Предохранительный клапан - RU2740238C2
Код документа: RU2740238C2
Чертежи
Описание
Данное изобретение относится к предохранительному клапану согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Предохранительные клапаны такого типа, также называемые блокировочными выпускными клапанами двойного действия, применяются в устройствах очистки доильных установок, в частности для автоматического доения дойных животных, например, коров, овец, коз. Операция автоматического доения может быть проведена с помощью так называемых доильных роботов. Предохранительный клапан требуется для подачи жидкости для обработки на сосок дойного животного.
При этом должны соблюдаться соответствующие национальные правила и директивы, например, директивы Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), действующие в отношении устройств очистки доильных установок и оборудования, находящегося в контакте с молоком.
Предохранительный клапан содержит два блокировочных клапана и один выпускной клапан, переключается между первым положением, называемым положением блокировки, и вторым положением, называемым пропускным положением. В положении блокировки блокировочные клапаны закрыты, и одновременно открыт выпускной клапан, тогда как в пропускном положении блокировочные клапаны открыты, а выпускной клапан - закрыт.
В документе DE 102013114595 А1 раскрыт предохранительный клапан для устройства очистки автоматической доильной установки. Кроме того, в документе WO 2010/053577 А1 приведено описание работы и конструкции устройства очистки.
Данный предохранительный клапан выполнен в виде золотникового клапана. Недостатком такого клапана является недостаточный срок службы, если необходима модификация процесса. Модифицированный процесс очистки и обработки требует увеличения срока службы клапана (в 10-15 раз).
С учетом вышеизложенного, техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в создании усовершенствованного предохранительного клапана с увеличенным сроком службы, по возможности, без увеличения стоимости.
Данная техническая проблема решается благодаря предохранительному клапану, имеющему признаки пункта 1 формулы изобретения.
Предохранительный клапан для устройства очистки доильной установки для доения дойных животных согласно изобретению содержит первый блокировочный клапан с входом, второй блокировочный клапан с выходом, выпускной клапан с выпускным выходом, поршневой шток и приводной узел, причем предохранительный клапан выполнен с возможностью переключения между положением блокировки, в котором первый блокировочный клапан и второй блокировочный клапан закрыты для блокировки входа и выхода, а выпускной клапан открыт для присоединения выпускного выхода к соединительному элементу, и пропускным положением, в котором первый блокировочный клапан и второй блокировочный клапан открыты для присоединения входа к выходу посредством соединительного элемента, а выпускной клапан закрыт для блокировки выпускного выхода. Первый блокировочный клапан, второй блокировочный клапан и выпускной клапан предохранительного клапана выполнены в виде седельных клапанов с общей поршневой пластиной.
Таким образом, создано решение, в котором выполнение блокировочных клапанов и выпускного клапана в виде седельных клапанов позволяет обеспечить требуемое продление срока службы до 10 лет, с возможностью совершения при этом 15*106 циклов переключения.
Кроме того, конструкция в виде седельного клапана обеспечивает то преимущество, что благодаря меньшему ходу динамическая нагрузка деталей может быть снижена во много раз.
В одном из вариантов осуществления поршневая пластина имеет поверхности седельных участков клапанов, выполненных в виде седельных клапанов. Эти поверхности седельных участков могут быть изготовлены вместе, например, во время одного технологического процесса. Кроме того, на поршневой пластине не нужны уплотнения, что позволяет уменьшить количество деталей.
В еще одном варианте осуществления предусмотрено, что поршневая пластина соединена с одной стороны с первым приводным узлом посредством поршневого штока, и со стороны, расположенной напротив указанной стороны, со вторым приводным узлом посредством приводного стержня. Благодаря этому обеспечена компактная конструкция. Кроме того, в сравнении с уровнем техники возможно значительно меньшее перемещение или ход, составляющий 3 мм, тогда как в уровне техники он составляет до 8 мм. Благодаря этому обеспечено меньшее время переключения. Кроме того, можно дозировать меньшие количества, т.е. можно снизить потери.
При этом первый приводной узел может иметь приводной цилиндр с приводным поршнем, а второй приводной узел может иметь накопитель энергии, например, пружину сжатия, которая поджимает поршневую пластину в положение блокировки для закрытия блокировочных клапанов и удерживает ее в этом положении.
В качестве альтернативы первый приводной узел и второй приводной узел имеют каждый приводной цилиндр с приводным поршнем. Таким образом, можно использовать одинаковые детали.
В качестве еще одной альтернативы поршневая пластина соединена с одной стороны с приводным цилиндром приводного узла двойного действия посредством поршневого штока. Этим обеспечено преимущество особенно компактной конструкции, которая занимает совсем немного пространства.
Особенно предпочтительно, предохранительный клапан имеет корпус клапана с продольной осью, выполненный в виде сэндвич-конструкции из различных функциональных узлов, включающих в себя узел блокировочного клапана, узел выпускного клапана, соединительный узел и по меньшей мере один приводной узел. Таким образом получается модульная конструкция.
В одном варианте осуществления соединительный элемент выполнен посредством напорной камеры между узлом блокировочного клапана и узлом выпускного клапана, причем поршневая пластина в напорной камере установлена с возможностью перемещения между пропускным положением и положением блокировки.
В еще одном варианте осуществления предусмотрено, что в положении блокировки первый блокировочный клапан и второй блокировочный клапан закрыты одной стороной поршневой пластины для блокирования входа и выхода, а выпускной клапан соединяет выпускной выход с напорной камерой. Два блокировочных клапана открываются и закрываются общей поршневой пластиной. Клапанам требуется лишь несколько уплотнений, которые в отличие от уровня техники не нагружаются трением из-за перемещения задвижки, а нагружаются только давлением, что в качестве дополнительного преимущества приводит к меньшему износу.
