EA010728B1 - Регулирующий клапан для газовых сред - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области арматуростроения. Для увеличения пропускной способности клапана и снижения износа корпуса, затвора и штока регулирующий клапан для газовых сред содержит корпус (1) с входным и выходным каналами (6) и (8), седло (2), затвор (3), закрепленный на штоке (5), и застойную зону (10), причем корпус (1) выполнен в форме диска, входной и выходной каналы (6) и (8) выполнены соосно, разделены перегородкой (9) и имеют соответствующие боковые отверстия (11) и (12), оси которых перпендикулярны оси входного и выходного каналов (6) и (8), ось бокового отверстия (11) входного канала (6) совпадает с осью штока (5), затвора (3) и седла (2), установленного в этом отверстии, корпус (1) снабжен крышкой (4), внутри которой расположен затвор (3) со штоком (5) для перекрытия бокового отверстия (11) входного канала (6) от связи со сборочным каналом (7), имеющим кольцевую форму, расположенным между внутренней частью крышки (4) и корпусом (1) и имеющим непосредственную связь с выходным каналом (8) и связь через затвор (3) с входным каналом (6), при этом ось крышки (4) совпадает с осью штока (5).

Description

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к регулирующим клапанам для загрязненных газовых сред, и может быть использовано при проектировании регулирующей арматуры в газовой и других отраслях промышленности.

Известен клапан с поршневым приводом, содержащий корпус, крышку, цилиндр с подпружиненным поршнем, укрепленным на шпинделе, несущим запорный орган, причем крышка корпуса клапана является крышкой привода и крепится к корпусу клапана через переходной фланец, а внутри корпуса на крышке закреплена обойма с втулкой, являющейся направляющей для шпинделя запорного органа (см. патент на полезную модель № 53748, кл. Р16К 31/36, от 19.10.2005 г.).

Недостатком известного клапана является конструкция корпуса, которая создает повышенное сопротивление движению рабочей среды из-за того, что проходной канал резко меняет свое направление.

Известен регулирующий клапан, содержащий размещенные в корпусе уравновешенный затвор с направляющей втулкой и седло, причем торцевая поверхность затвора, противоположная седлу, имеет острую кромку, а затвор выполнен составным, состоящим по меньшей мере из двух частей, соединенных между собой при помощи разъёмного соединения, а упомянутая кромка расположена на одной из частей затвора (см. патент на полезную модель № 53745, кл. Р16К 1/00, от 19.10.2005 г.).

Однако в известном устройстве входной канал корпуса направлен под углом 30° к горизонту, а затем переходит на 120° и расположен соосно со штоком. Выходной канал повернут на 120° по отношению к штоку. Поэтому при движении по каналу клапана рабочая среда дважды меняет свое направление на угол 120°, что создает большое сопротивление её движению, в результате чего значительно снижается пропускная способность клапана.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству является клапан с шумопонижающим приспособлением, содержащий корпус с седлом и запорный элемент, расположенный в корпусе с возможностью перемещения относительно седла, причем между седлом клапана и корпусом расположена кольцевая перегородка с отверстием в стенке для перетекания среды из впускного участка (канала) корпуса в его выпускной участок (канал) (см., например, патент США № 5261453, кл. Р16К 47/14, от 5.08.1992 г.).

Недостатком известного устройства является расположение штока в выпускном канале (участке), что оказывает влияние как на динамические свойства клапана, связанные с пропускной способностью, так и на относительно быстрый износ запорного элемента (затвора) и штока в особенности при работе с загрязненными газовыми средами.

Техническим результатом является увеличение пропускной способности клапана и снижение износа корпуса, затвора и штока.

Дополнительным техническим результатом является повышенная ремонтопригодность регулирующего клапана.

