Мембранный клапан и перекрывающий элемент для упомянутого клапана - RU2332604C2

Чертежи

Показать все 20 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к мембранным клапанам согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

В известных клапанах подобного типа обычно в корпусе клапана, объединенные друг с другом входная и выходная секции могут вписываться, по существу, в круглую форму или в любую такую форму, которая может вписываться в квадрат, будучи образованной путем слияния двух патрубков круглой формы и, по существу, постоянного сечения. В документе США №4,319,737 описывается эллиптическая форма входной и выходной секций, однако эта, по существу, эллиптическая форма входной и выходной секций упомянутого клапана, описанная в документе США №4,319,737, сочетается с круглой формой и квадратной или вписываемой в квадрат формой фланца.

Таким образом, упомянутые мембраны имеют круглую форму в вогнутой части и имеют квадратные фланцы. По этой причине эти клапаны имеют большие размеры и занимают значительные объемы, в частности, в направлении вдоль оси потока, а их изготовление требует значительного количества металла. Это приводит к существенному увеличению веса и значительным затратам на изготовление, в частности, при возрастании расходов потока, а также диаметров входного и выходного патрубков, то есть габаритных размеров клапана. Кроме того, в частности, в гидравлически управляемых клапанах давление, оказываемое жидкостью, которая подается по трубопроводам в камеру давления между крышкой и закрывающим клапан куполом мембраны, может вызывать выгибание мембраны, в частности, в отверстие выходного патрубка, где не обеспечивается уравновешивающее давление. Это становится причиной, так называемого, явления пузыря. Такой недостаток также обусловлен значительной длиной радиуса круглой мембраны, если смотреть в направлении вдоль оси потока, точнее, длинного диаметра в осевом направлении выходного отверстия патрубка, выходящего в проточную камеру. Это особенно серьезно для клапанов большого размера, работающих при очень больших расходах потока и имеющих широкие поверхности мембран. Этот недостаток может вызвать повреждение неподкрепленной мембраны, что приводит к нарушениям герметичности и/или проблемы открытия/закрытия из-за того, что мембрана становится упругой только частично или не упругой совсем. Для устранения этого недостатка в среднем положении в отверстии выхода выходного патрубка в проточную камеру может быть выполнено ребро. Такое ребро располагается в направлении потока и является, по существу, перпендикулярным к плоскости, касательной к нижней вершине седла клапана. Такое ребро имеет на своем краю, направленном к куполу мембраны, близкую к плоской поверхность соответствующей кривизны, выполненную так, чтобы предотвращать выгибание купола, когда последний прижимается к седлу клапана. Однако такое ребро вызывает увеличение сложности конструкции клапана, а также его веса и стоимости, и не решает проблему большого размера известных клапанов в направлении потока. С функциональной же точки зрения оно приводит к возможному образованию волокнистых материалов.

Поэтому данное изобретение имеет целью устранение вышеуказанных недостатков путем создания посредством простых и недорогих средств клапана, описанного выше, мембрана которого не подвергается никакой ненормальной деформации, и последующему раннему износу и/или отказу в процессе эксплуатации, который также имеет размер в осевом направлении, вес и себестоимость производства, уменьшенные по сравнению с известными клапанами.

По данному изобретению вышеуказанные цели достигаются путем создания клапана согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения в сочетании с отличительными признаками отличительной части пункта 1 формулы изобретения, и в котором седло клапана сплюснуто в направлении потока, то есть вдоль оси, которая соединяет центры концов двух патрубков - входного и выходного, выходящих в проточную камеру, имеет вытянутую форму в направлении поперек направления потока, в частности, имеет по существу, эллиптическую форму, или, во всяком случае, вписываемую во внешний, по существу, прямоугольный прижимной фланец, и с более длинной стороной, расположенной в направлении поперек потока. Таким образом, внешний фланец мембраны может иметь соответствующую прямоугольную форму, в которую вписывается центральная выпуклая часть мембраны, которая состоит из элемента, имеющего форму сегмента эллипсоида или ему подобную, плоское сечение которого расположено таким образом, чтобы соответствовать отверстию проточной камеры.