В пропускном положении первый блокировочный клапан и второй блокировочный клапан сообщаются через напорную камеру для соединения входа с выходом, а выпускной клапан закрыт другой стороной поршневой пластины для блокирования выпускного выхода. В этом случае также обеспечиваются вышеуказанные преимущества в отношении уплотнений и общей поршневой пластины.
В еще одном варианте осуществления предусмотрено, что блокировочные клапаны и выпускной клапан имеют каждый уплотнительную втулку с седельным участком, причем каждый седельный участок взаимодействует с соответствующей поверхностью седельного участка поршневой пластины. Этим обеспечивается простая, экономичная конструкция с небольшим количеством уплотнений. Кроме того, уплотнительные втулки могут быть заменены, что является преимуществом при адаптации к различным случаям применения и при техническом обслуживании.
В еще одном варианте осуществления предохранительный клапан имеет вентиляционное устройство обдува головки соответствующего доильного стакана соответствующей доильной установки, которое сообщается с выходом второго блокировочного клапана. Преимущество такого решения состоит в том, что вентиляционное устройство может быть компактно установлено в предохранительном клапане или на нем. Например, возможна установка обратного клапана у выхода второго блокировочного клапана.
Согласно еще одному варианту осуществления вентиляционное устройство имеет вентиляционное отверстие, соединенное с конусом или коническим отверстием, например, с зенковкой, причем вентиляционное отверстие образовано в поршневой пластине. Преимущество заключается в том, что отсутствует заедание обратного клапана из-за глицериновых компонентов в среде для обработки сосков. Кроме того, еще одно преимущество состоит в том, что вентиляционное отверстие и конус могут быть легко выполнены в поршневой пластине, без необходимости в дополнительных деталях. Вместо конуса можно также выполнить, например, по меньшей мере одно ступенчатое отверстие.
Вентиляционное устройство также может быть выполнено с возможностью регулировки, например, с помощью установочных винтов или различных вставок, которые имеют вентиляционное отверстие с конусом, и которые могут быть вставлены в поршневую пластину. В еще одном варианте осуществления это может происходить автоматически так, что на процесс доения можно воздействовать непосредственно и индивидуально, например, для лучшего прилипания сосковой резины доильного стакана к соску и/или более быстрой транспортировки молока при высокой молокоотдаче.
В еще одном варианте осуществления поршневая пластина и приводной поршень имеют стопор вращения вокруг оси поршня. Это является особенно предпочтительным не только в случае вентиляционного устройства в поршневой пластине, но и в случае датчика, гистерезис которого не меняется из-за вращения элемента приведения в действие датчика, например, магнита, что повышает надежность детекции положения предохранительного клапана с помощью датчика.
В одном из вариантов осуществления стопор вращения может быть образован формой поршневой пластины и/или приводного поршня, например, овальной формой, зацеплениями с геометрическим замыканием и т.д.
В альтернативном варианте осуществления стопор вращения может быть образован формой фланца поршневого штока, к которому прикреплена поршневая пластина, и неподвижной выемкой, сообщающейся с фланцем. Это решение является особенно предпочтительным, так как оно не требует особой формы напорной камеры и/или поршневой камеры.
В еще одном альтернативном варианте осуществления стопор вращения образован штифтом, образующим направляющую для поршневой пластины. Изготовить его нетрудно.
Согласно еще одному варианту осуществления предохранительный клапан имеет датчик для детекции положения блокировки и/или пропускного положения. Благодаря этому можно легко контролировать функцию предохранительного клапана, в частности предохранительную функцию положения блокировки.
Для этого, согласно еще одному варианту осуществления датчик взаимодействует с элементом приведения в действие датчика, установленным на или в приводном поршне. Благодаря этому обеспечена простая конструкция.
В еще одном варианте осуществления обеспечено преимущество бесконтактного приведения в действие, когда элемент приведения в действие датчика является магнитом. В этом случае датчик может представлять собой чувствительный к магнитному полю элемент, например, геркон, датчик Холла, высокочастотную катушку и т.п.
Как блокировочный и выпускной клапан двойного действия, предохранительный клапан обеспечивает преимущество широкой области применения. В частности он удовлетворяет соответствующим правилам безопасности, например, FDA. Благодаря приводу и конструкции предохранительного клапана согласно изобретению можно достичь значительно большего количества полных циклов. Благодаря значительно меньшим перемещениям или ходам переключения число динамически нагруженных уплотнений уменьшено во много раз.
Множество предохранительных клапанов может быть соединено друг с другом и использоваться в качестве компактного клапанного устройства.
Другие преимущества и подробности следуют из примерного варианта осуществления, показанного на чертежах, на которых:
на фиг. 1 схематично показан пример использования предохранительного клапана согласно изобретению в примерной доильной установке;
на фиг. 2 показан предохранительный клапан в виде блок- схемы;
на фиг. 2а-2b показаны схемы соединений предохранительного клапана с фиг. 2 в двух различных положениях переключения;
на фиг. 3-4 показаны блок-схемы предохранительного клапана с фиг. 2 с вентиляционным устройством;
на фиг. 5 показана блок-схема предохранительного клапана с фиг. 4 с вентиляционным устройством;
на фиг. 5а-5b показаны схемы соединений предохранительного клапана с вентиляционным устройством с фиг. 5 в двух различных положениях переключения;
на фиг. 6 показан вид в продольном разрезе примера осуществления предохранительного клапана с фиг. 5;
на фиг. 7-8 показаны схематичные виды в разрезе вариантов примера осуществления с фиг. 6;
на фиг. 9 показан схематичный вид в разрезе варианта с фиг. 8 с датчиком;
на фиг. 10 показан схематичный вид в аксонометрии примера осуществления с фиг. 6.
Одинаковые или аналогичные функциональные элементы и детали на чертежах имеют одни и те же ссылочные обозначения.
