RU224139U1 - Регулирующий осесимметричный клапан - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для регулирования расхода газа или давления на нагнетательных трубопроводах. Регулирующий осесимметричный клапан содержит корпус (1) с входным (2) и выходным (3) патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель (4) с образованием проходного кольцевого канала (5). Выходная часть канала (5) перекрыта перфорированным отверстиями (7) сепаратором (6). Внутри сепаратора (6) установлен с возможностью осевого перемещения поршень (10). Поршень (10) закреплен на ведомой рейке (15) реечного механизма, ведущий шток (13) которого соединен с приводом. Полости (22) косозубого зацепления и торца ведущего штока (13) изолированы от давления рабочей среды. Полость торца ведомой рейки (15) сообщена с полостью поршня (10). На поверхности ведущего (13) штока и ведомой рейки (15) реечного механизма, втулки направляющей (16), ограничивающей перемещение рейки (15), а также на поверхности сепаратора (6) и поверхности поршня (10) нанесено покрытие методом химического оксидирования промасливанием. Повышается надежность конструкции регулирующего осесимметричного клапана. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для регулирования расхода или давления на нагнетательных трубопроводах, и может быть использована в газовых и нефтяных магистралях при регулировании процессов перекачки жидких и газовых сред под давлением.

Известен осевой регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием кольцевого канала, выходная часть которого перекрыта перфорированной отверстиями цилиндрической гильзой в виде сепаратора, жестко соединенного с корпусом и выходным патрубком, внутри сепаратора с возможностью осевого перемещения расположен поршень, закрепленный на ведомом штоке зубчато-реечного механизма, ведущий шток которого соединен с приводом, косозубое зацепление зубчато-реечного механизма и свободные торцы ведущего штока и ведомого штока расположены в сформированных для них полостях, полости реечного механизма и торца ведущего штока изолированы от давления рабочей среды, а полость торца ведомого штока сообщена с полостью поршня, уплотнитель в виде кольца из материала с низким коэффициентом трения (патент RU №165850 U1, МПК F16К1/12, F16К47/08, F16К39/04, приоритет от 16.09.2015, опубл. 10.11.2016).

Недостатком известного клапана является то, что ведущий шток и ведомый шток применяются без какого-либо упрочнения взаимодействующих поверхностей. При перемещении затвора в реечном механизме в процессе эксплуатации, под действием высокой нагрузки, будут образовываться задиры. При этом количество задиров в процессе работы будет увеличиваться. Наличие задиров на рабочих поверхностях зубьев реечного механизма приведут к увеличению нагрузки на привод. Кроме того, на цилиндрической поверхности со стороны свободного торца ведомого штока из-за наличия механических примесей в рабочей среде могут образоваться царапины, которые негативно повлияют на герметичность сальникового узла. Все это значительно снижает надежность клапана.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому в качестве полезной модели является клапан осевого потока, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием проходного кольцевого канала, выходная часть которого перекрыта перфорированной гильзой в виде сепаратора, внутри которого с возможностью осевого перемещения установлен поршень, полость поршня сообщается с полостью выходного патрубка посредством отверстий, выполненных в торце поршня, механизм перемещения поршня включает привод и зубчато-реечный механизм, содержащий ведущий шток и ведомый шток в виде рейки, полость косозубого зацепления реечного механизма и торца ведущего штока изолированы от давления рабочей среды, а полость торца ведомого штока сообщена с полостью поршня, на взаимодействующих поверхностях ведущего штока и ведомого штока в виде рейки зубчато-реечного механизма в зоне их взаимного зацепления нанесено покрытие. Покрытие нанесено молибденом, (патент RU №174792 U1, F16K3/30, F16K3/36, от 24.01.2017, опубл. 02.11.2017).

Недостатком известного клапана является то, что после покрытия молибденом на поверхности ведущего и ведомого штоков реечного механизма в зоне их взаимного зацепления, необходимо проводить дополнительную финишную их обработку. При этом для обработки покрытых поверхностей необходимо использование специального инструмента с повышенной твердостью. Все это приводит к снижению надежности конструкции клапана и увеличению трудоемкости при его изготовлении.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности работы регулирующего осесимметричного клапана.