Следует отметить, что концепция изобретения, определенная как "сплюснутый в направлении потока" включает в себя все мембранные клапаны и все, подобные мембранам, перекрывающие элементы, в которых размер в направлении потока проточной камеры, или закрывающего проточную камеру и фиксирующего мембрану фланца является более коротким, чем размер в направлении поперек направления потока.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, который будет описан более подробно в пояснениях к чертежам, начиная соответственно от внешних концов к концам, выходящим в проточную камеру, оба патрубка могут иметь поперечное сечение, которое постепенно расширяется в направлении поперек и перпендикулярно направлению потока, а также параллельно плоскости разделения между двумя частями камеры, и постепенно сужается в направлении, по существу, совпадающем с радиусом изгиба каждого патрубка таким образом, что отверстие проточной камеры на фланце части камеры, являющейся частью корпуса клапана, имеет сплюснутую форму в направлении потока и вытянутую форму в направлении поперек упомянутого направления потока, в частности, имеет, по существу, эллиптическую форму, или, во всяком случае, вписываемую во внешний, по существу, прямоугольный прижимной фланец, с более длинной стороной, расположенной в направлении поперек потока. Внешний фланец мембраны может иметь соответствующую прямоугольную форму. Резкое уменьшение осевого размера отверстия проточной камеры, которое достигается путем использования эллиптической формы, позволяет уменьшить размер и занимаемое клапаном пространство в осевом направлении, которые являются обычно более проблематичными, чем в поперечном направлении. Кроме того, использование мембраны, имеющей купол в форме сегмента эллипсоида, предохраняет последний от выгибания в отверстие выходного патрубка благодаря небольшому размеру дуги упомянутого сегмента эллипсоида, которая соответствует меньшему диаметру его плоского сечения, а также благодаря небольшому осевому размеру упомянутого отверстия выходного патрубка, который является "более узким". Расход потока поддерживается путем соответствующего увеличения поперечного размера отверстия проточной камеры. Путем уменьшения радиуса куполообразной части мембраны в направлении потока упругость мембраны значительно возрастает в свободном ненагруженном положении, то есть когда выпуклость ориентирована в направлении седла клапана. Как известно, в открытом положении форма купола может быть полностью вывернута, то есть быть или более сплюснутой, или немного выгнутой в направлении крышки.

В соответствии с усовершенствованием куполообразная часть мембраны может иметь одно или несколько усиливающих ребер для улучшения характеристик упругости купола в диапазоне от положения, в котором он деформирован в направлении к крышке, вплоть до нормального ненагруженного положения с выпуклостью, направленной в сторону седла клапана. Эти ребра могут также иметь функцию предохранения купола от выгибания тогда, когда он прижат к седлу клапана.

В частности, усиливающие и/или упругие или подобные пружинам ребра могут быть выполнены на вогнутой стороне, обращенной в направлении крышки купола мембраны. Расположение ребер по данному изобретению, обеспечивающее полезный эффект, предусматривает множество ребер, ориентированных в направлении потока, или же в направлении более короткой оси купола мембраны, а срединное ребро может быть выполнено в направлении поперек потока, или же вдоль более длинной оси мембраны. Такие ребра улучшают характеристики упругости по всей поверхности купола, однако более короткое ребро, ориентированное в направление потока, также частично обеспечивает в сочетании с меньшим размером отверстия в направлении более короткой оси дополнительное упрочнение купола против выгибания в отверстие выходного патрубка.

Кроме того, еще два ребра могут быть выполнены на вогнутой стороне купола мембраны, обращенной в сторону крышки, с целью соединить центр для соединения середины купола с, по существу, срединной областью каждого из четырех квадрантов, на которые дугообразная периферия основания купола разделена осью более длинного диаметра и осью более короткого диаметра плоского сечения сегмента эллипсоида, который образует этот купол.

Путем сочетания вышеуказанных элементов конструкции достигается дополнительный полезный эффект, состоящий в исключении необходимости часто встречающегося в известных клапанах упругого элемента, создающего предварительную нагрузку на купол, подобного пружине или аналогичному элементу. Его назначением было улучшение характеристик упругости купола, когда купол возвращается из положения, в котором он деформирован в сторону крышки, в свободное ненагруженное положение, то есть своей выпуклостью, ориентированной в направлении седла клапана. Такой элемент обычно выполняется между крышкой и вогнутой поверхностью купола мембраны. Дополнительный значительный полезный эффект состоит в том, что нет необходимости в промежуточной осевой стенке перед отверстием выходного патрубка для поддержки купола мембраны таким образом, чтобы предотвратить его выгибание, упомянутое выше. Это упрощает конструкцию и обеспечивает уменьшение себестоимости изготовления.