Термины "сверху", "снизу", "слева", "справа" относятся к соответствующему расположению на чертежах. Конечно, возможны другие, не показанные установочные положения, например, перевернутые, на боку или в другом положении.
На фиг. 1 схематично показан пример использования предохранительного клапана 11 согласно изобретению в примерной доильной установке 1. На фиг. 2 предохранительный клапан 11 показан в виде блок-схемы. На фиг. 2а и 2b показаны схемы соединений предохранительного клапана 11 с фиг. 2 в двух различных положениях переключения.
Вместо изображения доимого животного показан его сосок 2. Под соском 2 расположен назначенный ему доильный стакан 3 не показанного доильного аппарата (например, доильного робота) доильной установки 1, который в процессе доения накладывается на сосок 2. Обычно животное, например, корова, имеет четыре соска 2, каждому из которых назначен один доильный стакан 3.
Каждый доильный стакан 3 соединен через линию 4 стакана с двумя предохранительными клапанными устройствами, одно из которых имеет четыре клапана 5 для хорошего молока, а другое - четыре клапана 7 для плохого молока. Клапаны 5 для хорошего молока соединены с линией 6 для хорошего молока, а клапаны 7 для плохого молока - с линией 8 для плохого молока. Данные линии здесь не рассматриваются. В отношении их конструкции и функции дана ссылка на документы US 2012/0017836 А1 и WO 2010/053577 А1.
Предохранительные клапанные устройства служат для предотвращения случайного всасывания нежелательных сред из линии 8 для плохого молока или «линии очистки» (здесь - линия 4 стакана в процессе очистки) в линию 6 для хорошего молока.
Клапаны 5 для хорошего молока и клапаны 7 для плохого молока предохранительных клапанных устройств выполнены в виде так называемых блокировочных и выпускных клапанов двойного действия, конструкция и функция которых описана в документе US 2015/0173320 А1.
Кроме того, доильный стакан 3 соединен через линию 9 подачи и предохранительный клапан 11 с устройством 10 очистки (известно как устройство обработки перед доением или после доения). При этом для каждого соска 2 или доильного стакана 3 предусмотрен по меньшей мере один предохранительный клапан 11. Здесь, устройство 10 очистки содержит предохранительный клапан 11, клапан 12 обработки с источником 13 среды для обработки, водяной клапан 14 с источником 15 воды, воздушный клапан 16 с источником 17 продувочного воздуха и соединительные линии 9, 18, 18а, 19. Клапан 12 обработки, водяной клапан 14 и воздушный клапан 16 также называются клапанами сред.
Максимальное давление сред составляет, например, 5 бар.
В процессе обработки (например, после доения) на определенное время открывается клапан 12 обработки. В этот временной интервал из источника 13 среды для обработки дозируется определенное количество среды для обработки. Воздушный клапан 16 открывается, и среда для обработки, которая все еще находится в линии 9 подачи среды к доильному стакану 3, подается вместе со сжатым воздухом из источника 17 продувочного воздуха к соску 2 и с помощью сопла распределяется по соску 2.
Предохранительный клапан 11 предусмотрен между клапанами 12, 14, 16 среды и доильным стаканом 3 для предотвращения неконтролируемого попадания среды для обработки в доильный стакан 3, например, из-за технического дефекта клапана 12 среды для обработки. Предохранительный клапан 11 открыт, т.е. находится в открытом положении, также называемом пропускным положением, только во время процесса обработки и во время очистки системы водой (из источника 15 воды через водяной клапан 14). В остальных случаях предохранительный клапан 11 закрыт, т.е. находится в закрытом положении, также называемом положением блокировки.
Подробное описание устройства 10 очистки можно найти в документах US 2012/0017836 А1 и WO 2010/053577 А1.
Предохранительный клапан 11 имеет вход 110, выход 120 и выпускной выход 130. Вход 110 соединен через линию 19 входа с линиями 18, 18а выхода клапанов 12, 14, 16 среды.
Предохранительный клапан 11, выполненный в виде блокировочного и выпускного клапана двойного действия, содержит два блокировочных клапана, а именно первый блокировочный клапан 20 и второй блокировочный клапан 22, и выпускной клапан 21. В зависимости от направления потока протекающей среды первый блокировочный клапан 20 называется входным клапаном, а второй блокировочный клапан 22 - выходным клапаном, и наоборот. Указанные три клапана 20, 21, 22 соединены друг с другом так, что первый блокировочный клапан 20 и второй блокировочный клапан 22 включены последовательно относительно потока, причем выпускной клапан 21 соединен с общим соединительным элементом 23 первого блокировочного клапана 20 и второго блокировочного клапана 22. Таким образом, предохранительный клапан 11 выполнен в виде блокировочного и выпускного клапана двойного действия.
Два блокировочных клапана 20, 22 и выпускной клапан 21 приводятся в действие общим приводным элементом 24 так, что в одном положении предохранительный клапан 11 принимает так называемое пропускное положение, из которого он может быть переключен в другое положение, так называемое положение блокировки, и наоборот. Более подробно это раскрыто ниже.
Первый блокировочный клапан 20 предохранительного клапана 11 соединен с входом 110 посредством входного отверстия 20а. Таким образом, первый блокировочный клапан 20 предохранительного клапана 11 соединен с линией 19 входа посредством входа 110, и с клапанами 12, 14, 16 среды посредством линий 18, 18а выхода.
Кроме того, выходное отверстие 20b первого блокировочного клапана 20 соединено с впускным отверстием 22а второго блокировочного клапана 22 посредством патрубка 23а соединительного элемента 23 и еще одного патрубка 23 с соединительного элемента 23. Выпускное отверстие 22b второго блокировочного клапана 22 соединено посредством выхода 120 с линией 9 подачи и, следовательно, с доильным стаканом 3.
