RU162872U1

RU162872U1 - Клапан регулирующий

Info

Publication number: RU162872U1
Application number: RU2015157429/11U
Authority: RU
Inventors: Вадим Альбертович Кравченко; Игорь Николаевич Сеелев; Юрий Вячеславович Гамза; Борис Николаевич Бараков; Юрий Сергеевич Ильиных
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК")
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2016-06-27

Abstract

1. Клапан регулирующий, содержащий корпус с размещенным в нем сильфонным узлом, во втулке которого установлен на шпоночном соединении шпиндель с регулирующей иглой, присоединяемую к корпусу крышку, размещенную в крышке резьбовую втулку, в которой по ее внутренней левой резьбе установлен своей верхней частью шпиндель, отличающийся тем, что резьбовая втулка установлена в крышке по наружной левой резьбе с шагом, меньшим шага внутренней левой резьбы.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в предлагаемом регулирующем клапане применены корпус и сильфонный узел запорного клапана, в седло корпуса установлена втулка по посадке с натягом, а внутренний диаметр втулки выполнен равным или менее внутреннего диаметра седла регулирующего клапана.

Description

КЛАПАН РЕГУЛИРУЮЩИЙ

Полезная модель относится к атомной энергетике, а более конкретно к регулирующим клапанам, применяемым в радиохимическом производстве, преимущественно для систем автоматического регулирования технологических процессов.

Известен клапан сильфонный быстросъемный регулирующий типа БКСД, (чертеж У27084), изготавливаемый ЗАО «ЭНМАШ», г. Рыбинск, Ярославской области (см. стр. 142, каталог ЗАО «Энмаш» на www.en-mash.ru), содержащий корпус с седлом и установленную в корпусе траверсу с сильфонным узлом. Во втулке сильфонного узла установлен на шпоночном соединении шпиндель с установленной на его нижнем конце иглой. В крышке размещена зафиксированная от вертикального перемещения резьбовая втулка с внутренней левой резьбой, по которой в нее установлен своей верхней частью шпиндель сильфонного узла. Профиль регулирующей иглы имеет коническую поверхность с плавным переходом к радиусному торцу.

При вращении резьбовой втулки осуществляется вертикальное перемещение шпинделя, причем за один ее оборот установленная на шпинделе регулирующая игла относительно седла перемещается на шаг резьбы. При перемещении регулирующей иглы относительно седла изменяется площадь кольцевого проходного сечения между седлом и конической поверхностью иглы, в результате чего осуществляется регулирование расхода жидкости известным регулирующим клапаном.

К недостаткам известного регулирующего клапана относится достаточно высокие значения линейного перемещения регулирующей иглы, а следовательно и расхода, в зависимости от угла поворота резьбовой втулки.

Кроме того, к недостаткам известного регулирующего клапана относится то, что в нем применен сильфон с увеличенным, по сравнению с запорным клапаном, ходом за счет большего количества гофр или последовательного соединения двух сильфонов, приводящим к увеличению высоты корпуса и его металлоемкости.

Известен клапан сильфонный быстросъемный регулирующий типа Г-ВСД, (чертеж У27085), изготавливаемый также ЗАО «ЭНМАШ», г. Рыбинск, Ярославской области (см. стр. 146, каталог ЗАО «Энмаш» на www.en-mash.ru). содержащий корпус с седлом и установленный в корпусе сильфонный узел. Во втулке сильфонного узла установлен на шпоночном соединении шпиндель с установленной на его нижнем конце иглой. В крышке размещена зафиксированная от вертикального перемещения резьбовая втулка с внутренней левой резьбой, по которой в нее установлен своей верхней частью шпиндель сильфонного узла. Профиль регулирующей иглы имеет коническую поверхность с плавным переходом к радиусному торцу.

Известный клапан, исходя из радиационной безопасности, устанавливается под защитной пробкой, а крутящий момент от электропривода, размещенного в обслуживаемой зоне, на резьбовую втулку передается при помощи проходящего через пробку штока.

При вращении резьбовой втулки осуществляется вертикальное перемещение шпинделя, причем за один ее оборот установленная на шпинделе регулирующая игла относительно седла перемещается на шаг резьбы. При этом величина вертикального перемещения шпинделя определяется ходом сильфона. При перемещении регулирующей иглы относительно седла изменяется площадь кольцевого проходного сечения между седлом и конической поверхностью иглы, в результате чего и осуществляется регулирование расхода жидкости известным регулирующим клапаном.