Центральный усиливающий элемент, в частности, имеющий круглую форму, может быть выполнен на вогнутой стороне купола мембраны, которая обращена в направлении крышки. Такой элемент может также выполнять функцию защиты центральной части купола в случаях, если элемент, создающий предварительную нагрузку, как, например, пружина или ей подобный элемент, все же необходим для оказания прижимающего воздействия на центральную область вогнутой части мембраны. Такая необходимость может возникнуть в особенно тяжелых условиях эксплуатации клапана.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, который имеет очень простую конструкцию, и упомянутые ребра, и центральный усиливающий элемент могут быть образованы местными утолщениями частей стенки купола мембраны.

В соответствии с дополнительным усовершенствованием такой купол мембраны может иметь постоянную толщину, тогда как, по меньшей мере, некоторые усиливающие ребра, предпочтительно все, имеют толщину, которая увеличивается в направлении к центру купола таким образом, что последний имеет возрастающую податливость в направлении к центру, то есть в области прижатия к седлу клапана.

Также могут быть предусмотрены средства для удерживания фланца мембраны по внешнему контуру таким образом, чтобы предотвратить его проскальзывание в плоскости прижимных фланцев крышки и корпуса клапана, а также выход из зазора между упомянутыми прижимными фланцами.

Эти фиксирующие средства могут состоять из одного или нескольких фиксирующих зубьев, которые простираются по внешнему контуру фланца мембраны, выступают за поверхность внешнего края фланцев корпуса клапана и/или крышки и направлены перпендикулярно относительно плоскости этих фланцев.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения эти фиксирующие средства могут состоять из двух фиксирующих выступов, каждый из которых выполнен вдоль одной из более длинных сторон края фланца мембраны, в частности, в зоне между двумя сквозными отверстиями, в которые вставлены штифты для удержания фланца крышки относительно фланца корпуса клапана. Каждое из этих отверстий может быть выполнено в одном из четырех углов фланца мембраны. Эти выступы выступают над соответствующей поверхностью внешнего края фланца корпуса клапана перпендикулярно относительно плоскости упомянутого фланца и фиксируют мембрану по ее более длинной стороне, где выше вероятность ее выскальзывания из-за большого расстояния между двумя штифтами в направлении поперек потока.

Эти средства удержания мембраны могут также состоять из одного или нескольких утолщений, выполненных на прижимных поверхностях крышки и/или корпуса клапана, которые, при соединении этих двух фланцев, сжимают соответствующую часть фланца мембраны, таким образом дополнительно препятствуя ее выскальзыванию.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения эти фиксирующие средства могут состоять из сплошного выступа, в частности, имеющего разрывы вблизи штифтов и, по существу, эллиптический контур. Выступ расположен на прижимной поверхности фланца крышки, и, при прижатии упомянутого фланца к фланцу корпуса клапана, он простирается вдоль, по существу, эллиптического внешнего края купола мембраны на определенном расстоянии от него.

Могут также предусматриваться средства для центрирования крышки относительно корпуса клапана и для бокового ограничения любого смещения во внешнюю сторону фланца мембраны, в частности, в то время, когда часть этого купола перемещается из положения, в котором его вогнутость ориентирована в направлении к седлу клапана, в противоположное и обратно.

Эти средства могут состоять, например, из одного или нескольких фиксирующих зубьев, которые расположены по внешнему контуру фланца мембраны и выступают над поверхностью внешнего края фланца корпуса клапана перпендикулярно относительно плоскости этих фланцев.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения эти средства могут состоять из выступа, который простирается непрерывно по всему внешнему контуру фланца крышки и выступает над соответствующей поверхностью внешнего края фланца корпуса клапана перпендикулярно относительно плоскости упомянутого фланца.

Фланец мембраны может иметь, по меньшей мере, с одной стороны, а предпочтительно с обеих сторон, непрерывное манжетное уплотнение, в частности, имеющее, по существу, эллиптическую форму, которое простирается вдоль внешнего края купола мембраны и на определенном расстоянии от него и которое зажато между прижимными фланцами крышки и корпуса клапана таким образом, чтобы улучшить характеристики уплотнения мембраны по внешнему контуру и компенсировать любые допуски на изготовление фланца.