Кроме того, соединительный элемент 23 сообщается через еще один патрубок 23b с впускным отверстием 21а выпускного клапана 21, который посредством своего выпускного отверстия 21b соединен с выпускным выходом 130 предохранительного клапана 11. Выпускной выход 130 может сообщаться с отдельным резервуаром и/или атмосферой.
Предохранительный клапан 11 имеет функцию блокировочного и выпускного клапана двойного действия. Если блокировочные клапаны 20 и 22 открыты, выпускной клапан 21 закрыт. Ниже это положение называется пропускным положением предохранительного клапана 11. В так называемом положении блокировки предохранительного клапана 11 блокировочные клапаны 20 и 22 закрыты, тогда как выпускной клапан 21 открыт и соединяет выпускной выход 130 с соединением 23. Таким образом, во-первых в положении блокировки первый блокировочный клапан 20 полностью блокирует поток среды из источников 13, 15, 17 среды, и во вторых второй блокировочный клапан 22 блокирует соединение через линию 9с подачи с доильным стаканом 3.
На фиг. 2а показана схема соединений предохранительного клапана 11 в пропускном положении. Положение блокировки предохранительного клапана 11 показано на схеме соединений (см. фиг. 2b).
Пропускное положение принимается при очистке (обработка перед доением или после доения, промывка водой), а положение блокировки устанавливается при доении.
Кроме того, положение блокировки всегда занимается как безопасное положение в случае неактивированного привода предохранительного клапана 11. Другими словами, в положении блокировки предохранительный клапан 11 не приведен в действие.
Кроме того, в положении блокировки гарантируется, что в случае возможной протечки в первом блокировочном клапане 20 (например, из-за износа) среда из источников 13, 15, 17 среды не попадет в линию всасывания, выполненную в виде линии 4 стакана, предохранительных клапанных устройств с молочными клапанами 5, 7, так как соединительный элемент 23 предохранительного клапана 11 соединен через открытый выпускной клапан 21 с выпускным выходом 130 (например, с атмосферой или с подходящим коллектором).
Кроме того, в положении блокировки в случае возможной протечки во втором блокировочном клапане 22 среда из источников 13, 15, 17 не может всасываться через линию 9 подачи благодаря открытому выпускному клапану 21.
Ниже подробно описан предохранительный клапан 11.
На фиг. 3 и 4 показаны блок-схемы предохранительного клапана 11 с фиг. 2 с вентиляционным устройством 25. На фиг. 5 показана блок-схема предохранительного клапана 11 с фиг. 4 с вентиляционным устройством 25. Кроме того, на фиг. 5а-5b показаны схемы соединений предохранительного клапана 11 с вентиляционным устройством 25 с фиг. 5 в двух различных положениях переключения - в пропускном положении и положении блокировки.
Линию 9 подачи, проходящую от выхода 120 предохранительного клапана 11 к головке доильного стакана 3, необходимо вентилировать в направлении головки доильного стакана 3 во время доения. Такая вентиляция предотвращает проникновение жидкости (молока, воды и средства для очистки) в линию 9 подачи. На фиг. 3 показано вентиляционное устройство 25, соединяющее линию 26 вентиляции, сообщающуюся с линией 9 подачи, с атмосферой. Таким образом, создается воздушный поток 27, который регулируется с помощью небольшого сопла (ограничение поперечного сечения) в вентиляционном устройстве 25 так, что во первых со стороны доильного стакана 3 в линию 9 подачи не может попасть жидкость, а во вторых не слишком сильно уменьшается тяга в линии 4 стакана и в доильном стакане 3.
В конфигурации с фиг. 3 вентиляция обеспечивается с помощью обратного клапана вентиляционного устройства 25, установленного, например, в линии 26 вентиляции между предохранительным клапаном 11 и доильным стаканом 3.
Еще одна конфигурация вентиляционного устройства 25 изображена на фиг. 4. Здесь вентиляционное устройство 25 встроено в предохранительный клапан 11, причем линия 26 вентиляции сообщается с атмосферой из предохранительного клапана 11.
Вентиляционное устройство с фиг. 4 схематично показано на фиг. 5. На фиг. 5 в качестве основы показан предохранительный клапан 11 с фиг. 2, дополненный вентиляционным устройством 25. При этом вентиляционное устройство 25 расположено во втором блокировочном клапане 22 и соединено через линию 26 вентиляции с соединительным элементом 23.
Пропускное положение предохранительного клапана 11 с вентиляционным устройством 25 с фиг. 5 показано на фиг. 5а и соответствует пропускному положению предохранительного клапана 11 с фиг. 2а. Это означает, что два блокировочных клапана 20, 22 соединены последовательно посредством соединительного элемента 23 и открыты, тогда как выпускной клапан 21 закрыт.
Однако, как видно на фиг. 5b, в положении блокировки предохранительного клапана 11 с вентиляционным устройством 25 с фиг. 5 закрытый второй блокировочный клапан 22 соединен посредством вентиляционного устройства 25 с соединительным элементом 23, а посредством открытого выпускного клапана 21 с выпускным выходом 130. Таким образом, присоединенная к выходу 120 линия 9 подачи (см. фиг. 5) сообщается через линию 26 вентиляции с соединительным элементом 23, который в свою очередь сообщается с атмосферой через открытый выпускной клапан 21 посредством выпускного выхода 130.
Здесь, как описано ниже, вентиляционное устройство 25 имеет вентиляционное отверстие 28 с определенным небольшим поперечным сечением.
На фиг. 6 показан вид в продольном разрезе примера осуществления предохранительного клапана 11 с фиг. 5.
Предохранительный клапан 11 имеет корпус 29 клапана с продольной осью 29а, который в данном случае выполнен из различных функциональных узлов в виде сэндвич-конструкции. В данном варианте осуществления корпус 29 клапана содержит узел 30 блокировочного клапана, узел 31 выпускного клапана, соединительный узел 32, соединительный узел 33 выпускного клапана, первый приводной узел 34 и второй приводной узел 34'. Кроме того, предохранительный клапан 11 имеет поршневой шток 37 с поршневой пластиной 40, приводной стержень 43 и, в данном варианте осуществления, держатель 36 датчика.