Для обеспечения диапазона и точности регулирования в сильфонном узле известного регулирующего клапана применяется сильфон с увеличенным, по сравнению с запорными клапанами, ходом за счет большего количества гофр или последовательного соединения двух сильфонов, а регулирующая игла выполняется с углом конической поверхности, обеспечивающим в пределах хода сильфона необходимое изменение проходного сечения, а, следовательно, и расхода через известный клапан.

Известный регулирующий клапан выбран заявителем в качестве прототипа. На практике наиболее важным параметром является величина изменения расхода в зависимости от угла поворота выходного вала электропривода, включенного в систему автоматического регулирования, и соединенного штоком, проходящим через защитные пробки, с резьбовой втулкой регулирующего клапана.

Так, например, у известного регулирующего клапана Г-ВСД с номинальным диаметром DN 25 мм максимальный регулируемый расход через клапан составляет 2 м³/час, ход сильфона - 20 мм, резьба на шпинделе - Tr 18 × 4LH с шагом 4 мм, при этом число оборотов резьбовой втулки будет составлять 5 оборотов. При линейной пропускной характеристике известного клапана изменение расхода за 1 оборот резьбовой втулки у клапанов DN 25 мм составит 0,4 м³/час, а у клапанов DN 50 мм - 1,06 м³/час.

По этой причине точное поддержание заданного расхода известными клапанами, управляемыми электроприводом, включенным в систему автоматического регулирования, затруднительно, так как электропривод, вследствие инерционности системы «клапан-привод» при включении перемещает регулирующую иглу или выше, или ниже требуемого ее положения в седле и практически постоянно находится в работе.

Уменьшение же линейного перемещения регулирующей иглы в зависимости от угла поворота резьбовой втулки за счет уменьшения ее шага резьбы ограничивается условиями прочности и работоспособности резьбового соединения.

Кроме того, к недостаткам известного регулирующего клапана относится то, что в нем применен сильфон с увеличенным, по сравнению с запорным клапаном, ходом, приводящим к увеличению высоты корпуса и его металлоемкости.

Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - повышение точности регулирования расхода.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в уменьшении линейного перемещения регулирующей иглы в зависимости от угла поворота резьбовой втулки.

Для достижения указанного технического результата в регулирующем клапане, содержащем корпус, с размещенным в нем сильфонным узлом, во втулке которого установлен на шпоночном соединении шпиндель с регулирующей иглой, присоединяемую к корпусу крышку, размещенную в крышке резьбовую втулку, в которой по ее внутренней левой резьбе установлен своей верхней частью шпиндель, резьбовая втулка установлена в крышке по наружной левой резьбе с шагом, меньшим шага внутренней резьбы.

В частном случае исполнения, в предлагаемом регулирующем клапане применены корпус и сильфонный узел запорного клапана, в седло корпуса установлена втулка по посадке с натягом, а внутренний диаметр втулки выполнен равным или менее внутреннего диаметра седла регулирующего клапана.

Установка резьбовой втулки в крышку по левой резьбе, позволяет за один ее оборот, например по часовой стрелке, перемещать втулку вместе со шпинделем по наружной левой резьбе на ее шаг вверх относительно крышки. Одновременно с этим перемещением вращающаяся резьбовая втулка перемещает в противоположном направлении вниз установленный в ней по внутренней левой резьбе на ее шаг шпиндель, зафиксированный от поворота шпоночным соединением во втулке сильфонного узла. В результате шпиндель будет перемещаться за один оборот резьбовой втулки на разность шагов ее внутренней и наружной резьбы, что позволяет уменьшить линейное перемещение шпинделя и регулирующей иглы в зависимости от угла поворота резьбовой втулки и, тем самым, повысить точность регулирования расхода, а также уменьшить ход сильфона, высоту сильфонного узла и корпуса регулирующего клапана.

Разность шагов внутренней и наружной резьбы резьбовой втулки назначается в зависимости от требуемой точности регулирования расхода.

Применение в предлагаемом регулирующем клапане корпуса и сильфонного узла запорного клапана позволяет в эксплуатируемых технологических схемах устанавливать предлагаемые регулирующие клапаны в защитные блоки пробок запорных клапанов.

Установка в седло корпуса втулки по посадке с натягом, внутренний диаметр которой выполнен равным или менее внутреннего диаметра седла регулирующего клапана, позволяет сохранить величину максимального регулируемого расхода или, при необходимости, дополнительно повысить точность регулирования расхода за счет уменьшения максимального регулируемого расхода.

