Результат интеллектуальной деятельности: Вентиль с приводом штока через герметизирующую эластичную перегородку

Изобретение относится к области химического машиностроения, атомной техники, а именно к конструкции запорной арматуры трубопроводов для перекачки токсичных жидкостей в герметичные сосуды, где осуществляются процессы в условиях высокого давления порядка 200-300 атм.

Известен вентиль с приводом штока через герметическую эластичную перегородку от волновой передачи, содержащей корпус с селом, клапан со штоком и гибкой гайкой, эластичную перегородку и генератор радиальных усилий на гибкие элементы вентиля. Эластичная перегородка образована несколькими концентричными эластичными трубами, в полостях между которыми поддерживается последовательно уменьшающееся давление (а.с. СССР №170254 F16К 39/02 1965 г.).

Недостатком известного вентиля является то, что разгрузочный элемент волновой передачи выполнен в виде нескольких концентричных эластичных труб (перегородок), в полостях между которыми поддерживается последовательно уменьшающееся давление. Нарушение герметичности хотя бы в одной полости приводит к выходу из строя всего устройства, то есть эта конструкция характеризуется низкой надежностью.

Недостатки данного вентиля устранены в выбранном в качестве прототипа вентиле, содержащем жестко связанный с приводным валом корпус, в котором помещена трубчатая эластичная герметичная оболочка с зубчатым венцом на внутренней поверхности, взаимодействующим с зубчатым венцом жесткой трубы. Жесткая труба расположена внутри эластичной герметичной оболочки с возможностью вращения. Внутри жесткой трубы установлен шток с уплотняющей пробкой на конце, имеющей резьбу, взаимодействующую с неподвижной гайкой. В корпусе закреплены генератор радиальных усилий в виде двух радиально расположенных прижимных элементов, включающих регулировочные винты, сухари и опорные шарики (см. а.с. СССР №246225 М. кл. 4 F16К 39/02. 1969 г., прототип).

Прототипу присущи такие недостатки, как относительно низкая долговечность и высокая трудоемкость его регулирования.

Целью предлагаемого изобретения является повышение долговечности и снижение трудоемкости регулирования вентиля.

Поставленная цель достигается тем, что в вентиле с приводом штока через эластичную перегородку содержащим приводной вал, корпус с внутренней конической стенкой, генератор радиальных усилий, эластичную герметизирующую перегородку, шток с клапаном, взаимодействующий с эластичной герметизирующей перегородкой жесткий цилиндрический элемент согласно изобретению генератор радиальных усилий выполнен в виде жестко связанного с приводным валом П-образного коромысла с закрепленными на его концах обоймами, в которых вмонтированы ролики, причем ролики, контактирующие с эластичной герметизирующей перегородкой, установлены параллельно штоку, ролики, контактирующие с внутренней стенкой корпуса, установлены параллельно этой стенке, а П-образное коромысло связано с регулировочной гайкой.

По сравнению с прототипом заявляющий вентиль характеризуется большей долговечностью благодаря замене точечного контакта шариков на линейный контакт роликов, а также благодаря исключению изгибающих моментов, действующих на жесткий цилиндрический стакан. Исключение изгибающих моментов позволяет заменить трубу, закрепленную по торцам, на стакан, напресованный на шток, что снижает металлоемкость. Снижение металлоемкости жесткого цилиндрического элемента уменьшает инерционные нагрузки на резьбу этого элемента и герметизирующей эластичной перегородки, что также повышает долговечность.

Кроме того, в заявленном вентиле регулировка усилий деформирования герметизирующей эластичной перегородки осуществляется гораздо проще по сравнению с прототипом, так как осуществляется простым поворотом регулирующей гайки. В прототипе же сначала вывинчивают регулировочные винты, осуществляя при этом подсчет оборотов, затем завинчивают регулировочные винты также при одновременном подсчете числа оборотов.

