RU207930U1 - Клапан регулирующий угловой клеточного типа - Google Patents

Abstract

Предлагается клапан регулирующий угловой клеточного типа, включающий корпус, входной и выходной каналы корпуса, втулку клеточную плунжер, крышку, с размещёнными в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и штурвал, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер. При этом входной канал корпуса выполнен в виде отдельной входной крышки, присоединяемой к корпусу. В крышке корпуса установлен клапан спускной для сброса избыточного давления из корпуса клапана и клапан спускной для сброса избыточного давления из узла уплотнения штока и, по меньшей мере, один клапан обратный для подачи пасты уплотнительной в узел уплотнения штока. Технический результат - повышение надежности и ремонтопригодности клапана. 1з.п. ф-лы, 1ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к запорно-регулирующим устройствам, и предназначена для ручного регулирования расхода (давления) рабочей среды путем изменения проходного сечения, в трубопроводе.

Устанавливается на технологических трубопроводах, предназначенных для транспортировки жидкой или газообразной рабочей среды, в том числе горючей и воспламеняющейся, используемой в процессах нефтехимии, нефтепереработки, добычи, транспорта, хранения и подготовки газа.

Известен патент Китая CN 205226409 от 11.05.2016, в котором раскрыт клапан угловой клеточного типа, включающий корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90, втулку клеточную установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку, с размещёнными в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и штурвал, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер.

Недостатком данного клапана являются также недостаточная герметичность клапана, а также отсутствие двухсторонней герметичности (как для прямого, так и обратного потока среды).

Наиболее близким источником является клапан, регулирующий угловой клеточного типа см. патент РФ №192418, от 16.09.2019. Данный клапан включает корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную, установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку с размещённым в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и штурвал, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер. При этом входной канал корпуса выполнен в виде отдельной входной крышки, присоединяемой к корпусу, в крышке корпуса установлен клапан спускной для сброса избыточного давления из корпуса клапана, и клапан спускной для сброса избыточного давления из узла уплотнения штока, и, по меньшей мере, один клапан обратный для подачи пасты уплотнительной в узел уплотнения штока.

Недостатком данного клапана также являются также недостаточная герметичность клапана, а также отсутствие двухсторонней герметичности (как для прямого, так и обратного потока среды).

Технический результат полезной модели - повышение герметичности и надежности клапана.

Технический результат достигается тем, что клапан регулирующий угловой клеточного типа, включающий корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку, с размещёнными в ней плунжером со штоком и герметично уплотненными в ней и привод, смещающий шток и соединенный с ним плунжер, при этом входной канал корпуса выполнен в виде отдельной входной крышки, присоединяемой к корпусу, отличающийся тем, что также содержит втулку клеточную герметично фиксирующуюся крышкой к седлу, расположенному в корпусе, первую полость, образованную седлом, кольцом и корпусом, вторую полость, образованную седлом, кольцом и плунжером, причем в каждой из полостей расположен герметизирующий элемент, где: первая полость и соответствующий ей герметизирующий элемент выполнены с возможностью осуществления герметизации седла к корпусу, а вторая полость и соответствующий ей герметизирующий элемент выполнены с возможностью осуществления герметизации седла к плунжеру, при этом к указанным полостям имеется доступ рабочей среды из входного и выходного каналов, а герметизирующие элементы выполнены с возможностью осуществления герметизации посредством своего расширения под давлением рабочей среды.

Герметизирующий элемент представляет собой кольцо, выполненное из полимерного упругого материала.

Вторая полость может быть образована седлом и дополнительным кольцом, на которое опирается втулка клеточная.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами Фиг.1-5, где

на фиг. 1 показан общий вид в разрезе предлагаемого клапана,

на фиг. 2 показаны уплотнения клапана в увеличенном размере,

на фиг. 3 показана работа предлагаемого клапана при прямом потоке среды,

на фиг. 4 показана работа предлагаемого клапана при обратном потоке среды,

на фиг. 5 показана предлагаемый клапан в статичном положении.

На фигурах позициями обозначены следующие детали.

1 - корпус,

2 - седло,

3 - втулка клеточная,

4 - плунжер,

5 - шток,

6 - крышка,

7 - гайка,

8 - кольцевой герметизирующий элемент, расположенный во второй полости,

9 - кольцо,

10 - кольцевой герметизирующий элемент, расположенный в первой полости,

М - профилированная камера, образованная кольцевым герметизирующим элементом, расположенный во второй полости,

Р1 - полости с рабочей средой высокого давления,

Р2 - полости с рабочей средой низкого давления (отсутствия давления).