Узел 30 блокировочного клапана расположен в центре корпуса 29 клапана. С левой стороны он соединен с узлом 31 выпускного клапана, причем с правой стороны узла 30 блокировочного клапана расположен соединительный узел 32. Узел 31 выпускного клапана соединен с левой стороны с соединительным узлом 33 выпускного клапана. В свою очередь, на соединительном узле 32 с правой стороны расположен первый приводной узел 34, тогда как с левой стороны соединительного узла 33 выпускного клапана расположен второй соединительный узел 34'. С правой стороны первого приводного узла 34 закреплен держатель 36 датчика. Чтобы образовать корпус 29 клапана, все узлы соединены друг с другом не подробно описанным способом.
Узел 31 выпускного клапана имеет на стороне, обращенной к узлу 30 блокировочного клапана, напорную камеру 31а. Данная напорная камера 31а представляет собой выемку в корпусе узла 31 выпускного клапана, проходящую приблизительно на половину протяженности узла 31 выпускного клапана в направлении продольной оси предохранительного клапана 11. Таким образом, напорная камера 31а зафиксирована с левой стороны дном узла 31 выпускного клапана и окружной стенкой узла 31 выпускного клапана, а с правой открытой стороны - узлом 30 блокировочного клапана.
Узлом 30 блокировочного клапана и узлом 31 выпускного клапана вместе с поршневой пластиной 40 образован первый блокировочный клапан 20, второй блокировочный клапан 22 и выпускной клапан 21. Уплотнительная втулка 20с первого блокировочного клапана 20 и уплотнительная втулка 22с второго блокировочного клапана 22 вставлены в узел 30 блокировочного клапана, причем продольные оси уплотнительных втулок 20с, 22с проходят параллельно продольной оси 29а предохранительного клапана 11. Седельные участки 20d, 22d каждой уплотнительной втулки 20с, 22с оканчиваются у напорной камеры 31а. Таким образом, как указано в описании к фиг. 2, 2а, 2b, 5, 5а, 5b, напорная камера 31а формирует соединительный элемент 23 предохранительного клапана 11.
Уплотнительная втулка 21с выпускного клапана 21 вставлена в дно напорной камеры 31а. Продольная ось уплотнительной втулки 21с выпускного клапана 21 лежит параллельно продольным осям других уплотнительных втулок 20с, 22d блокировочных клапанов 20, 22 и проходит по продольной оси 29а предохранительного клапана 11. Седельный участок 21d уплотнительной втулки 21с выпускного клапана 21 также оканчивается у напорной камеры 31а.
Первый блокировочный клапан 20 образован из седельного участка 20d уплотнительной втулки 20с и расположенной напротив седельного участка 20d поверхности 40b седельного участка поршневой пластины 40. Второй блокировочный клапан 22 также выполнен из седельного участка 22d уплотнительной втулки 22с и расположенной напротив седельного участка 22d поверхности 40а седельного участка поршневой пластины 40. Поверхности 40а и 40b седельных участков поршневой пластины 40 расположены со стороны поршневой пластины 40, которая обращена к узлу 30 блокировочного клапана.
Другая сторона поршневой пластины 40, обращенная к узлу 31 выпускного клапана, также называется торцом поршневой пластины 40 и имеет дополнительную, в данном случае центральную, поверхность седельного участка, которая вместе с седельным участком 21d уплотнительной втулки 21с выпускного клапана 21 образует данный выпускной клапан 21. Таким образом, предохранительный клапан 11 выполнен в виде так называемого седельного клапана.
Каждая уплотнительная втулка 20с, 21с, 22с имеет не обозначенный здесь фланец втулки, который обеспечивает осевую фиксацию уплотнительной втулки 20с, 21с, 22с в корпусе соответствующего функционального узла 30, 31. При этом фланцы уплотнительных втулок 20с, 22с блокировочных клапанов 20, 22 расположены так, что они лежат на стороне узла 30 блокировочного клапана, к которой прикреплен соединительный узел 32. Фланец уплотнительной втулки 21с выпускного клапана 21 лежит на стороне узла 31 выпускного клапана, на которой расположен соединительный узел 33 выпускного клапана, и выступает с этой стороны в отверстие соединительного узла 33 выпускного клапана, взаимодействующее с фланцем втулки, так что в результате такого взаимодействия обеспечивается центровка соединительного узла 33 выпускного клапана с узлом 31 выпускного клапана.
Узел 30 блокировочного клапана также соединен с соединительным узлом 32 с обеспечением центровки. Для этого узел 30 блокировочного клапана имеет на стороне, обращенной к соединительному узлу 32, центрирующий выступ 30а, размещенный в уплотнительном гнезде 32d соединительного узла 32, которое взаимодействует с центрирующим выступом 30а.
С нижней стороны соединительного узла 32 имеется вход 110 предохранительного клапана 11. Вход 110 соединен с линией 32а, которая сформирована в соединительном узле 32 так, что она проходит параллельно продольной оси 29а предохранительного клапана 11 влево к узлу 30 блокировочного клапана, и заканчивается у поверхности стороны соединительного узла 32, которая обращена к узлу 30 блокировочного клапана. На верхней стороне соединительного узла 32 расположен выход 120, соединенный с еще одной линией 32b, которая также сформирована в соединительном узле 32 параллельно линии 32а и заканчивается у поверхности стороны соединительного узла 32, которая обращена к узлу 30 блокировочного клапана.
