Область техники

Изобретение относится к устройствам запорной арматуры и предназначено для открывания и закрывания потока текучей среды в трубопроводе. Оно может быть использовано в промышленности и в быту.

Предшествующий уровень техники

Ближайшим аналогом заявленного технического решения является задвижка, описанная в патенте US4013423, дата подачи 24.10.1974. Устройство состоит из корпуса и запорного элемента, выполненного с возможностью открывать и закрывать поток текучей среды между патрубками корпуса. Недостатком известной задвижки является большое усилие привода при открытии и высокая вероятность заклинивания запорного элемента в корпусе при открытии, то есть низкая надёжность задвижки вследствие накопления в корпусе песка, смолистых отложений, солей, окислов и тому подобных субстанций, а также возможных перекосов корпуса.

Раскрытие изобретения

Таким образом, техническая задача, на решение которой направлено настоящее техническое решение, состоит в устранении вьпнеотмеченных недостатков. Положительный эффект, достигаемый при реализации изобретения, заключается в уменьшении усилия привода при открывании задвижки и повышении надежности работы задвижки для текучей среды.

Для решения поставленной технической задачи с достижением положительного эффекта изменена конструкция известного устройства. В конструкцию известной задвижки для текучей среды дополнительно введён вибратор, который закреплён на запорном элементе и выполнен с возможностью создания механических колебаний запорного элемента.

При необходимости открыть задвижку запорный элемент приводят в движение приводом задвижки. Однако вследствие накопления в корпусе песка, смолистых отложений, солей, окислов и тому подобных субстанций, а также возможных перекосов корпуса сила привода задвижки может оказаться меньше, чем сила трения запорного элемента о корпус. В таком случае наступает заклинивание задвижки. Однако работающий вибратор, закреплённый на запорном элементе, благодаря создаваемым механическим колебаниям (вибрации) существенно уменьшает силу трения запорного элемента о корпус, в результате чего появляется возможность открыть задвижку.

За счет новой конструкции устройства удаётся уменьшить усилие привода при открытии и уменьшить вероятность заклинивания запорного элемента в корпусе при открытии задвижки.

Описание фигур чертежей

Указанные преимущества изобретения, а также его особенности поясняются лучшими вариантами выполнения со ссылками на чертежи.

Фиг.1 изображает продольный разрез задвижки в закрытом состоянии. В качестве запорного элемента применён параллельный затвор. В качестве вибратора применён пьезоактуатор.

Фиг.2 изображает продольный разрез корпуса задвижки в закрытом состоянии. В качестве запорного элемента применён клин. В качестве вибратора применён электродвигатель вращения с эксцентриковым грузом на валу.

Фиг.З изображает поперечный разрез задвижки, изображённой на фиг.2. В качестве вибратора применён электродвигатель вращения с эксцентриковым грузом на валу.

Лучший вариант осуществления изобретения

Задвижка, изображённая на фиг.1 , содержит корпус 1 и запорный элемент в виде параллельного затвора 4. Параллельный затвор 4 выполнен с возможностью открывать и закрывать поток текучей среды между патрубками 2 и 3 корпуса 1. Вибратор выполнен в виде пьезоактуатора 5 с закреплённым на нём грузом 6. Пьезоактуатор 5 закреплён на параллельном затворе 4 в средней его части в специальном углублении. Пьезоактуатор 5 изображён в неразрезанном виде. Пьезоактуатор 5 выполнен с возможностью создания механических колебаний параллельного затвора 4. Пьезоактуатор 5 соединён проводами 7 с источником электрических колебаний 8.

Пьезоактуатор 5 может быть применён на корпусе задвижки шиберного типа. Вместо параллельного затвора 4 в такой задвижке в качестве запорного элемента применяют шибер. Поскольку толщина шибера меньше минимального габаритного размера пьезоактуатора, пьезоактуатор в таком устройстве размещён на той части шибера, которая не входит в пазы корпуса 1 при закрытии задвижки.

Вместо пьезоактюатора 5 в устройстве может быть применён вибратор, состоящий из магнитострикционного сердечника, закреплённого на запорном элементе. На магнитострикционном сердечнике размещена катушка индуктивности. Катушка индуктивности проводами соединена с источником электрических колебаний.

Также вместо пьезоактюатора 5 в устройстве может быть применён вибратор, состоящий из гидроцилиндра, закреплённого на запорном элементе. Шток гидроцилиндра перпендикулярен воображаемой оси, соединяющей патрубки 2 и 3. Также шток гидроцилиндра перпендикулярен направлению перемещения запорного элемента при открытии задвижки. Гидроцилиндр трубопроводом соединён с источником гидравлических колебаний.