Центральное округлое манжетное уплотнение может быть выполнено на выпуклой стороне купола мембраны, обращенной в направлении седла клапана. Когда купол находится в ненагруженном положении, оно расположено вдоль более длинной оси плоского сечения сегмента эллипсоида, который образует купол. Когда купол прижат к упомянутой поверхности седла клапана, упомянутая манжета выступает в качестве податливого элемента, который способствует прилеганию купола к упомянутому седлу клапана для предотвращения любого потока жидкости от входного патрубка к выходному патрубку.

Изобретение также имеет отношение к мембранному клапану, описанному выше, форма которого, в частности, приспособлена для того, чтобы допускать использование пластмасс для изготовления, по меньшей мере, корпуса клапана.

Прочие отличительные признаки и усовершенствования составляют предмет зависимых пунктов формулы изобретения.

Отличительные признаки данного изобретения и достоинства, вытекающие из них, поясняются в последующем подробном описании прилагаемых чертежей, на которых:

Фиг.1 представляет собой вид сбоку в разобранном состоянии предпочтительного варианта осуществления клапана по данному изобретению.

Фиг.2 представляет собой вид сверху корпуса клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.3 представляет собой вид сбоку справа, совмещенный с находящимся слева разрезом по оси корпуса клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.4 представляет собой разрез по оси корпуса клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.5 представляет собой разрез корпуса клапана по линии D-D, показанной на Фиг.2.

Фиг.6 представляет собой вид сверху мембраны клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.7 представляет собой разрез по более короткой оси мембраны, показанной на Фиг.6.

Фиг.8 представляет собой разрез по более длинной оси мембраны, показанной на Фиг.6.

Фиг.9 представляет собой вид снизу мембраны клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.10 представляет собой вид сверху крышки клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.11 представляет собой разрез по более длинной оси крышки, показанной на Фиг.10.

Фиг.12 представляет собой вид снизу крышки клапана, показанного на Фиг.1.

Фиг.13 представляет собой разрез по более короткой оси крышки, показанной на Фиг.10.

Фиг.14 представляет собой вид в перспективе мембранного клапана согласно другому варианту осуществления клапана, специально предназначенного для изготовления из пластмассы.

Фиг.15-18 представляют собой четыре вида: два вида сбоку, вид сверху и вид снизу клапана, показанного на Фиг.14.

Фиг.19 представляет собой разрез по линии С-С, показанной на Фиг.15;

Фиг.20 представляет собой разрез по линии В-В, показанной на Фиг.15;

Фиг.21 представляет собой разрез клапана по линии А-А, показанной на Фиг.18.

На представленных чертежах клапан по данному изобретению содержит корпус 1 клапана, который показан на Фиг.1 снизу, и изображенную сверху колоколообразную крышку. Корпус 1 клапана образован входным патрубком 3 и выходным патрубком 4, которые имеют криволинейную форму, являются, по существу, идентичными и сходятся по некоторой кривой слияния, которая выходит в проточную камеру, ограниченную сверху перекрывающей мембраной 5, а по внешнему контуру ограниченную фланцем 101 для прижатия последней к соответствующему внешнему фланцу 102 крышки 2, предназначенному для закрепления последней на корпусе 1 клапана. Крышка 2 и корпус 1 клапана герметично прикреплены друг к другу при помощи болтов (не показаны), проходящих через отверстия 202 и 201, которые выполнены в каждом из четырех углов упомянутых двух фланцев 102, 101 и с перекрытием внешнего фланца 105 мембраны, который также имеет соответствующие отверстия 205 для прохода болтов. Каждый из двух патрубков 3, 4 имеет на своем соответствующем внешнем конце, по существу, кольцевые фланцы 103, 104, которые прижимаются к соответствующим фланцам, выполненным по внешним кромкам трубопроводов, присоединяющихся к клапану. Следует отметить, что далее термины "верхний" и "нижний" относятся только к чертежам, а сам клапан, очевидно, может устанавливаться в любом другом положении. Аналогично термины "входной патрубок" 3 и "выходной патрубок" 4 используются только как условные обозначения и никакое предопределенное направление потока не предусматривается, поскольку корпус 1 клапана является идеально симметричным.