За счет центровки, обеспеченной центрирующим выступом 30а и уплотнительным гнездом 32d, продольные оси уплотнительных втулок 20с, 22с блокировочных клапанов 20, 22 выровнены с назначенными им линиями 32а, 32b. Таким образом, уплотнительная втулка 20с первого блокировочного клапана 20 соединена с входом 110 через линию 32а, а уплотнительная втулка 22с второго блокировочного клапана 22 сообщается с выходом 120 через еще одну линию 32b.
Выпускная камера 33а сформирована в соединительном узле 33 выпускного клапана коаксиально продольной оси 29а предохранительного клапана 11 и продольной оси уплотнительной втулки 21с выпускного клапана 21, причем выпускная камера 33а проходит влево приблизительно на половину длины соединительного узла 33 выпускного клапана в продольном направлении продольной оси 29а, а в левой трети соединена с линией 33а, проходящей вниз под прямым углом к продольной оси 29а. Линия 33а соединяет выпускную камеру 33а и, следовательно, уплотнительную втулку 21 с выпускного клапана 21 с выпускным выходом 130, расположенным на нижней стороне соединительного узла 33 выпускного клапана.
В напорной камере 31а расположена поршневая пластина 40. Поршневая пластина 40 расположена так, что она направлена с возможностью смещения в направлении продольной оси 29а посредством поршневого штока 37. Поршневая пластина 40 жестко соединена с помощью крепежной детали 41, например, винта, с фланцем 39, выполненным на левом конце поршневого штока 37. При этом между поршневой пластиной 40 и фланцем 39 расположено уплотнение 46 (см. фиг. 7).
Для вмещения фланца 39 в положении блокировки, которое описано ниже, в узле 30 блокировочного клапана выполнена соответствующая фланцу 39 выемка 30с, переходящая слева направо в проходное отверстие 32b меньшего диаметра.
Поршневой шток 37 имеет продольную ось 37а, проходящую по продольной оси 29а предохранительного клапана 11, и установлен с возможностью смещения в креплении 32с поршня узла 32. При этом поршневой шток 37 проходит от фланца 39 вправо, сначала через сквозное отверстие 32b узла 30 блокировочного клапана в уплотнительное гнездо 32d узла 32, и там проходит через уплотнения 45 (см. фиг. 7) в крепление 32с поршня узла 32, и через него в приводной цилиндр 38 первого приводного узла 34. Как видно на фиг. 7, благодаря втулке 45а уплотнения 45 расположены в продольном направлении 29а на некотором расстоянии друг от друга.
К правому концу поршневого штока 37 прикреплен приводной поршень 38а, который может перемещаться в поршневой камере 34а в продольном направлении 37а поршневого штока 37, а также в продольном направлении 29а предохранительного клапана 11, и имеет уплотнения поршня (не обозначены) для стенок поршневой камеры 34а. Поршневая камера 34а соединена посредством линии 34b с соединительным элементом 140 привода. Приводной цилиндр 38 приводится в действие через соединительный элемент 140 привода с помощью приводной текучей среды, например, сжатого воздуха.
Максимальное давление переключения для приводного узла 34 (а также для других нижеописанных приводных узлов) может составлять, например, 5 бар.
Однако приведение в действие посредством первого приводного узла 34 происходит только на одной стороне, так как это приводной цилиндр 38 одностороннего действия с расположенной напротив пружиной сжатия. Другими словами, подаваемая под давлением приводная текучая среда давит на приводной поршень 38а и, следовательно, поршневой шток 37 с поршневой пластиной 40 в направлении продольной оси 29а влево, в направлении накопителя 42а энергии приводного цилиндра 38' второго приводного узла 34'. Если после этого приводной узел 34 освобождается, например, из-за уменьшения давления приводной текучей среды, энергия, накопленная в накопителе 42а энергии, используется для перемещения назад поршневой пластины 40 с поршневым штоком 37, а также для перемещения приводного поршня 38а в его исходное положение.
Второй приводной узел 34' имеет центральное посадочное отверстие 35, в которое вставлена цилиндровая втулка 42 приводного цилиндра 38'. В цилиндровой втулке 42 установлен накопитель 42 энергии, в данном случае пружина сжатия. Накопитель 42а энергии опирается своим левым концом на дно цилиндровой втулки 42. Другой конец накопителя 42а энергии находится в контакте с фланцем 43а приводного стержня 43. Приводной стержень 43 проходит вправо, в направлении поршневой пластины 40, через крепление 33с приводного стержня соединительного узла 33 выпускного клапана, через выпускную камеру 33а и уплотнительную втулку 21с выпускного клапана 21. Правый конец приводного стержня 43 находится в контакте с поршневой пластиной 40. Кроме того, приводной стержень 43 проходит через уплотнение 44, расположенное на правом конце цилиндровой втулки 42, и также обеспечивает центровку между вторым приводным узлом 34' и соединительным узлом 33 выпускного клапана с помощью выступа (здесь не обозначенного), выступающего в направлении соединительного узла 33 выпускного клапана.
Цилиндровая втулка 42, накопитель 42а энергии и приводной стержень 43 второго приводного узла 34' имеют центральную ось, которая лежит на продольной оси 29а предохранительного клапана 11 и оси 37а поршневого штока 37 первого приводного узла 34.
На фиг. 6 для большей наглядности предохранительный клапан 11 изображен в промежуточном положении между положением блокировки и пропускным положением. При этом поршневая пластина 40 находится приблизительно по центру напорной камеры 31 а относительно продольной оси 29а.
В положении блокировки предохранительного клапана 11 поршневая пластина 40 прижимается своими поверхностями 40а, 40b седельных участков к соответствующим седельным участкам 20d, 22d блокировочных клапанов 20, 22 с помощью второго приводного узла 34', то есть с помощью силы предварительного натяжения накопителя 42а энергии, в результате чего указанные клапаны 20, 22 закрываются. Другая поверхность 40с седельного участка выпускного клапана 21 отведена от соответствующего седельного участка 21d уплотнительной втулки 21 с выпускного клапана 21, вследствие чего выпускной клапан 21 открыт. Таким образом, напорная камера 31 соединена с помощью открытого выпускного клапана 21 через выпускную камеру 33а и линию 33b с выпускным выходом 130, а затем, например, с атмосферой.
