевает силу предварительного напряжения сильфона 32, тогда кольцеобразный перекрыватель 30 сдвигается влево, в изображении на фиг.2, и рабочая среда имеет возможность проходить мимо седла 26 клапана и через сквозное отверстие в кольцеобразном перекрывателе 30. Если давление рабочей среды на седло 26 клапана снова понижается, то кольцеобразный перекрыватель 30 под действием пружины сильфона 32 снова прижимается к седлу 26 клапана, и соединение между узлом 16 фильтра и распылителем 14 прерывается. Тем самым нежелательное распыление/разбрызгивание из форсунок во время действия незначительного предварительного давления в системе удаления окалины надежно предотвращается. При этом предварительное давление создает силу, которая меньше силы предварительного напряжения сильфона 32. Кроме того, этим надежно предотвращается подтекание распылителя 14.

На основании изображения на фиг.2 понятно, что свободное поперечное сечение ниже кольцеобразного перекрывателя 30 не уменьшается сильфоном 32. Самый маленький внутренний диаметр сильфона 32 даже несколько больше, чем диаметр сквозного отверстия в перекрывателе 30. Кроме того, сильфон 32 имеет значительную длину, а перекрыватель 30 расположен на верхнем по течению конце сильфона 32. Вследствие этого турбулентность, возникающая при прохождении седла 26 клапана и перекрывателя 30, сглаживается уже на протяжении сильфона 32. Расположение седла 26 клапана, которое имеет форму усеченного конуса, концентрически относительно центральной продольной оси трубы 10 распылителя, при котором /расположении/ кольцеобразный перекрыватель 30 сидит на наружной поверхности седла 26 клапана, создает конструкцию обратного клапана 22, благоприятную для прохождения потока. Рабочая среда, проходящая через пропускные каналы 28, устремляется вдоль сужающего седла 26 клапана, проходит сквозное отверстие в кольцеобразном перекрывателе 30 и затем попадает в сильфон 32. Очевидно, что при прохождении обратного клапана 22 не требуется совершать резких поворотов потока, наоборот, имеющиеся изменения направления течения образуют углы, намного меньшие 90°.

Ниже сильфона 32 по течению расположена направляющая 34 для струи. Направляющая 34 для струи выполнена цельной вместе с трубой 10 распылителя и имеет несколько стабилизаторов потока, проходящих в радиальном направлении внутрь. Стабилизаторы потока сходятся к центральной продольной оси 36 трубы 10 распылителя и расположены параллельно этой центральной продольной оси 36. Однако область, непосредственно окружающая центральную продольную ось 36, свободна от включений. По этой причине направляющая 34 для струи называется также бесстержневой направляющей для струи. Ниже направляющей 34 для струи присоединяется канал 38 с постоянным поперечным сечением для прохождения рабочей среды. Затем этот канал 38 для прохождения рабочей среды переходит в форсунку 40 распылителя, которая сужает свободное поперечное сечение и имеет выходное отверстие 42. Форсунка 40 распылителя удерживается на трубе 10 распылителя при помощи накидной гайки 12.

Труба 10 распылителя, узел 16 фильтра и направляющие 34 для струи изготовлены методом агломерации. При этом металлический порошок смешивается с пластмассовым связующим веществом и вводится в желаемую форму посредством литья под давлением. После удаления пластмассового связующего вещества деталь спекается, образуя металлокерамический элемент.

Этот способ изготовления позволяет изготовить направляющую 34 для струи вместе с трубой 10 распылителя, а также диск седла клапана 24 вместе с узлом 16 фильтра. Колпачок 20 фильтра может производиться как отдельная деталь, однако после этого также спекается с остальной частью узла 16 фильтра.

Форсунка 40 распылителя может состоять из твердого сплава и производиться также методом агломерации, она обозначается также как твердосплавная вставка.

В изображении на фиг.4 труба 10 распылителя без распылителя 14 в горизонтальной проекции, так что виден лишь колпачок фильтра 20. Видны пять входных разрезов, сходящиеся в форме звезды к центральной продольной оси 36 трубы 10 распылителя.

В изображении на фиг.5 труба 10 распылителя показана в виде сбоку, причем накидная гайка 12, которая обозначается также как корпус форсунки, не навинчена. На переднем, в изображении на фиг.5, левом конце труба 10 распылителя имеет наружную резьбу 50 для навинчивания накидной гайки 12. Как уже упоминалось, труба 10 распылителя и узел 16 фильтра соединены методом агломерации или лазерной сварки, так что получается неразделяемый блок.