Устройство см.фиг. 1-5 состоит из корпуса 1, внутри которого установлено седло 2 с двумя уплотнительными поверхностями. Первая уплотнительная поверхность образована кольцевым герметизирующим элементом 10, расположенным в первой полости седла 2, и герметизирующим седло 2 к корпусу 1. Вторая уплотнительная поверхность образована кольцевым герметизирующим элементом 8, расположенным во второй полости седла, обозначенной поз. М, и герметизирует при перекрытии клапана седло 2 к плунжеру 4. Вторая полость седла образована: седлом 2, кольцом 9 и плунжером 4. Вторая полость по сути профилированная камера М, образованная кольцевым герметизирующим элементом 8, расположенный во второй полости. Также устройство содержит втулку клеточную 3 с перфорированными отверстиями для прохода среды, плунжер 4 со своей уплотнительной поверхностью, соединенный со штоком 5. Гайка 7, обеспечивающая осевое перемещение штока 5 совместно с плунжером 4 неподвижно соединена с крышкой 6, которая в свою очередь неподвижно закреплена на корпусе 1. Таким образом, втулка клеточная 3, кольцо 9 и седло 2 находятся внутри корпуса 1 в неподвижном состоянии, зафиксированном между торцами гайки 7 и корпусом 1. Осевое перемещение штока 5 совместно с плунжером 4 обеспечивает регулирование расхода рабочей среды за счет увеличения (уменьшения) площади перфорированных отверстий для прохода среды во втулке клеточной 3 (фиг 1-2). Герметичность потока среды по отношению к внешней среде, а также входной и выходной полостями устройства обеспечивается кольцевым герметизирующим элементом 10, расположенным в первой полости, выполненной в седле 2.

Принцип устройства и работы осуществляется путём изменения площади проходных сечений отверстий во втулке клеточной 3 при перемещении плунжера 4 относительно втулки клеточной 3 из верхнего положения в нижнее и полного отсечения потока при контакте уплотнительной поверхности плунжера 4 с уплотнительной поверхностью седла 2.

С целью достижения максимально высокого класса герметичности в устройствах запорно-регулирующих клеточного типа (осевые, угловые, S-образные) предлагается применение двойного уплотнения, которое обеспечивается за счет:

- перекрытия потока рабочей среды, когда плунжер 4 своей уплотнительной поверхностью контактирует с уплотнительной поверхностью седла 2 (уплотнение «металл-металл»);

- перекрытия потока рабочей среды, когда плунжер 4 своей цилиндрической поверхностью уплотняется по кольцевому герметизирующему элементу 8, расположенному в профилированной камере М (фиг. 3-4) (уплотнение «металл-полимер», либо «металл-полимер/металл», либо уплотнение металл/металл).

Для понимания принципа действия герметизирующих элементов 8 или 10 рассмотрим фиг. 3-4, где схематично (выноска М) показано расположение кольцевого герметизирующего элемента 8, который находясь под воздействием давления среды (как прямого, так и обратного потока), герметично уплотняется по наружной поверхности плунжера в месте контакта (уплотнение «металл-полимер» (Вариант 1) и уплотнение «металл-полимер/ металл» (Вариант 2)). Варианты исполнений кольцевых герметизирующих элементов 8 зависят от величины перепада давления на нем в процессе работы устройств.

Расположение герметизирующего элемента 8, не находящегося в контакте с наружной поверхностью плунжера в процессе регулирования показано на фиг. 5.

Давление прямого потока рабочей среды Р1 (фиг. 3), за счет имеющегося зазора между наружным диаметром плунжера 4 и внутренним диаметром кольца 9, а также зазоров в профилированной камере М, воздействует (как указано стрелками) на кольцевой герметизирующий элемент 8, прижимая его к торцу профилированной поверхности седла 2, воздействуя на уплотнение «выдавливает» его в сторону наружного диаметра плунжера 4 через имеющийся в профилированной камере М зазор. Это положение соответствует положению устройства-ЗАКРЫТО.

Аналогичным образом работает и кольцевой герметизирующий элемент 10, с той лишь разницей, что он под действием давления рабочей среды герметизирует седло 2 с корпусом 1.