Два патрубка 3, 4 вначале имеют на своих соответствующих внешних концах круглое сечение, которое постепенно расширяется в направлении поперек направления потока и постепенно сужается в направлении, по существу совпадающем с радиусом изгиба каждого из патрубков 3, 4 таким образом, что отверстие проточной камеры, соответствующее внутреннему краю фланца 101, имеет, по существу, эллиптическую форму, тогда как прижимной фланец 101 имеет, по существу, прямоугольную форму с более длинной стороной, расположенной в направлении поперек направления потока. Контур стыка двух патрубков 3, 4 на их противолежащих сторонах образует промежуточную стенку 6, которая простирается поперек направления потока и имеет сплюснутую и слегка вогнутую верхнюю поверхность 106, вогнутость которой ориентирована в направлении мембраны 5, образуя седло 106 клапана, то есть поверхность, к которой прижимается мембрана 5 для перекрытия прохода потока.

Форма внешнего фланца 105 мембраны 5, по существу, соответствует форме фланца 101 корпуса 1 клапана и имеет соответствующую прямоугольную форму. В нее вписана центральная выпуклая часть 305, выпуклость которой ориентирована в направлении седла 106 клапана. Она выполнена в виде чаше- или куполообразного элемента, в частности элемента, имеющего форму сегмента эллипсоида, расположенного своим плоским сечением соответственно отверстию проточной камеры. Прижимной фланец 102 крышки 2 имеет прямоугольную форму, которая соответствует форме фланца 105 мембраны 5 и фланца 101 корпуса 1 клапана. Следует заметить, что несмотря на сужение отверстия в направлении потока расход потока через проточную камеру сохраняется благодаря тому, что отверстие соответственно расширяется в направлении поперек упомянутого направления потока.

Клапан по данному изобретению имеет тот же принцип работы, что и известные клапаны. Когда купол 305 мембраны 5 прижат к седлу 106 клапана, поток из входного патрубка 3 в выходной патрубок 4 перекрыт, а когда купол 305 поднят и деформирован в направлении крышки, разрешается свободный проход потока. Клапан, который показан на чертежах, управляется гидравлически, и прижатие купола 305 к седлу клапана обеспечивается известным способом, например, при помощи трехходового клапана путем подачи жидкости под давлением в камеру, ограниченную мембраной 5 и крышкой 2, через входное отверстие 302, выполненное в крышке 2, тогда как открытие клапана осуществляется путем стравливания упомянутой жидкости, которая подавалась под давлением. Жидкостью, которая при этом используется, предпочтительно является жидкость, протекающая через клапан и отбираемая из него через заборник 203, выполненный во входном патрубке 3. Выходной патрубок 4 также имеет заборник 204, который позволяет использовать клапан в обоих направлениях потока жидкости. Следует отметить, что в известных конструкциях, когда купол 305 прижат к седлу 106 клапана, его куполообразная часть, расположенная над отверстием выходного патрубка 4, под действием жидкости, подаваемой под давлением между мембраной 5 и крышкой 2, которая давит на вогнутую поверхность мембраны, имеет тенденцию выгибаться в выходной патрубок 4. Этот тип клапанов имеет отверстие выходного патрубка по существу полукруглой формы, а купол имеет соответственно сравнительно большую длину радиуса в направлении вдоль оси потока. В отличие от них, в клапане по данному изобретению упомянутый радиус значительно короче, чем предотвращается выгибание мембраны. Кроме того, общая форма мембраны 5, то есть сегмент эллипсоида, способствует улучшению характеристик упругости по всей поверхности купола, когда он перемещается из открытого положения, в котором он деформирован в направлении крышки 2, в нормальное свободное положение, когда его выпуклость ориентирована в направлении седла 106 клапана. Кроме того, основополагающий принцип изобретения также используется с получением полезного эффекта и в механически управляемых клапанах, где для открытия/закрытия используется колесо с вентилем. Улучшение характеристик упругости купола 305 также обеспечивает получение полезного эффекта, состоящего в исключении наличия пружины 7, создающей предварительную нагрузку, которая обычно устанавливается между крышкой 2 и куполом 305, воздействуя на него усилием, прижимающим к седлу 106 клапана. Тем не менее, когда это необходимо, пружина 7 может устанавливаться, и в этом случае полезный эффект состоит в том, что используется выпуклый нажимной элемент 8, расположенный между нижним концом упомянутой пружины и куполом 305, выпуклость которого ориентирована аналогично куполу 305, когда последний находится в свободном положении. Нажимной элемент 8 распределяет усилие пружины 7 по большей поверхности по сравнению с поверхностью самого конца пружины 7 и защищает купол 305 от чрезмерных механических напряжений. Следует отметить, что благодаря эллиптической форме отверстия проточной камеры такой клапан имеет очень небольшой размер в продольном направлении по сравнению с известными клапанами.