Изображение на фиг.6 представляет собой вид в разрезе по плоскости А-А с фиг.5, причем во избежание повторов уже разъясненные составные части не описываются снова.

На основании изображения с фиг.6 видно, что сильфон 32 прикреплен к кольцеобразному перекрывателю 30 первым концом, который охватывает кольцеобразный перекрыватель 30 снаружи. Таким образом, место соединения сильфона 32 и кольцеобразного перекрывателя 30 находится вне области, в которой рабочая среда проходит через сквозное отверстие в перекрывателе 30. Второй конец, расположенный на нижнем по течению конце сильфона 32, приварен к внутренней стороне соответствующего отверстия в трубе 10 распылителя, которая там переходит в направляющую 34 для струи.

На фиг.7 показано изометрическое изображение трубы 10 распылителя в разрезе согласно фиг.6.

Изображение на фиг.8 представляет собой вид в разрезе по плоскости В-В с фиг.6. На этом виде узнаются стабилизаторы потока 52 направляющей 34 для струи, которые сходятся в радиальном направлении к центральной продольной оси 36 трубы распылителя и расположены параллельно центральной продольной оси 36. При этом область, непосредственно окружающая центральную продольную ось 36, свободна от включений. В изображении на фиг.8 виден цилиндрический конец сильфона 32.

Изображение фиг.9 представляет собой вид в разрезе по плоскости С-С с фиг.6. Виден узел 16 фильтра со входными разрезами 18, расположенными радиально в трубообразной стенке узла 16 фильтра. Входные разрезы 18 расположены равномерно на расстоянии друг от друга по окружности узла 16 фильтра.

Виден и диск седла 26 клапана, а также три пропускных канала 28 в диске седла клапана. Каждый из трех пропускных каналов 28 выполнен в форме дугообразного паза. Линия, проходящая через середины дугообразных пазов 28, находится на окружности, концентрически описанной вокруг центральной продольной оси 36 трубы распылителя. Стенка дугообразных пазов 28, расположенная радиально снаружи, совпадает с внутренней стенкой узла 16 фильтра. Внутрь, по направлению к центральной продольной оси 36, дугообразные пазы доходят до седла клапана 24, как видно в разрезе на фиг.6.

Концы дугообразных пазов 28 выполнены полукруглыми по форме, причем центры этих полукругов расположены на угловом расстоянии 65° друг от друга. Центры полукруглых концов двух смежных друг с другом пазов 28 расположены на угловом расстоянии 55° друг от друга.

Благодаря трем дугообразным пазам 28 достигается большой размер свободного поперечного сечения для потока и малое сопротивление потоку, проходящему сквозь диск седла клапана 24, причем в то же время остающиеся перемычки 56 между дугообразными пазами 28 достаточно стабильны, чтобы выдерживать даже очень высокое давление рабочей среды в несколько сотен бар.

В изображении на фиг.10 показана в виде сбоку труба 60 распылителя, на нижнем по течению конце которой расположен распылитель 62. Труба 60 распылителя предназначена для того, чтобы вводить ее в подводящий трубопровод или в штангу опрыскивателя для распыляемой рабочей среды, причем тогда по меньшей мере один участок 64 фильтра трубы распылителя находится внутри подводящего трубопровода, и соединение между подводящим трубопроводом и распылителем 62 уплотнено, так что распылитель 62 находится частично вне подводящего трубопровода и поэтому может выдавать рабочую среду наружу.

Распылитель 62 навинчен на конец трубы 60 распылителя, расположенный внизу по течению.

В горизонтальной проекции фиг.11 виден, прежде всего, фильтр 64 с несколькими входными разрезами 66, причем конструкция фильтра 64 в принципе такая же, как у 16 фильтра, уже описанного на основе фиг. 1-9.