Отличительные от прототипа признаки необходимы, а вместе с ограничительными признаками достаточны для достижения поставленной цели. Действительно, использование в генераторе радиальных усилий роликов вместо шариков значительно увеличивает площади контакта, благодаря чему сокращается износ, то есть увеличивается долговечность. Выполнение генератора радиальных усилий в виде связанного с приводным валом и регулировочной гайкой П-образного коромысла, на концах которого закреплены обоймы, с вмонтированными в них роликами, и установка внутренних роликов параллельно штоку, а внешних параллельно внутреннем конической стенке корпуса позволяет при регулировании усилий деформирования герметизирующей эластичной оболочки, одновременно устанавливать в нужное положение обе обоймы. Это упрощает процесс регулировки, снижает его трудоемкость по сравнению с поочередной регулировкой прижимных элементов в прототипе. Кроме того, заявляемое конструктивное исполнение генератора радиальных усилий исключает возникновение радиальных сил, действующих на жесткий цилиндрический элемент, так как усилия, с которыми действуют через эластичную герметизирующую оболочку на жесткий цилиндрический элемент ролики двух противолежащих обойм компенсируют друг друга. Отсутствие радиальных сил, создающих изгибающие моменты, действующие на жесткий цилиндрический элемент, повышает долговечность вентиля. Таким образом, отличительные от прототипа признаки являются «существенными».

Заявляемый вентиль отвечает критерию «существенные отличия», так как отличительные от прототипа признаки в исследованных аналогах не обнаружены.

Сущность пояснена чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез вентиля, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А.

Заявляемый вентиль содержит корпус 1, основание 2, приводной вал 3, маховик 4, герметизирующую эластичную перегородку 5, П-образное коромысло 6 с закрепленными посредством болтов 7 на его концах обоймами 8, штоком 9 с клапаном 10, напресованный на свободном конце штока 9 жесткий цилиндрический стакан 11, регулирующую гайку 12, патрубок 13. Патрубок 13, посредством резьбового соединения связан с основанием 2, которое ввинчено в корпус 1. В торец корпуса 1, противолежащий патрубку 13, ввинчена регулирующая гайка 12. Внутренняя стенка корпуса на участке, прилежащем к обоймам 8, выполнена конической.

К П-образному коромыслу 6 приварен приводной вал 3. Само же П-образное коромысло 6 посредством выполненной в нем проточки 14 бронзовой втулки 15 с выступом, входящим в проточку 14, и штифтов 16 соединено с регулируемой гайкой 12. Герметизирующая эластичная перегородка 5 одним своим концом болтами 17 прикреплена к основанию 2. Другой конец герметизирующей эластичной перегородки оснащен хвостовиком 13, установленном с возможностью продольного перемещения в гнезде П-образного коромысла 6, на внутренней поверхности герметизирующей эластичной перегородки 5 выполнена нарезка, которая контактирует с наружной нарезкой жесткого цилиндрического стакана 11. В обоймах 8 установлены ролики 19, параллельные оси штока 9, и ролики 20, параллельные конической части внутренней стенки корпуса 1.

Генератор радиальных усилий выполнен в виде жестко связанного с приводным валом 3 П-образного коромысла с закрепленными на его концах обоймами.

Регулирование скорости подачи рабочей жидкости в заявляемом вентиле осуществляют изменением зазора между клапаном 10 и посадочным седлом патрубка 13. Изменение этого зазора осуществляют следующим образом. Сначала герметизирующей эластичной перегородке придают форму эллипса. Для этого, вывинчивая регулирующую гайку 12 из корпуса 1, перемещают П-образное коромысло 6 в сторону уменьшения диаметра конуса внутренней стенки корпуса 1. Ролики 20, входя в сужающуюся часть конуса внутренней стенки корпуса, сдвигают обоймы 8 к центру. При этом ролики 19 деформируют герметизирующую эластичную перегородку 5, придавая ей в сечении форму эллипса. Затем маховиком 4 электродвигателем (на чертеже не показан) вращают в нужном направлении приводной вал 3, вместе с которым вращается П-образное коромысло 6. В зонах малой оси эллипса кольцевые канавки, нарезанные на внутренней поверхности герметизирующей эластичной перегородки 5, входят в зацепление с резьбой жесткого цилиндрического стакана 11. При вращении П-образного коромысла 6 зацепление резьбовой нарезки герметизирующей эластичной перегородки 5 с резьбовой нарезкой цилиндрического стакана 11 происходит в разных точках окружности.

По сравнению с прототипом, предложенное техническое решение обладает большей долговечностью благодаря замене точечного контакта шариков на линейный контакт роликов.

Кроме того, регулировка усилий деформирования герметизирующей эластичной перегородки осуществляется гораздо проще, что снижает трудоемкость регулировки.