Благодаря активации первого приводного узла 34 поршневая пластина 40, как кратко описано выше, перемещается влево против силы предварительного натяжения накопителя 42а энергии второго приводного узла 34' и в направлении продольной оси 29а предохранительного клапана 11 настолько, что сторона поршневой пластины 40, обращенная к узлу 31 выпускного клапана, прижимается своей поверхностью 40с седельного участка к седельному участку 21d уплотнительной втулки 21 с выпускного клапана 21 и, таким образом, закрывает выпускной клапан 21. Таким образом, принято пропускное положение предохранительного клапана 11. Другая сторона поршневой пластины 40 с ее поверхностями 40а, 40b седельных участков отведена от седельных участков 20d, 22d блокировочных клапанов 20, 22. Таким образом, блокировочные клапаны 20, 22 открыты и могут сообщаться друг с другом через напорную камеру 31а, в результате чего вход 110 и выход 120 соединены в пропускном положении.
В данном примерном варианте осуществления ход поршневой пластины 40 при переключении из положения блокировки в пропускное положение составляет приблизительно 3 мм, в отличие от обычных 5 мм.
В дополнительном варианте осуществления предохранительный клапан 11 с фиг. 5, 5а-5b имеет вентиляционное устройство 25. Для ясности вентиляционное устройство 25 с его компонентами обозначено номерами позиций только на фиг. 7 и описано ниже.
В данном примерном варианте осуществления вентиляционное устройство 25 содержит вентиляционное отверстие 28, соединенное с конусом 28а. Вентиляционное отверстие 28 представляет собой цилиндрическое отверстие небольшого диаметра, здесь составляющего приблизительно одну пятую размера поршневой пластины 40 в продольном направлении 29а. Длина вентиляционного отверстия 28 приблизительно соответствует трем десятым размера поршневой пластины 40 в продольном направлении 29а. Вентиляционное отверстие 28 проходит со стороны поршневой пластины 40, которая обращена к узлу 31 выпускного клапана, параллельно продольной оси 29а, в направлении узла 30 блокировочного клапана, а затем переходит в конус 28а, который заканчивается со стороны поршневой пластины 40, обращенной к узлу блокировочного клапана 30, и который имеет диаметр, приблизительно соответствующий размеру поршневой пластины 40 в продольном направлении 29а. Разумеется, эти размеры могут иметь другие значения.
Вентиляционное устройство 25 расположено в поршневой пластине 40 так, что выходное отверстие конуса 28а лежит в пределах поверхности седельного участка 40а. Это означает, что в положении блокировки вентиляционное устройство 25 переходит конусом 28а в уплотнительную втулку 22 с второго блокировочного клапана 22. Для этого необходимо, чтобы поршневая пластина 40 была расположена без возможности вращения вокруг оси 37а поршня, чтобы конус 28а вентиляционного устройства 25 не мог перемещаться. Для этого, например, за счет овальной формы поршневая пластина 40 может быть направлена без возможности вращения в напорной камере 31а, имеющей форму, соответствующую указанной овальной форме. В другом варианте осуществления, например, фланец 39 и взаимодействующая с ним выемка 30с в узле 30 блокировочного клапана могут иметь овальную форму или форму, отличающуюся от круглой формы, которые блокируют вращение. В качестве направляющей и стопора вращения также может быть предусмотрен штифт. Таким образом, например, поршневой шток 37 и/или приводной стержень 38 также могут иметь соответствующий стопор вращения, например, в виде штифтовой направляющей.
Такая блокировка вращения поршневой пластины 40, в том числе и приводного поршня 38а, является предпочтительной для датчика 47, более подобно это будет пояснено ниже.
На фиг. 7 и 8 показаны схематичные виды в разрезе вариантов примера осуществления с фиг. 6. На фиг. 7 показан вариант осуществления с двумя приводными цилиндрами 38, 38' одностороннего действия. При этом второй приводной цилиндр 38' имеет такую же конструкцию, что и первый приводной цилиндр 38 (детали имеют номера позиций с апострофом), и находится во втором приводном узле 34', закрепленном с левой стороны на соединительном узле 33 выпускного клапана вместо второго приводного узла 34' согласно варианту осуществления с фиг. 6 и с накопителем 42а энергии. Другая конструкция предохранительного клапана 11 соответствует примеру осуществления с фиг. 6, и поэтому повторно не рассматривается.
В варианте с фиг. 8 предохранительный клапан 11 оснащен приводным узлом 34'' с приводным цилиндром 38 двойного действия, и поэтому его длина в продольном направлении 29а меньше, чем в предыдущих примерах осуществления.
Приводной узел 34'' имеет два соединительных элемента 140, 140' привода, расположенных на противоположных сторонах приводного узла 34''. Соединительный элемент 140 привода предназначен для подачи в приводной цилиндр 38 приводной текучей среды для перемещения предохранительного клапана 11 в пропускное положение, при этом второй соединительный элемент 140' привода предназначен для подачи приводной текучей среды в приводной цилиндр 38 с другой стороны приводного поршня 38а двойного действия для перемещения предохранительного клапана 11 в положение блокировки.
Здесь соединительный узел 33 выпускного клапана согласно предыдущим примерам не показан, но опционально он может быть прикреплен.
На фиг. 9 показан схематичный вид в разрезе варианта с фиг. 8 с датчиком 47.
Датчик 47 представляет собой, например, датчик с магнитным управлением, например, геркон, имеет электрический соединительный элемент в виде линии 47а датчика и закреплен в держателе 36 датчика с правой наружной стороны приводного узла 34''. Здесь необходимый для датчика 47 элемент 48 приведения в действие датчика выполнен в виде постоянного магнита и расположен в приводном поршне 38а.