В разрезе на фиг.12 виден обратный клапан, расположенный внутри трубы 60 распылителя. Обратный клапан имеет диск 68 седла клапана с обтекаемым телом 70, которое образует седло 72 клапана в части, конусообразно сужающейся в направлении течения. В положении, представленном на фиг.12, на этом седле 72 клапана лежит кольцеобразный перекрыватель 74, который вследствие этого преграждает потоку рабочей среды проход через трубу 60 распылителя. Кольцеобразный перекрыватель 74 жестко соединен с сильфоном 76 и с расположенной внутри сильфона проходной трубой 78 - например, приварен. Кольцеобразный перекрыватель 74 одной стороной прилегает к седлу 72 клапана обтекаемого тела 70, а другой стороной - ко внутренней поверхности трубы 60 распылителя и расположен с возможностью перемещения параллельно центральной продольной оси 80 трубы 60 распылителя. Таким образом, из представленного на фиг.12 положения перекрыватель 74 имеет возможность сняться с седла 72 клапана, если переместить его вниз, в изображении на фиг.12.

Сильфон 76 на противоположном перекрывателю 74 конце в области 82 приварен к трубе 60 распылителя. Проходная труба 78 на противоположном перекрывателю 74 конце в области 84, напротив, вставлена в трубу 60 распылителя подвижно. Для этого проходная труба 78 в области 84 прилегает своей наружной стенкой ко внутренней стенке трубы 60 распылителя, причем подгонка проходной трубы 78 к трубе 60 распылителя выполнена так, что проходная труба 78 имеет возможность перемещаться параллельно центральной продольной оси 80.

Сильфон 76 в положении, представленном на фиг.12, находится в напряженном состоянии и вследствие этого прижимает перекрыватель 74 к седлу 72 клапана в обтекаемом теле 70. Когда давление рабочей среды в области выше перекрывателя 74 повышается, превосходя заданное значение, определяемое силой предварительного напряжения сильфона 76, перекрыватель 74 сдвигается в направлении потока, т.е. вниз в изображении на фиг.1, и рабочая среда имеет возможность проходить между перекрывателем 74 и седлом 72 клапана внутрь проходной трубы 78 и к распылителю 62. При движении перекрывателя 74 в направлении течения, на фиг.12 вниз, сильфон 76 сжимается, и проходная труба 78 точно так же сдвигается вниз и тогда скользит в области 84 по внутренней стороне трубы 60 распылителя. Труба 60 распылителя ниже области 84 проходной трубы 78 имеет проходящий по окружности уступ 86, который служит в качестве упора для проходной трубы 78. Как только противоположный перекрывателю 74 конец проходной трубы 78 доходит до этого проходящего по окружности упора 86 трубы 60 распылителя, движение перекрывателя 74 в направлении течения останавливается, и достигнуто максимально открытое поперечное сечение обратного клапана.

Ниже обтекаемого тела 70 по течению в проходную трубу 78 вставлена направляющая 88 для струи. Направляющая 88 для струи имеет трубообразную область, которая концентрически охватывает центральную продольную ось 80, так что рабочая среда может протекать в области, непосредственно окружающей центральную продольную ось. Этот участок в форме трубы поддерживается четырьмя стабилизаторами потока, проходящими в радиальном направлении, которые доходят до внутренней стороны проходной трубы 78. Внешние края стабилизаторов, которые прилегают к внутренней стороне проходной трубы 78, присоединены к проходной трубе - например, приварены.

Распылитель 62 по существу идентичен распылителю 14, уже описанному на основе фигур 1-3, поэтому его конструкция не разъясняется повторно.

Изображение на фиг.13 позволяет более точно понять форму обтекаемого тела 70. Если смотреть в направлении течения, обтекаемое тело 70 имеет направленное против течения острие 90, к которому примыкает конусообразная область 92, расширяющаяся в направлении течения. Расширяющаяся конусообразная область 92 далее переходит в область 94, в которой наружные стенки обтекаемого тела 70 проходят параллельно центральной продольной оси 80. В цилиндрической области 94 обтекаемое тело 70 соединено с диском 68 седла клапана. Обтекаемое тело 70 может быть выполнено как единое целое с диском седла клапана 68. Поэтому область 94 выполнена не на всей окружности, здесь обтекаемое тело 70 переходит в стенки сквозных отверстий в диске 68 седла клапана, которые окружают обтекаемое тело 70 в области 94 радиально снаружи.