Предлагаемый клапан иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.

На фиг. 1 - показан предлагаемый клапан в разрезе;

на фиг. 2 - предлагаемый клапан с использованием корпуса и сильфонного узла запорного клапана;

на фиг. 3 - зависимости расхода известного и предлагаемого клапанов в зависимости от числа оборотов входного вала.

Предлагаемый клапан (см. фиг. 1) содержит корпус 1, установленный в него сильфонный узел 2, состоящий из втулки 3, сильфона 4, и шпинделя 5, установленного на шпоночном соединении 6 во втулке 3. Втулка 3 поджимается к корпусу 1 крышкой 7, в которой установлена резьбовая втулка 8 по ее наружной левой резьбе 9. В резьбовую втулку 8 по ее внутренней левой резьбе 10 установлен верхний конец шпинделя 5. На нижний конец шпинделя 5 установлена игла 11, входящая в седло 12 корпуса 1. Резьбовая втулка 8 снабжена внутренним квадратным отверстием 13, в котором установлен входной вал 14, бурт 15 которого зафиксирован в расточке 16 крышки 7 от осевого перемещения фланцем 17. Верхний конец входного вала 14 выполнен квадратного сечения для постановки шарнирной муфты штока, соединяющего выходной вал с электроприводом (на чертежах не показаны).

В случае применения сильфонного узла 18 и корпуса 19 запорного клапана (см. фиг. 2) в его седло 20 запрессовывается втулка 21 для уменьшения внутреннего диаметра седла запорного клапана, который превышает внутренний диаметр седла регулирующего клапана. При этом внутренний диаметр втулки 21, а соответственно и регулирующей иглы 22, устанавливается в зависимости от величины требуемого максимального расхода.

Предлагаемый регулирующий клапан 1 работает следующим образом.

Для уменьшения расхода необходимо вращать входной вал 14 по часовой стрелке. При этом входной вал 14 вращает резьбовую втулку 8, которая перемещается за один оборот на один шаг наружной левой резьбы 9 вверх.

Одновременно по внутренней левой резьбе 10 на один ее шаг шпиндель 5 перемещается вниз. Поскольку шаг внутренней резьбы 10 превышает шаг наружной резьбы 9, величина результирующего перемещения шпинделя 5 с регулирующей иглой 11 будет равна разности шагов внутренней 10 и наружной 9 резьбы.

Для увеличения расхода выходной вал 14 вращается против часовой стрелки.

На предприятии изготавливались опытные образцы предлагаемых регулирующих клапанов с использованием корпусов 19 и сильфонных узлов 18 запорных клапанов.

Предлагаемый регулирующий клапан DN 25 мм выполнялся со следующими характеристиками: максимальный регулируемый расход через клапан - 2 м³/час, ход шпинделя 5 с регулирующей иглой - 6 мм, внутренняя резьба 10 - Tr 18 × 3LH с шагом - 3 мм, наружная резьба 9 - М36 × 2,5 LH с шагом 2,5 мм. При разности шагов внутренней 10 и наружной 9 резьбы 0,5 мм число оборотов входного вала составило - 12 оборотов.

На фиг. 3 изображены зависимости расхода в м³/час известного и предлагаемого клапанов в зависимости от числа оборотов входного вала. Изменение расхода за 1 оборот входного вала у известных клапанов DN 25 мм составляет 0,4 м³/час, а у предлагаемого клапана DN 25 мм - 0,17 м³/час, что повысило точность регулирования в 2,4 раза.

При необходимости точность регулирования может быть повышена при уменьшении разности шагов внутренней 10 и наружной 9 резьбы, например до 0,25 мм, при которой изменение расхода за 1 оборот входного вала у предлагаемого клапана DN 25 мм составит 0,08 м³/час.

Claims

1. Клапан регулирующий, содержащий корпус с размещенным в нем сильфонным узлом, во втулке которого установлен на шпоночном соединении шпиндель с регулирующей иглой, присоединяемую к корпусу крышку, размещенную в крышке резьбовую втулку, в которой по ее внутренней левой резьбе установлен своей верхней частью шпиндель, отличающийся тем, что резьбовая втулка установлена в крышке по наружной левой резьбе с шагом, меньшим шага внутренней левой резьбы.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в предлагаемом регулирующем клапане применены корпус и сильфонный узел запорного клапана, в седло корпуса установлена втулка по посадке с натягом, а внутренний диаметр втулки выполнен равным или менее внутреннего диаметра седла регулирующего клапана.