Датчик 47 служит для контроля положения предохранительного клапана 11, в частности, для определения положения блокировки предохранительного клапана 11, также называемого безопасным положением.
Для поддерживания гистерезиса датчика 47 неизменным особенно предпочтительна блокировка вращения приводного поршня 38а, уже упомянутая и описанная выше.
Наконец, на фиг. 10 показан схематичный вид в аксонометрии примера осуществления предохранительного клапана 11 с фиг. 6. На этом чертеже ясно видно, что отдельные функциональные узлы 30, 31, 32, 33, 34, 34' выполнены в виде блоков, но это не является обязательным условием.
Используемые материалы должны быть стойкими к используемым средам для обработки и, кроме того, соответствовать требованиям страны (например, в США - FDA). Материалы, в частности, включают в себя, помимо прочего, полиамид, поли (фениленсульфид-фениленамин), полиамид 12, ксилол-формальдегидную смолу, фторкаучук. В частности, требуется стойкость к следующим компонентам: йод, глицерин, хлоргексидин и Н202.
Вышеописанные примеры осуществления не ограничивают изобретение, которое подразумевает различные модификации без выхода за рамки объема правовой охраны, определенного прилагаемой формулой изобретения.
Например, вентиляционное устройство 25 с вентиляционным отверстием 28 и конусом 28а может быть выполнено в виде отдельной вставки и применяться в различных вариантах осуществления. Также обеспечена возможность регулировки.
Кроме того, уплотнительные втулки 20d, 22d, 21d могут быть сменными. Кроме того, они могут иметь различную конструкцию для различных случаев применения.
В другом варианте осуществления напорная камера 31а может иметь еще меньший объем. Благодаря этому можно достичь более высокой точности количества средства для обработки. Таким образом, предохранительный клапан 11 может использоваться не только в качестве дозирующего клапана, но и в других случаях.
Поршневая пластина 40 также может быть изготовлена из двухкомпонентного материала на ее поверхностях 40а, 40b, 40с седельных участков.
Разумеется, приводные узлы 34, 34', 34'' также могут иметь типы привода, отличные от находящихся под давлением приводных текучих сред, например, такие как электромагнит, электродвигатель, пьезоэлектрический привод и т.п.
Кроме того, вместо конуса 28а может использоваться ступенчатое отверстие, выполненное в виде округлого цилиндра, например, с диаметром как у конуса 28а в области его выходного отверстия в поверхности 40а седельного участка поршневой пластины 40.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 доильная установка
2 сосок
3 доильный стакан
4 линия для стакана
5 клапан для хорошего молока
6 линия для хорошего молока
7 клапан для плохого молока
8 линия для плохого молока
9 линия подачи
10 устройство очистки
11 предохранительный клапан
12 клапан текучей среды для обработки сосков
13 источник текучей среды для обработки сосков
14 водяной клапан
15 источник воды
16 воздушный клапан
17 источник продувочного воздуха
18, 18а линия выхода
19 линия входа
20 первый блокировочный клапан
20а впускное отверстие
20b выпускное отверстие
20с уплотнительная втулка
20d седельный участок
21 выпускной клапан
21а впускное отверстие
21b выпускное отверстие
21с уплотнительная втулка
21d седельный участок
22 второй блокировочный клапан
22а впускное отверстие
22b выпускное отверстие
22с уплотнительная втулка
22d седельный участок
23 соединительный элемент
23а, 23b, 23с патрубок
24 приводной элемент
25 вентиляционное устройство
26 линия вентиляции
27 воздушный поток
28 вентиляционное отверстие
28а конус
29 корпус клапана
29а продольная ось
30 узел блокировочного клапана
30а выступ
30b проходное отверстие
30с выемка
31 узел выпускного клапана
31а напорная камера
32 соединительный узел
32а, 32b линия
32с крепление поршня
32d уплотнительное гнездо
33 соединительный узел выпускного клапана
33а выпускная камера
33b линия
33с крепление приводного стержня
34, 34', 34'' приводной узел
34а, 34'а поршневая камера
34b, 34'b линия
35 посадочное отверстие
36 держатель датчика
37 поршневой шток
37а ось поршня
38, 38' приводной цилиндр
38а, 38'а приводной поршень
39 фланец
40 поршневая пластина
40а, 40b, 40с поверхность седельного участка
41 крепежная деталь
42 цилиндровая втулка
42а накопитель энергии
43 приводной стержень
43а фланец
44, 45 уплотнение
45а втулка
46 уплотнение
47 датчик
47а линия датчика
48 элемент приведения в действие датчика
110 вход
120 выход
130 выпускной выход
140, 140' соединительный элемент привода.
Реферат
Предохранительный клапан (11) для устройства очистки доильной установки для доения дойных животных содержит первый блокировочный клапан (20) с входом (110), второй блокировочный клапан (22) с выходом (120), выпускной клапан (21) с выпускным выходом (130), поршневой шток (37) и приводной узел (34), причем предохранительный клапан (11) выполнен с возможностью переключения между положением блокировки, в котором первый блокировочный клапан (20) и второй блокировочный клапан (22) закрыты для блокировки входа (110) и выхода (120), а выпускной клапан (21) открыт для присоединения выпускного выхода (130) к соединительному элементу, и пропускным положением, в котором первый блокировочный клапан (20) и второй блокировочный клапан (22) открыты для присоединения входа (110) к выходу (120) посредством соединительного элемента, а выпускной клапан (21) закрыт для блокировки выпускного выхода (130). Первый блокировочный клапан (20), второй блокировочный клапан (22) и выпускной клапан (21) предохранительного клапана (11) выполнены в виде седельных клапанов с общей поршневой пластиной (40). 17 з.п. ф-лы, 14 ил.