Технический результат достигается за счет того, что в регулирующем осесимметричном клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием проходного кольцевого канала, выходная часть которого перекрыта перфорированной отверстиями сепаратора, внутри которого с возможностью осевого перемещения установлен поршень, полость поршня сообщается с полостью выходного патрубка посредством отверстий, выполненных в торце поршня, механизм перемещения поршня включает привод и зубчато-реечный механизм, содержащий ведущий шток и ведомую рейку, полость косозубого зацепления реечного механизма и торца ведущего штока изолированы от давления рабочей среды, а полость торца ведомой рейки сообщена с полостью поршня, на взаимодействующих поверхностях ведущего штока и ведомой рейки зубчато-реечного механизма в зоне взаимного зацепления нанесено покрытие, согласно полезной модели, покрытие на поверхности ведущего штока и ведомой рейки реечного механизма нанесено методом химического оксидирования промасливанием, при этом дополнительно указанное покрытие нанесено на поверхность втулки направляющей, ограничивающей перемещение рейки, а также на поверхность сепаратора и взаимодействующую с ней поверхность поршня.

Выполнение покрытия методом химического оксидирования промасливанием поверхностей ведущего штока и ведомой рейки реечного механизма, направляющей втулки, ограничивающей перемещение рейки реечного механизма, а также поверхности сепаратора и поверхности поршня, способствует повышению защиты от коррозии и исключает возникновение дефектов на уплотнительных поверхностях, что в свою очередь позволит обеспечить герметичность сальникового узла и основного затвора клапана. Детали после выполнения покрытия методом химического оксидирования промасливанием поверхностей не требуют механической обработки, что существенно снижает трудоемкость при изготовлении и повышает надежность работы клапана.

Регулирующий осесимметричный клапан поясняется чертежами где:

на фиг. 1 приведен общий вид регулирующего осесимметричного клапана, продольный разрез,

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показан уплотнительный узел, расположенный в корпусе перед сепаратором.

На чертежах позициями обозначены:

1 - корпус

2 - входной патрубок

3 - выходной патрубок

4 - обтекатель

5 - проходной кольцевой канал

6 - сепаратор

7 - радиальные отверстия в сепараторе

8 - седло

9 - втулка прижимная

10 - поршень

11 - полость поршня

12 - отверстия в торце поршня

13 - ведущий шток косозубого зацепления реечного механизма

14 - косозубое зацепление

15 - ведомая рейка косозубого зацепления реечного механизма

16 - втулка направляющая

17 - вертикальное отверстие во втулке направляющей

18 - горизонтальное отверстие во втулке направляющей

19 - отверстие в корпусе

20 - подвижное уплотнение

21 - неподвижное уплотнение

22 - полость косозубого зацепления

23 - уплотнительный элемент

24 - уплотнительный элемент

25 - обтекатель

26 - уплотнение

27 - канал

28 - сальниковый узел

29 - кольцевая проточка

30 - кольцо-подшипник скольжения

31 - манжета

32 - манжета

Регулирующий осесимметричный клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и обтекатель 4, формирующие проходной кольцевой канал 5 (фиг. 1). На выходе из канала 5 установлен сепаратор 6 с радиальными отверстиями 7. Сепаратор 6 закреплен седлом 8 и втулкой прижимной 9 в выходном патрубке 3. Внутри сепаратора 6 с возможностью осевого перемещения установлен поршень 10. Полость 11 поршня 10 сообщается с полостью выходного патрубка 3 посредством отверстий 12, выполненных в торце поршня 10. Механизм перемещения поршня 10 включает реечный механизм, содержащий ведущий шток 13, взаимодействующий посредством косозубого зацепления 14 с ведомой рейкой 15. Перемещение рейки 15 косозубого зацепления 14 ограничено втулкой направляющей 16, зафиксированной в полости обтекателя 4. Во втулке 16 выполнены два взаимно перпендикулярных отверстия 17 и 18. Отверстие 17 расположено в корпусе вертикально, выполнено соосно отверстию 19, выполненному в корпусе 1, в которых расположен ведущий шток 13. Отверстие 18 расположено горизонтально, в нем установлена ведомая рейка 15. Отверстие 18 между подвижным уплотнением 20 и неподвижным уплотнением 21 и полость отверстий 17 и 19 образуют полость 22 косозубого зацепления. Полость 22 изолирована уплотнительными элементами 23 и 24 от давления рабочей среды. Отверстие 18 со стороны свободного торца ведомой рейки 15 изолировано обтекателем 25 и уплотнением 26 от полости входного патрубка 2 и соединено каналами 27 и каналом обтекателя 4 с полостью поршня 11. Вверху отверстия 19 в корпусе 1 расположен уплотняющий сальниковый узел 28. Для обеспечения двухсторонней герметичности клапана в закрытом положении на внутренней поверхности выходной части обтекателя 4, соединенного с сепаратором 6 перед радиальными отверстиями 7, выполнена кольцевая проточка 29 (фиг. 2). В проточке 29 установлено кольцо - подшипник скольжения 30, обладающего низким коэффициентом трения. Кольцо - подшипник скольжения 30 снабжен манжетами 31 и 32, центрирует поршень 10 относительно оси движения, снижает воспринимаемую манжетами 31 и 32 нагрузку и за счет низкого коэффициента трения уменьшает усилия, необходимые для перемещения поршня 10. Манжеты 31 и 32 установлены противоположно друг другу по обе стороны от кольца подшипника 30. На поверхностях ведущего 13 штока и ведомой рейки 15 реечного механизма, поверхность втулки направляющей 16, ограничивающей перемещение рейки 15, а также на внутренней поверхности сепаратора 6 и взаимодействующей с ней поверхности поршня 10, нанесено покрытие методом химического оксидирования промасливанием.