Достигается это тем, что регулирующий клапан для газовых сред содержит корпус с входным и выходным каналами, седло, затвор, закрепленный на штоке, и застойную зону, причем корпус выполнен в форме диска, входной и выходной каналы выполнены соосно, разделены перегородкой и имеют соответствующие боковые отверстия, оси которых перпендикулярны оси входного и выходного каналов, ось бокового отверстия входного канала совпадает с осью штока, затвора и седла, установленного в этом отверстии, корпус снабжен крышкой, внутри которой расположен затвор со штоком для перекрытия бокового отверстия входного канала от связи со сборочным каналом, имеющим кольцевую форму, расположенным между внутренней частью крышки и корпусом и имеющим непосредственную связь с выходным каналом и связь через затвор с входным каналом, при этом ось крышки совпадает с осью штока, кроме того, кольцевая форма сборочного канала имеет понижающие ступени по направлению от входного канала к выходному каналу, а нижняя часть затвора имеет зубцы, причем крышка закреплена на верхней части корпуса с помощью фланцевого соединения и выполнена с помощью η частей, где п>2, имеющих соосные отверстия под шток, а соседние части крышки соединены между собой с помощью фланцевых соединений.

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция предложенного устройства (вид сбоку и вид сверху в разрезе).

Регулирующий клапан для газовых сред содержит корпус 1 с входным и выходным каналами 6 и 8, седло 2, затвор 3, закрепленный на штоке 5, и застойную зону 10. Корпус 1 выполнен в форме диска, входной и выходной каналы 6 и 8 выполнены соосно, разделены перегородкой 9 и имеют соответствующие боковые отверстия 11 и 12, оси которых перпендикулярны оси входного и выходного каналов 6 и 8. Ось бокового отверстия 11 входного канала 6 совпадает с осью штока 5, затвора 3 и седла 2, установленного в этом отверстии. Корпус 1 снабжен крышкой 4, внутри которой расположен затвор 3 со штоком 5, для перекрытия бокового отверстия 11 входного канала 6 от связи со сборочным каналом 7, имеющим кольцевую форму, расположенным между внутренней частью крышки 4 и корпусом 1 и имеющим непосредственную связь с выходным каналом 8 и связь через затвор 3 с входным каналом 6. Ось крышки 4 совпадает с осью штока 5. Крышка 4 закреплена на верхней части корпуса 1 с помощью фланцевого соединения и выполнена из η частей, где η>2, имеющих соосные отверстия под шток 5.

- 1 010728

Соседние части крышки соединены между собой с помощью фланцевых соединений. Кольцевая форма сборочного канала 7 имеет понижающие ступени 13 от входного канала 6 к входному каналу 8. Нижняя часть затвора 3 имеет зубцы 14 для обеспечения линейного изменения расхода рабочей среды в зависимости от перемещения штока 5.

Следует отметить, что в теле затвора 3 имеется отверстие 13 малого диаметра, предназначенное для выравнивания давления газовой среды над и под затвором 3.

Устройство работает следующим образом.

Регулирование расхода рабочей среды осуществляется путем поступательного перемещения штока 5 относительно седла 2, при этом меняется размер отверстия, образованного седлом 2 и затвором 3. Наличие зубцов 14 в затворе 3 обеспечивает линейное изменение расхода рабочей среды в зависимости от перемещения штока 5.

При открытом затворе 3 основной поток газообразной рабочей среды движется по входному каналу

6. Встречая препятствие в виде перегородки 9, он поворачивает на 90° и проходит через седло 2 в сборочный канал 7.

При работе клапана на загрязненных газовых средах с примесью песка и воды основной поток оказывает значительное изнашивающее воздействие на затвор 3 и корпус 1 клапана в местах изменения направления его движения.

Кольцевое строение сборочного канала 7 позволяет разбить основной поток рабочей среды на струи, направленные симметрично во все стороны от центра затвора 3, при этом локальная скорость движения рабочей среды в каждой из струй значительно ниже скорости среды в основном потоке. В результате изнашивающее воздействие на седло 2, шток 5 и элементы корпуса 1 значительно снижается.