К области 94, в которой обтекаемое тело 70 связано с диском 68 седла клапана, примыкает конусообразно сужающаяся область седла 72 клапана. Таким образом, конусообразно расширяющаяся область 92 на переходе к области 94 имеет больший радиус, чем внутренний радиус перекрывателя 74. Затем, после конусообразно сужающегося седла 72 клапана, к нему примыкает расширяющаяся в направлении течения область 96. Переход между сужающимся в направлении течения седлом 72 клапана и расширяющейся областью 96 скруглен. После этого расширяющаяся область 96 опять переходит в конусообразно сужающуюся область 98, которая заканчивается острием 100, лежащим на центральной продольной оси 80. Такая форма обтекаемого тела 70 создает неожиданно низкое сопротивление потоку в обратном клапане и позволяет достигать хорошей и постоянной по времени характеристики распыления форсунки 62. При этом неожиданным оказывается положительное влияние формы обтекаемого тела 70 ниже седла 72 клапана, -сначала с вновь расширяющейся областью 96, а затем с плавно сужающейся областью 98, которая оканчивается острием 100, - на гидравлическое сопротивление и на характеристику распыления. При этом на сужающуюся область 98 приходится почти половина длины всего обтекаемого тела 70. Конусообразно расширяющаяся, начиная от вершины 90, область 92 занимает, напротив, лишь примерно одну пятую общей длины обтекаемого тела 70.

На фиг.14 представлено изображение трубы 60 распылителя при снятом распылителе. На фиг.15 показана горизонтальная проекция трубы 60 распылителя, представленной на фиг.14. В разрезе на фиг.16 показан обратный клапан в закрытом состоянии, в котором кольцеобразный перекрыватель 74 прилегает к седлу 72 клапана в обтекаемом теле 70.

На фиг.17 обратный клапан показан в открытом состоянии. При этом кольцеобразный перекрыватель 74 уже не прилегает к седлу 72 клапана, так что теперь рабочая среда имеет возможность попадать к распылителю, проходя мимо обтекаемого тела 70 и через направляющую 88 для струи. Рабочая среда, имеющаяся в подводящем трубопроводе, в результате этого поступает через фильтр 64 в трубу 60 распылителя и попадает на конечное острие 90 обтекаемого тела 70. Затем, минуя конусообразно расширяющуюся область 92, рабочая среда проводится на диск седла клапана 68 и тогда имеет возможность проходить через сквозные отверстия 102 в диске седла клапана 68. Сквозные отверстия 102 в диске седла клапана 68 видны на разрезе на фиг.19. Всего предусмотрены 14 цилиндрических сквозных отверстий 102, окружающих обтекаемое тело 70. При этом размеры сквозных отверстий 102 рассчитаны так, что они соприкасаются с областью 94 обтекаемого тела, а с другой стороны доходят и до внутренней стенки трубы 60 распылителя. Между сквозными отверстиями 102 ими образованы спицы в диске седла клапана 68, которые удерживают обтекаемое тело 70 в его положении.

Вместо круглых цилиндрических сквозных отверстий 102 могут быть выполнены также сквозные отверстия в форме изогнутых продольных пазов; например, спица между двумя сквозными отверстиями 102 могла бы также быть просверлена, чтобы еще больше увеличить свободное поперечное сечение. Такие сквозные отверстия в форме изогнутых пазов уже описывались на примере фиг.9.

После прохождения сквозных отверстий 102 в диске седла клапана 68 рабочая среда проходит между седлом 72 клапана и кольцеобразным перекрывателем 74. Как хорошо видно на фиг.17, при этом поток рабочей среды поворачивает внутрь, по направлению к центральной продольной оси 80, а затем через закругленный переход между сужающимся седлом 72 клапана и примыкающей к нему, вновь расширяющейся областью 96 постепенно снова перенаправляется наружу, в направлении внутренней стенки проходной трубы 78. После прохождения локального максимума между областями 96 и 98 обтекаемого тела 70 свободное поперечное сечение для потока опять увеличивается, и рабочая среда может перемещаться параллельно сужающейся области 98 или параллельно проходной трубе 78.

После того, как рабочая среда проходит конечное острие 100 обтекаемого тела 70, она получает возможность занять все внутреннее пространство проходной трубы 78 до тех пор, пока она не попадает в направляющую 88 для струи. Форма направляющей 88 для струи хорошо видна в разрезе на фиг.18. Направляющая 88 для струи имеет область 104 в форме круглой трубы, которая позволяет рабочей среде проходить в область, непосредственно примыкающую к центральной продольной оси 80. От области 104 в форме круглой трубы отходят в радиальном направлении четыре стабилизатора 106 потока, которые расположены на равном расстоянии друг от друга. Каждые два стабилизатора 106 образуют между собой угол 90°. Края стабилизаторов 106 потока, находящиеся снаружи, зафиксированы на внутренней стороне проходной трубы 78.