В случае возникновения обратного потока рабочей среды Р1 (фиг. 4), за счет имеющегося зазора между наружным диаметром плунжера 4 и внутренним диаметром седла 2, а также зазоров в профилированной камере М, воздействует (как указано стрелками) на кольцевой герметизирующий элемент 8, прижимая его к торцу профилированной поверхности кольца 9, воздействуя на уплотнение «выдавливает» его в сторону наружного диаметра плунжера 4 через имеющийся в профилированной камере М зазор. Это положение также соответствует положению устройства-ЗАКРЫТО.

Аналогичным образом работает и кольцевой герметизирующий элемент 10.

Таким образом обеспечивается полная герметичность устройства при любых направлениях потока и перепадах давления.

В процессе регулирования потока рабочей среды, когда положение устройства соответствует положению ОТКРЫТО перепад давлений на кольцевом герметизирующем элементе 8 отсутствует, он не выступает из профилированной камеры и, таким образом, не подвергается воздействию активных составляющих, находящихся в рабочей среде. Расположение кольцевого герметизирующего элемента 8, не находящегося в контакте с наружной поверхностью плунжера в процессе регулирования показано на фиг. 5.

Детали-седло 2, плунжер 4, втулка клеточная 3, кольцо 9, ответственные за надежность и долговечность эксплуатации УЗР как правило, изготавливаются из твердых спеченных сплавов типа ВК-8, либо нержавеющих сталей и сплавов как с применением упрочняющих наплавок и напыления, так и без них.

Кольцевой герметизирующий элемент 8 или 10 может быть изготовлен из полимерного материала PTFE (политетрафторэтилен) или аналогов, либо может быть изготовлен в виде металлического каркаса (пружины) из нержавеющих сталей или сплавов по типу Inconel (либо аналог), с полимерной оболочкой из PTFE (или аналогов), либо может быть изготовлено в виде металлического каркаса (пружины) из нержавеющих сталей или сплавов по типу Inconel (либо аналог), с металлической оболочкой из нержавеющей стали или сплавов по типу Inconel (либо аналог). Подвижность герметизирующего элемента 8 при воздействии на него давления среды обеспечивается за счет текучести полимерного или гибкости нержавеющего материала, из которого оно изготовлено-для варианта 1; гибкости нержавеющего сплава, который подбирается согласно температуре транспортируемой среды, коррозионной активности среды, огнестойкому исполнению и текучести полимерного материала-для варианта 2.

Достоинства предлагаемого варианта двойного уплотнения:

1. Обеспечение высокого класса герметичности А (VI-6 класс) по ГОСТ 9544-2015.

2. Обеспечение двухсторонней герметичности (как прямого, так и обратного потока среды).

3. Детали кольцевого герметизирующего элемента 8 в процессе регулирования не подвергаются контакту с активным потоком рабочей среды и воздействию абразивной составляющей, находящейся в рабочей среде, что позволяет значительно увеличить его сроки эксплуатации с сохранением полной герметичности запорной части.

Аналогов устройств запорно-регулирующих с применением двойного уплотнения в запорной части среди российских производителей нет.

Claims (2)

1. Клапан регулирующий угловой клеточного типа, включающий корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную, установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку, с размещенными в ней плунжером со штоком и герметично уплотненными в ней, и привод, смещающий шток и соединенный с ним плунжер, при этом входной канал корпуса выполнен в виде отдельной входной крышки, присоединяемой к корпусу, отличающийся тем, что также содержит втулку клеточную, герметично фиксирующуюся крышкой к седлу, расположенному в корпусе, первую полость, образованную седлом, кольцом и корпусом, вторую полость, образованную седлом, кольцом и плунжером, причем в каждой из полостей расположен герметизирующий элемент, где: первая полость и соответствующий ей герметизирующий элемент выполнены с возможностью осуществления герметизации седла к корпусу, а вторая полость и соответствующий ей герметизирующий элемент выполнены с возможностью осуществления герметизации седла к плунжеру, при этом к указанным полостям имеется доступ рабочей среды из входного и выходного каналов, а герметизирующие элементы выполнены с возможностью осуществления герметизации посредством своего расширения под давлением рабочей среды.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что герметизирующий элемент представляет собой кольцо, выполненное из полимерного упругого материала.

Images