Купол 305 имеет центральное усиливающее ребро 405, ориентированное вдоль более длинной оси и расположенное на вогнутой стороне, обращенной в направлении крышки 2. Также одно или несколько поперечных ребер 505 выполнены перпендикулярно упомянутому центральному ребру 405, ориентированному вдоль более длинной оси. Эти ребра расположены параллельно более короткой оси плоского сечения сегмента эллипсоида, который образует купол 305. Одно из вышеуказанных поперечных ребер 505 простирается вдоль упомянутой более короткой оси купола, который выполнен в форме, подобной сегменту эллипсоида. Отдельные поперечные ребра равномерно распределены по длине ребра 405, которое совпадает с более длинной осью купола 305. Может быть выполнено любое количество поперечных ребер в зависимости от размера более длинной оси и/или более короткой оси купола 305, вплоть до одного поперечного ребра, например, центрального поперечного ребра, расположенного вдоль более короткой оси купола.

В одном из вариантов осуществления изобретения кроме ребра 405, ориентированного вдоль более длинной оси, выполнено еще одно поперечное ребро, ориентированное вдоль более короткой оси, а также одно или несколько ребер, которые расходятся от середины и ориентированы таким образом, что разделяют четыре квадранта купола 305, которые образуются более длинной осью и более короткой осью купола 305, на одинаковые или отличающиеся друг от друга сегменты. Оба варианта предусматривают дополнительный центральный усиливающий элемент 605, имеющий круглую форму, который выполнен с возможностью защиты от усилия, оказываемого пружиной 7 в тех редких случаях, когда она необходима. Ребра 405, 505 также способствуют улучшению характеристик упругости купола 305. И ребра 405, 505, и центральный усиливающий элемент выполнены путем местного утолщения стенки купола 305. Высота этих ребер 405, 505 постепенно возрастает в направлении к центру купола 305, и уменьшается, по существу, соответственно профилю стенки купола 305 до тех пор, пока они не примкнут к последней на определенном расстоянии от верхнего края, где купол соединяется с внешним плоским фланцем 105.

Фиксирующие выступы 705 расположены вдоль обеих, более длинных, сторон фланца 105 мембраны 5 между двумя сквозными отверстиями 205 для установочных штифтов. Эти выступы выступают над соответствующей поверхностью внешнего края фланца 101 корпуса 1 клапана перпендикулярно относительно плоскости упомянутого фланца 101 таким образом, что удерживают по внешнему контуру фланец 105 мембраны 5 и предотвращают его проскальзывание в плоскости прижимных фланцев 102, 101 крышки 2 и корпуса 1 клапана соответственно, а также выход из зазора между упомянутыми прижимными фланцами 102, 101. Кроме того, фланец 105 мембраны 5 содержит непрерывное манжетное уплотнение 805, 805' с обеих сторон, которое имеет, по существу, эллиптическую форму и располагается вдоль внешнего края купола 305 мембраны на определенном расстоянии от него. Оно деформируется при взаимном прижатии двух фланцев 102, 101 крышки 2 и корпуса 1 соответственно. Центральное округлое манжетное уплотнение 905 выполнено на выпуклой стороне купола 305, обращенной в направлении седла 106 клапана, в положении, соответствующем более длинному поперечному ребру 405. Это уплотнение при прижатии купола 305 к упомянутому седлу 106 клапана выступает в качестве податливого элемента и способствует прилеганию купола 305 к упомянутому седлу 106 с целью предотвращения любого потока жидкости от входного патрубка 3 к выходному патрубку 4.

По существу эллиптическое утолщение 402 выполнено на прижимной поверхности фланца 102 крышки 2. Оно имеет зоны разрывов вблизи отверстий 202 для установочных штифтов. Это утолщение при прижатии к фланцу 101 корпуса 1 клапана простирается вдоль внешнего края купола 305 и прижимает соответствующую часть фланца 105 мембраны 5, тем самым дополнительно препятствуя ее вытаскиванию.

Внешний край фланца 102 крышки 2 имеет ненепрерывный выступ, который выступает над соответствующей поверхностью внешнего края фланца 101 корпуса 1 клапана перпендикулярно относительно плоскости упомянутого фланца 101 и выполняет функцию центрирования крышки 2 и бокового ограничения любого смещения во внешнюю сторону фланца 105 мембраны 5.