Сборочный канал 7 ступенчато углубляется и переходит в выходной канал 8. Струи рабочей среды, стекая по сборочному каналу 7, собираются в основной поток, который продолжает движение по выходному каналу 8, при этом при движении по сборочному каналу 7 струи не меняют резко направление, поскольку движутся по кольцевой траектории. В результате рабочая среда не оказывает изнашивающего воздействия на корпус 1 клапана в сборочном канале 7. Так как входной и выходной каналы 6 и 8 расположены соосно и разделены перегородкой 9, то движение рабочей среды из входного в выходной канал осуществляется через сборочный канал 7. При попадании в сборочный канал 7 поток рабочей среды распределяется во все стороны к периферии сборочного канала 7, что позволяет уменьшить сопротивление корпуса 1 клапана потоку газообразной рабочей среды. Дальнейшее движение потока рабочей среды в сборочном канале 7 происходит по кольцевой траектории, при этом ступенчатое углубление сборочного канала 7 по мере подхода к выходному каналу 8 позволяет исключить резкий излом потока, а также снизить сопротивление корпуса 1 клапана действующему потоку. В результате резкое изменение потока рабочей среды в клапане происходит только один раз при встрече потока с перегородкой 9, что обеспечивает хорошую пропускную способность клапана.

Центрально-симметричное распределение потока рабочей среды при попадании в сборочный канал

7, а также дальнейшее движение потока по кольцевой траектории в нем, обеспечивает надежное шумоподавление клапана.

Крышка 4 клапана крепится к его корпусу 1 при помощи фланцевого соединения, причем шток 5 и затвор 3 находятся в крышке 4. Возможность снятия крышки 4 обеспечивает доступ к седлу 2. Это позволяет осуществлять замену затвора 3, седла 2 и штока 5 в случае их износа, что обеспечивает ремонтопригодность клапана.

Расположение штока 5 вне входного и выходного каналов 6 и 8, соответственно, исключает влияние на него потока газовой среды, что исключает быстрый износ затвора 3 и штока 5 и обеспечивает высокую пропускную способность клапана.

Таким образом, конструкция предложенного устройства обеспечивает его высокую пропускную способность, равномерное давление рабочей среды на внутреннюю стенку канала и боковую поверхность затвора 3, снижая вероятность износа корпуса 1, затвора 3 и штока 5 в особенности при работе с загрязненными газовыми средами.

Claims (5)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Регулирующий клапан для газовых сред, характеризующийся тем, что он содержит корпус (1) с входным и выходным каналами (6) и (8), седло (2), затвор (3), закрепленный на штоке (5), и застойную зону (10), причем корпус (1) выполнен в форме диска, входной и выходной каналы (6) и (8) выполнены соосно, разделены перегородкой (9) и имеют соответствующие боковые отверстия (11) и (12), оси которых перпендикулярны оси входного и выходного каналов (6) и (8), ось бокового отверстия (11) входного канала (6) совпадает с осью штока (5), затвора (3) и седла (2), установленного в этом отверстии, корпус (1) снабжен крышкой (4), внутри которой расположен затвор (3) со штоком (5) для перекрытия бокового отверстия (11) входного канала (6) от связи со сборочным каналом (7), имеющим кольцевую форму, расположенным между внутренней частью крышки (4) и корпусом (1) и имеющим непосредственную связь с выходным каналом (8) и связь через затвор (3) с входным каналом (6), при этом ось крышки (4) совпа

   - 2 010728 дает с осью штока (5).
2. 2. Регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что кольцевая форма сборочного канала (7) имеет понижающие ступени (13) по направлению от входного канала (6) к выходному каналу (8).
3. 3. Регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть затвора (3) имеет зубцы (14).
4. 4. Регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что крышка (4) закреплена на верхней части корпуса (1) с помощью фланцевого соединения и выполнена из η частей, где п>2, имеющих соосные отверстия под шток.
5. 5. Регулирующий клапан по п.4, отличающийся тем, что соседние части крышки соединены между собой с помощью фланцевых соединений.