Работает клапан следующим образом.

Перед сборкой клапана предварительно производят поверхностное покрытие всей поверхности ведущего 13 штока и ведомой рейки 15 реечного механизма, поверхности втулки направляющей 16, ограничивающей перемещение рейки 15 реечного механизма, а также поверхностей сепаратора 6 и взаимодействующей с ней поверхности поршня 10, методом химического оксидирования промасливанием. Затем производят сборку клапана регулирующего.

Регулируемая среда поступает во входной патрубок 2 и, проходя кольцевым каналом 5, сформированным корпусом 1 и обтекателем 4, через отверстия 7 сепаратора 6 поступает в выходной патрубок 3. При необходимости уменьшения объема регулируемой среды (при закрывании клапана), поршень 10 посредством ведущего штока 13 и ведомой рейки 15 косозубого зацепления 14, смещается приводом в правое положение, перекрывая отверстия 7 сепаратора 6. Объем проходящей регулируемой среды определяется числом открытых отверстий 7 в сепараторе 6. При полностью перекрытых отверстиях сепаратора клапан закрыт.

Открывание клапана производится приводом, задающим движение ведущему штоку 13, соединенному посредством косозубого зацепления 14 с ведомой рейкой 15, который перемещает в левое положение поршень 10. При этом давление рабочей среды в полости 11 поршня 10 равно давлению в выходном патрубке 3 за счет наличия отверстий 12 в торце поршня 10, сообщающих указанные полости. Поршень полностью разгружен.

Давление рабочей среды в отверстии 18 направляющей втулки 16, сформированного для торца ведомой рейки 15, равно давлению в полости 11 поршня 10 за счет наличия каналов 27 и каналом обтекателя 4, сообщающих указанные полости, а значит, и давлению в полости выходного патрубка 3. Шток 13 полностью разгружен.

Полость 22 косозубого зацепления 14 изолирована от давления рабочей среды посредством уплотнительных элементов 20, 21, 23, 24, благодаря чему на торец ведущего штока 13 не действует усилие от давления рабочей среды при перемещении поршня 10. Герметичность полости 22 косозубого зацепления 14 относительно внешней среды обеспечивается уплотняющим сальниковым узлом 28. Кольцо-подшипник 30, установленное между двумя манжетами 31 и 32, служит в качестве центрирующего органа поршня 10 относительно корпуса 1, подшипника скольжения 30 с низким коэффициентом трения, обеспечивает разгрузку усилий с манжет 31 и 32, тем самым уменьшает их износ. Обеспечивается постоянный контакт уплотняющих манжет 31 и 32 с поршнем 10.

Таким образом, результатом усовершенствования конструкции регулирующего осесимметричного клапана является повышение надежности и долговечности конструкции клапана.

Claims (1)

1. Регулирующий осесимметричный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием проходного кольцевого канала, выходная часть которого перекрыта перфорированной отверстиями сепаратором, внутри которого с возможностью осевого перемещения установлен поршень, полость поршня сообщается с полостью выходного патрубка посредством отверстий, выполненных в торце поршня, механизм перемещения поршня включает привод и зубчато-реечный механизм, содержащий ведущий шток и ведомую рейку, полость косозубого зацепления реечного механизма и торца ведущего штока изолированы от давления рабочей среды, а полость торца ведомого штока сообщена с полостью поршня, на взаимодействующих поверхностях ведущего штока и ведомого штока зубчато-реечного механизма в зоне взаимного зацепления нанесено покрытие, отличающийся тем, что покрытие на поверхности ведущего штока и ведомой рейки реечного механизма нанесено методом химического оксидирования промасливанием, при этом дополнительно указанное покрытие нанесено на поверхность втулки направляющей, ограничивающей перемещение рейки, а также на поверхность сепаратора и взаимодействующую с ней поверхность поршня.