Мембранный клапан по данному изобретению имеет значительное преимущество, состоящее в обеспечении возможности использования пластмасс для изготовления такого клапана. Известные конструкции мембранных клапанов выполняются из металла, в частности из чугуна. В этом случае процесс изготовления требует использования одноразовых форм, вследствие чего по дну трения не вызывают проблем. Использование пластмассы при изготовлении известных устройств влечет за собой две проблемы. Первая состоит в том, что в варианте с обычной мембраной круглой формы размеры клапана не позволяют использовать пластмассу вследствие недостаточной прочности этого материала. Другая состоит в том, что любые конструктивные изменения таких клапанов с целью их изготовления из пластмасс с использованием изменений формы, обеспечивающих увеличение прочности конструкции, могут вызвать серьезные проблемы с точки зрения размеров пластмассового клапана, а также возрастания сложности форм для изготовления.

Однако техническое решение по данному изобретению позволяет приспособить конструкцию клапана, в частности его корпуса, к изготовлению из пластмасс, не вызывая никаких проблем, связанных с размерами и формами для изготовления, при обеспечении требуемой прочности.

Уменьшение размеров клапана, обеспечиваемое данным изобретением, позволяет изготавливать корпус клапана таким образом, чтобы удовлетворять требованиям уменьшения объема, а также удовлетворять требованиям повышенной жесткости и механической прочности.

На Фиг.14-20 показан вариант осуществления клапана по данному изобретению, специально предназначенного для изготовления из пластмассы. Концепция данного изобретения, позволяющая уменьшить диаметр мембраны и фланцев для зажатия последней между корпусом клапана и крышкой, по существу, идентична концепции предшествующего варианта осуществления.

Однако в пластмассовых клапанах вместо двух входных и выходных патрубков 3, 4, которые изогнуты и расширяются друг к другу для образования в месте стыка дугообразной поверхности, образующей и седло 106 клапана, и проточную камеру, где отверстие является сплюснутым в направлении потока и, в частности, имеет эллиптическую форму, которая соответствует эллиптическому куполу 305 мембранного перекрывающего элемента 5, два патрубка 3, 4 выходят в две, подобные карманам, камеры 13, 14. Отверстия таких, подобных карманам камер, имеющих оси, перпендикулярные к входным концам патрубков 3, 4, образуют, подобно клапану по предшествующему варианту осуществления, общее отверстие 206 с внешним контуром, имеющим сплюснутую форму в направлении вдоль оси потока, в частности эллиптическую. Это отверстие окружено фланцем 101 и может быть вписано в прямоугольник. К нему может быть герметично прикреплена крышка 2, выполненная с перекрытием внешнего фланца 105 перекрывающего элемента 5 мембраны. Седло 106 клапана имеет подобно предшествующему варианту осуществления дугообразную поверхность, выполненную в форме седловины, образованной двумя противолежащими стенками 113, 114 двух карманов 13, 14, расположенными поперек направления потока и имеющими верхнюю кромку, слегка вогнутую относительно поверхности внешнего фланца 101, наклоненную книзу с обоих своих концов от уровня внешнего фланца 101 к центральной зоне. Кромка имеет дугообразный плавный профиль, а кромки двух упомянутых противолежащих поперечных стенок 113, 114 соединены посредством уплощенной соединительной кромки, которая и образует дугообразное седло 106 клапана.

Следует заметить, что форма двух карманов 13, 14, по существу, соответствует половине контура внешней кромки 206 прижимного фланца 101.

Патрубки 3, 4 простираются, по существу, перпендикулярно внешним стенкам 213, 214, которые параллельны или, по существу, параллельны прилежащим стенкам 113, 114 двух карманов 13, 14.

Две противолежащие стенки 113, 114 двух подобных карманам камер 13, 14 являются, по существу, параллельными и расходятся затем у закрытого дна с дугообразными или закругленными стенками 313, 314 в направлении соответствующих противоположных внешних стенок 213, 214.

Как видно, в частности, из Фиг.16, 17, 19-21, несколько поперечных ребер 15 выполнены между двумя противолежащими стенками 114, 113 двух подобных карманам камер 13, 14. Эти ребра ориентированы в направлении потока или вдоль более короткой оси сплюснутой или эллиптической формы кромки 206 фланца 101. Ребра 15 простираются в полой части, образованной двумя обращенными друг к другу стенками 113, 114 и внешней стороной дугообразной кромки, которая образует седло 106 клапана. Эта полость постепенно расширяется по мере увеличения относительного расстояния между двумя стенками 113, 114 до тех пор, пока ребра не достигнут уровня, по существу, заподлицо с нижней стороной двух подобных карманам камер 13, 14. Все, некоторые или только два из таких поперечных ребер 15 могут немного выступать за уровень нижней стороны подобных карманам камер 13, 14, таким образом образуя две опорные проставки, или ножки.