Задвижка, изображённая на фиг.2 и 3, содержит корпус 1 и запорный элемент в виде клина 9. Клин 9 выполнен с возможностью открывать и закрывать поток текучей среды между патрубками 2 и 3 корпуса 1. На фиг.2 корпус 1 изображён в разрезанном виде, а клин 9 - в неразрезанном виде. Вибратор выполнен в виде электродвигателя вращения 10 с эксцентриковым грузом 1 1 на валу. Он изображён в неразрезанном виде. Электродвигатель вращения 10 закреплён на клине 9 на той его части, которая не входит в пазы корпуса, и выполнен с возможностью создания механических колебаний клина 9. Электродвигатель вращения 10 соединён проводами 7 с источником электропитания 12.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный затвор 4 задвижки, изображённой на фиг.1 , не позволяет потоку текучей среды двигаться внутри корпуса 1 от патрубка 2 к патрубку 3 или наоборот, от патрубка 3 к патрубку 2. При необходимости соединить между собой патрубки 2 и 3 привод задвижки должен переместить параллельный затвор 4 в направлении стрелки в положение, обеспечивающее потоку текучей среды возможность сквозного движения внутри корпуса 1. Однако вследствие накопления в корпусе 1 песка, смолистых отложений, солей, окислов и тому подобных субстанций, а также возможных перекосов корпуса 1 сила привода задвижки может оказаться меньше, чем сила трения параллельного затвора 4 о корпус 1. В гаком случае наступает заклинивание задвижки.

К пьезоактюатору 5, закреплённому на параллельном затворе 4, по проводам 7 поступают электрические колебания от источника электрических колебаний 8. Вследствие этого пьезоактюатор 5 генерирует механические колебания и передаёт их параллельному затвору 4. Груз 6 благодаря своей инерционности усиливает амплитуду колебаний, создаваемых пьезоактюатором 5. Механические колебания (вибрация) параллельного затвора 4, создаваемые пьезоактюатором 5, являются поступательными. Направление этих колебаний совпадает с воображаемой осью, соединяющей патрубки 2 и 3. Благодаря создаваемым механическим колебаниям параллельного затвора 4 существенно уменьшается сила трения между корпусом 1 и параллельным затвором 4. В результате привод задвижки преодолевает силу трения, задвижка открывается, то есть параллельный затвор 4 перемещается в положение, при котором патрубки 2 и 3 гидравлически соединены между собой.

В устройстве, где вместо пьезоактюатора 5 применён вибратор, состоящий из магнитострикционного сердечника, закреплённою на запорном элементе, на его катушку индуктивности по проводам поступают электрические колебания от источника электрических колебаний. Вследствие этого магнитострикционный сердечник генерирует механические колебания и передаёт их запорному элементу. Благодаря этим колебаниям существенно уменьшается сила трения между корпусом 1 и запорным элементом. В результате задвижка открывается.

В устройстве, где применён вибратор, состоящий из гидроцилиндра, закреплённого на запорном элементе, к гидроцилиндру по трубопроводу поступают гидравлические колебания от источника гидравлических колебаний. Вследствие этого гидроцилиндр создаёт механические колебания запорного элемента, благодаря которым существенно уменьшается сила трения между корпусом 1 и запорным элементом. В результате задвижка открывается.

Механические колебания запорного элемента, создаваемые гидроцилиндром, являются поступательными. Направление этих колебаний перпендикулярно воображаемой оси, соединяющей патрубки 2 и 3. Также направление этих колебаний перпендикулярно направлению перемещения запорного элемента при открытии задвижки.

Клин 9 задвижки, изображённой на фиг.2. и 3, не позволяет потоку текучей среды двигаться внутри корпуса 1 от патрубка 2 к патрубку 3 или наоборот, от патрубка 3 к патрубку 2. При необходимости соединить между собой патрубки 2 и 3 привод задвижки должен переместить клин 9 в направлении стрелки в положение, обеспечивающее потоку текучей среды возможность сквозного движения внутри корпуса 1 между патрубками 2 и 3. Однако вследствие накопления в корпусе 1 песка, смолистых отложений, солей, окислов и тому подобных субстанций, а также возможных перекосов корпуса 1 сила привода задвижки может оказаться меньше, чем сила трения клина 9 о корпус 1. В таком случае наступает заклинивание задвижки.

К электродвигателю вращения 10, закреплённому на клине 9, по проводам 7 поступает электропитание от источника электропитания 12. Вследствие этого электродвигатель вращения 10 вращает эксцентриковый груз 1 1, который, в свою очередь, вызывает механические колебания клина 9.

Механические колебания (вибрация), передаваемые клину 9 электродвигателем вращения 10 с эксцентриковым грузом 1 1 на валу, в общем случае имеют как поступательные, так и крутильную составляющие. Крутильная составляющая увеличивается в случае изменяющегося во времени электропитания, поступающего на электродвигатель вращения, в результате чего изменяется его угловая скорость. Имеется поступательная составляющая механических колебаний запорного элемента, направление которой совпадает с воображаемой осью, соединяющей патрубки. Также имеется поступательная составляющая, перпендикулярная воображаемой оси, соединяющей патрубки, и совпадающая по направлению с направлением перемещения запорного элемента при открытии задвижки.

Благодаря создаваемым механическим (вибрации) колебаниям клина 9 существенно уменьшается сила трения между корпусом 1 и клином 9. В результате привод задвижки преодолевает силу трения, задвижка открывается, то есть клин 9 перемещается в нужное положение, гидравлически соединяя между собой патрубки 2 и 3.

Использование в промышленности

Наиболее успешно заявленное устройство может быть использовано в промышленности в системах трубопроводного транспорта и в быту.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретные варианты его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.