После прохождения направляющей 88 для струи начинается участок канала с постоянным поперечным сечением, которое определяется внутренним диаметром проходной трубы 78. Этот канал потока с постоянным поперечным сечением проходит до конусообразного сужения в форсунке 108 распылителя, см. фиг.12, к которой примыкает выходное отверстие 110. Этот участок канала с постоянным диаметром прерывается лишь маленьким промежутком 112 между расположенным ниже по течению концом проходной трубы 78 и уступом 86 на трубе 60 распылителя. Этот участок канала с постоянным поперечным сечением длиннее, чем направляющая 88 для струи, а также длиннее обтекаемого тела 70, см. фиг.12. Поэтому возможно достижение успокоения потока в трубе 60 распылителя на участке от направляющей 88 для струи до выходного отверстия 110, в результате чего получается очень хорошая характеристика распыления форсунки 62.

Сильфон 76 в процессе эксплуатации трубы 60 распылителя как в закрытом состоянии на фиг.16, так и в открытом состоянии на фиг.17, с обеих сторон окружен находящейся под давлением рабочей средой. Вследствие этого сильфон остается в показанном на фиг.16 и 17 положении и не прижимается с боковых сторон к проходной трубе 78 или к внутренней стенке трубы 60 распылителя. Именно в распылителях для удаления окалины, поскольку они работают с очень высоким давлением рабочей среды в несколько сотен бар, возможно применение сильфона 76 вместо спиральной пружины. В закрытом состоянии фиг.16 рабочая среда проходит снаружи мимо кольцеобразного перекрывателя 44 и затем устремляется в промежуток между сильфоном 76 и трубой 60 распылителя, проходя между внешней окружностью перекрывателя 74 и внутренней боковой поверхностью корпуса 64 фильтра или внутренней боковой поверхностью трубы 60 распылителя. Однако в области нижнего, по изображению на фиг.16, конца сильфона 76 рабочая среда уже не может выходить из этого промежутка, так как сильфон 76 на противоположном перекрывателю 74 конце в области 82 приварен к трубе 60 распылителя. Вследствие этого сильфон 76 на его радиально наружной стороне подвергается воздействию рабочей среды, находящейся под давлением, но эта рабочая среда не может проходить через трубу распылителя и попадать к распылителю 62.

На радиально внутренней стороне сильфон 76 также подвергается воздействию рабочей среды, находящейся под давлением. Находящаяся под давлением рабочая среда может проникать между проходной трубой 78 и областью 84 трубы 60 распылителя, см. фиг.12, в промежуток между проходной трубой 78 и сильфоном 76. Во всяком случае, в открытом состоянии фиг.17 вследствие этого сильфон 76 как на его радиально внутренней стороне, так и на радиально наружной стороне подвергается воздействию находящейся под давлением рабочей среды. В результате давление рабочей среды на радиально внутренней и на радиально наружной стороне сильфона 76 находятся в равновесии и взаимно компенсируются, так что сильфон 76 прижимает перекрыватель 74 в направлении седла 72 клапана с заданным упругим усилием.

Изображение, показанное на фиг.20, сравнимо с изображением фиг.16, причем в области фрагментов Х и Y расстояние в радиальном направлении между внутренней боковой поверхностью трубы 60 распылителя и перекрывателем 74 или проходной трубой 78 отображается преувеличенным. Это сделано для того, чтобы наглядно пояснить, что рабочая среда проникает как в область между внутренней стороной трубы 60 распылителя и сильфоном 76, так и в область между внутренней стороной сильфона 76 и проходной трубой 78.