Крышка 2, не показанная в деталях, изготовлена так же, как описано перед этим со ссылками на Фиг.1-13. Упомянутая крышка может быть изготовлена из пластмассы или листового металла, в частности листовой нержавеющей стали, которой придается соответствующая форма в процессе обработки давлением. Мембрана, как таковая, остается неизменной относительно описанной выше конструкции.

Единственное различие по сравнению с предшествующим вариантом осуществления изобретения, как показано на Фиг.1-13, состоит в том, что в примере осуществления, показанном на Фиг.14-21, фланцы 101, 105 и 102 корпуса клапана, мембраны 5 и крышки соответственно, имеют большее количество сквозных отверстий для крепежных пар болт-гайка. Это особенно необходимо для клапанов больших размеров, поскольку и крышки из листового металла, и из пластмассы, которые выполняются в сочетании с фланцем корпуса клапана, который сам по себе выполнен из пластмассы, являются относительно упругими и могут не обеспечить необходимой герметичности, особенно по более длинной стороне, если ограничиться выполнением только четырех крепежных точек по четырем углам двух противоположных, более коротких сторон упомянутых фланцев.

В отношении предшествующего варианта осуществления изобретения следует заметить, что в настоящее время не известны мембранные клапаны крупных размеров, которые были бы изготовлены из пластмассы, поскольку их конструкция не является благоприятной для такого вида материала. Новый вариант осуществления мембранного перекрывающего элемента и, следовательно, корпуса клапана по данному изобретению позволяет избежать технических проблем, связанных с изготовлением мембранных клапанов из пластмассы.

Очевидно, что данное изобретение не ограничивается вариантами осуществления, описанными и проиллюстрированными выше. Его толкование применимо к разнообразным видам клапанов, управляемых как механически, так и гидравлически без выхода за пределы основополагающего принципа, раскрытого выше и изложенного в формуле изобретения ниже. Отсюда следует, например, что снижение требований к занимаемому клапаном объему в направлении потока, которое достигается данным изобретением, позволяет получить объединенное устройство типа клапан/измерительный прибор, в котором вместо выполнения отдельного измерительного прибора со средствами для его герметичной установки на входной патрубок клапана входной патрубок клапана увеличивается и объединяется с прибором или же сам по себе образует корпус измерительной части.

Аналогично могут быть выполнены и другие узлы, объединенные с клапаном. Особенность конструкции клапана по данному изобретению, состоящая в уменьшении размеров, обеспечивает создание особенно компактных интегрированных устройств.

Реферат

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена в качестве запорной арматуры мембранного типа для перекрытия проходного сечения трубопроводов. Мембранный клапан (5) содержит корпус (1) с входным и выходным патрубками (3, 4), сходящимися в проточную камеру жидкости и/или газа. Проточная камера имеет седло (106). Оно образовано сплюснутыми соприкасающимися поверхностями двух патрубков (3) и (4). Камера разделена на две части. Одна часть камеры выполнена как единое целое с корпусом (1). Другая часть состоит из крышки (2). Эта крышка герметично установлена на корпус (1). Внешний фланец (105) упругой мембраны (5) зажат между двумя внешними фланцами (101, 102) упомянутых двух частей камеры. Внешний фланец (105) соединен с центральной куполообразной частью (305). Эта часть при помощи соответствующих средств, расположенных между куполом (305) и крышкой (2), прижата к седлу (106), перекрывая любой поток жидкости от входного патрубка (3) к выходному патрубку (4). Поперечное сечение двух патрубков (3, 4) вблизи седла (106) сплюснуто в направлении потока и имеет вытянутую форму в направлении поперек потока таким образом, что образует по существу эллиптическое отверстие. Купол (305) мембраны (5) имеет форму сегмента эллипсоида, плоское сечение которого соответствует упомянутому отверстию проточной камеры. Мембрана (5) представляет собой мембранный перекрывающий элемент для клапана. Группа изобретений направлена на уменьшение износа и на повышение долговечности мембранного клапана. 2 н. и 39 з.п. ф-лы, 21 ил.

Формула