Изображение на фиг.21 показывает фрагмент Х с фиг.20 в увеличенном виде. Перекрыватель 74 на своей радиально внутренней стороне прилегает своим верхним, по изображению на фиг.21, краем к седлу 72 клапана. К перекрывателю 74 примыкает в направлении течения проходная труба 78, а также сильфон 76, который соединен с перекрывателем 74 промежуточным кольцом 75, причем с промежуточным кольцом 75 соединен также лежащий выше по течению конец проходной трубы 78. Теперь находящаяся под давлением рабочая среда может проникать согласно стрелке 77 между радиально наружной поверхностью перекрывателя 74 и радиальное внутренней стороной участка фильтра 64 или трубы 60 распылителя, и вследствие этого радиально наружная сторона сильфона 76 подвергается воздействию давления. Как уже разъяснялось, поток рабочей среды в соответствии со стрелкой 77 существует только до тех пор, пока промежуток между трубой 60 распылителя и сильфоном 76 не наполнится рабочей средой. Течение же рабочей среды по направлению к концу трубы распылителя, расположенному ниже, напротив, оказывается невозможным.

В изображении на фиг.22 показан конец сильфона 76, расположенный ниже по течению. Как уже разъяснялось, нижний по течению конец сильфона 76 герметично укреплен на зажимном кольце 79, - например, приварен, - причем зажимное кольцо 79 тогда, см. фиг.12, также герметично соединено, в частности, сварено с трубой 60 распылителя.

Как хорошо видно на фиг.22, между внутренней стороной корпуса 60 распылителя и наружной стороной проходной трубы 78 имеется расстояние, так что задана кольцеобразная щель, через которую рабочая среда попадает, проходя в направлении стрелки 81 между проходной трубой 78 и корпусом 60 распылителя, в область между проходной трубой 78 и сильфоном 76. Поэтому, во всяком случае при открытом положении клапана, сильфон 76 как радиально снаружи, так и радиально изнутри подвергается воздействию рабочей среды, находящейся под давлением, так что в радиальном направлении не возникают существенные результирующие силы. Как видно из фиг.21, рабочая среда может устремляться по стрелке 81 в промежуток между проходной трубой 78 и сильфоном 76 только до тех пор, пока весь этот промежуток не заполнен рабочей средой, т.к., см. фиг.21, сильфом 76 герметично соединен с промежуточным кольцом 75, а также проходная труба 78 герметично соединена с промежуточным кольцом 75.

Согласно фиг.22 зажимное кольцо 79 лежит на уступе корпуса 60 распылителя, а на радиально внутренней стороне зажимного кольца 79 предусмотрена кольцеобразная выемка 83. Выемкой 83 обеспечивается положение зажимного кольца 79 непосредственно на уступе корпуса 60 распылителя, так как сильфон 76 может незначительно вдаваться в выемку 83, не влияя на опору зажимного кольца 79 в корпусе 60 распылителя.

В изображении на фиг.23 представлен фрагмент, который соответствует фрагменту Y с фиг.22. В отличие от варианта исполнения с фиг.22, зажимное кольцо 79 согласно фиг. 23 уже не лежит на уступе корпуса 60 распылителя, а только соединено с внутренней стороной трубы 60 распылителя посредством сварного шва. Как видно на фиг.23, зажимное кольцо 79 вследствие этого перемещаемо по обратному клапану в направлении течения и во встречном направлении. Это используется при монтаже обратного клапана для того, чтобы устанавливать предварительное напряжение сильфона 76 точно на заданное значение. При монтаже зажимное кольцо 79 с приваренным к нему сильфоном 76 вдвигают в трубу 60 распылителя, еще до того, как приваривается расположенная ниже по течению нижняя часть 61 трубы 60 распылителя. Затем зажимное кольцо 79 перемещают в продольном направлении трубы 60 распылителя до тех пор, пока не достигнуто заданное предварительное напряжение сильфона 76, и после этого приваривают к трубе 60 распылителя.

Реферат

Изобретение относится к обратному клапану для распылителя с корпусом клапана, перекрывателем и седлом клапана и может быть использовано в распылителях для снятия окалины. Обратный клапан для распылителя содержит корпус клапана, перекрыватель и седло клапана. Перекрыватель расположен с возможностью перемещения по меньшей мере в продольном направлении трубообразного корпуса клапана. Перекрыватель соединен с корпусом клапана посредством сильфона, расположенного параллельно продольному направлению, и находится на верхнем относительно направления потока конце сильфона. За счет пружинящего действия сильфона перекрыватель прижимается в направлении седла клапана. Труба распылителя с фильтром вставляется в подводящий трубопровод и снабжена обратным клапаном. Техническим результатом изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления и улучшение характеристик распыления жидкости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

Формула