Клапанный узел, например, поршневого насоса

 

Использование: в конструкциях клапанных узлов насосов, применяющихся в нефтедобывающей и строительной отраслях промышленности, т.е. тем, где необходима перекачка под давлением вязких абразивных жидкостей. Сущность изобретения: устройствр для поворота шарового запорного Изобретение относится к области машиностроения , в частности к конструкциям клапанных узлов насосов, применяющихся, .например в нефтедобывающей и строительной отраслях промышленности, т.е. там, где необходима перекачка под давлением вязких абразивных жидкостей. Цель изобретения - увеличение надежности клапанного узла за счет обеспечения равномерного износа шарового запорного элемента. Сопоставительный анализ показал, что в сравнении с прототипом предложенное устройство отличается наличием дополниэлемента при его циклических перемещениях в процессе работы выполнено в виде установленного соосно пружине, на ее опорной торцевой части, подвижного перевернутого стакана, стенки которого выполнены со сквозными прорезями и выступами, являются ограничителями ее хода и горизонтальных перемещений шарового запорного элемента, при этом шаровой запорный элемент частично размещен внутри подвижного стакана с возможностью точечного контакта с опорным элементом, размещенным в центральной части ее внутренней поверхности , конгруэнтной поверхности шарового запорного элемента. Кроме того, зазор между боковыми стенками стакана и шаровым запорным элементом не больше величины выступа опорного элемента относительно внутренней поверхности стакана, а опорный элемент может быть выполнен из материала с низким коэффициентом трения , например из полистирола. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. тельного узла, обеспечивающего проворот шарового запорного элемента в процессе его работы, чем обеспечивается равномерный износ его поверхности и посадочной поверхности клапанного седла, поскольку при абразивном аномальном износе одной из контактных поверхностей создаются благоприятные условия для такого же износа и второй контактной поверхности (посадочная поверхность седла клапана). На фиг. 1 показан продольный разрез общего вида клапанного узла: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. (Л С 00 со ю ел СА)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 16 К 15/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857408/29 (22) 06.08.90 (46) 07.05,93, Бюл. М 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (72) А,В. Розанов, Б,Г. Балакирский и

С.Г, Гержа (56) Статья "Износ клапанов от воздействия абразивных суспензий". I/etter 61, Storku, 1987, 59, с, 383-392, рис. 8А.

Патент CLUA N 3742975, кл. F 16 К 15/04, 1973. (54) КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ, НАПРИМЕР, ПОРШНЕВОГО НАСОСА (57) Использование: в конструкциях клапанных узлов насосов, применяющихся в нефтедобывающей и строительной отраслях промышленности, т.е. тем, где необходима перекачка под давлением вязких абразивных жидкостей. Сущность изобретения: устройство для поворота шарового запорного

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям клапанных узлов насосов, применяющихся, . например в нефтедобывающей и строительной отраслях промышленности, т.е. там, где необходима перекачка под давлением вязких абразивных жидкостей.

Цель изобретения — увеличение надежности клапанного узла за счет обеспечения равномерного износа шарового запорного элемента.

Сопоставительный анализ показал, что в сравнении с прототипом предложенное устройство отличается наличием дополни„„БЦ ÄÄ 1813953 А1 элемента при его циклических перемещениях в процессе работы выполнено в виде установленного соосно пружине, на ее опорной торцевой части, подвижного перевернутого стакана, стенки которого выполнены со сквозными прорезями и выступами, являются ограничителями ее хода и горизонтальных перемещений и арового запорного элемента, при этом шаровой запорный элемент частично размещен внутри подвижного стакана с возможностью точечного контакта с опорным элементом, размещенным в центральной части ее внутренней поверхности, конгруэнтной поверхности шарового запорного элемента, Кроме того, зазор между боковыми стенками стакана и шаровым запорным элементом не больше величины выступа опорного элемента относительно внутренней поверхности стакана, а опорный элемент может быть выполнен из материала с низким коэффициентом трения, например из полистирола. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. тельного узла, обеспечивающего проворот шарового запорного элемента в процессе

его работы, чем обеспечивается равномерный износ его поверхности и посадочной поверхности клапанного седла, поскольку при абразивном аномальном износе одной из контактных поверхностей создаются благоприятные условия для такого же износа и второй контактной поверхности (посадочная поверхность седла клапана).

На фиг, 1 показан продольный разрез общего вида клапанного узла; на фиг, 2— разрез А — А на фиг. 1.

1813953

Клапанный узел, например, поршневого насоса включает седло 1, размещенное в расточке корпуса 2. На седле 1 установлен шаровой запорный элемент 3, поджатый к седлу 1 возвратной пружиной 4, связанной с устройством для поворота шарового запорного элемента 3. выполненного в виде установленного соосно пружине на ее опорной торцевой части, подвижного перевернутого стакана 5. Шаровой запорный элемент "0

3 посредством опорного элемента 6 установлен в центральной части внутренней по-. верхности подвижного перевернутого стакана 5. Подвижный стакан 5 установлен на торцевой части возвратной пружины 4. 15

В стенке подвижного стакана 5 выполнены сквозные прорези 7, расположенные на его внутренней торцевой поверхности и . выступы 8, а днище стакана может быть выполнено перфорированным. Перфорация в 20 днище 9 и прорези 7 и выступы 8 уменьшают гидравлические сопротивления при движении стакана 5 в прокачиваемой насосом жидкости. Торцы 10 и 11 подвижного стакана 5 являются ограничителями ее хода в 25 процессе работы. Торец 10 подвижного стакана 5 при закрытом клапане опирается на седло 1, при этом между шаровым запорным элементом 3 и внутренней поверхностью подвижного стакана 5 образуется 30 зазор " д ", величина которого не меньше выступа опорного элемента 6 относительно упомянутой поверхности, форма которой конгруэнтна — поверхности шарового запорного элемента 3 частично расположен- 35 ного внутри подвижного стакана 5.

Нижний опорный виток пружины 4 и часть рабочего витка одеты на выступы 8 стакана 5.

Опорный элемент 6 может быть выпол- 40 нен из материала подвижной коронки и в виде выступа со сферической контактной поверхностью. В закрытом положении клапана между шаровым запорным элементом

3 и опорным элементом 6 может образо- 45 ваться технологический зазор, величина которого много меньше величины зазора " д ", Конкретное значение " д " определено экспериментально и составляет 4-6 мм, Работа клапанного узла осуществляет- 50 ся следующим образом;

При такте открытия клапана шаровой запорный элемент 3 под действием разницы давлений движется вверх, выбирает технологический зазор и нажимает на 55 опорный элемент 6, взаимодействуя с ним по точечному контакту, За счет того, что из-за погрешностей изготовления всегда имеется некоторое смещение осей седла клапана и опорного элемента, контакт шарового запорного элемента 3 с опорным элементом 6 происходит с эксцентриситетом относительно оси клапанного седла 1. При дальнейшем движении шарового запорного элемента 3 вверх подвижный стакан 5 отрывается от седла клапана 1, сжимая при этом пружину, которая при сжатии закручивается, за счет чего место контакта шарового запорного элемента 3 и опорного элемента 6 (связанного с пружиной 4) перемещается по пространственной кривой. Причем пружина 4 за счет контакта с выступами поворотного стакана 5 препятствует смещению горизонтального стакана

5, Перемещение по кривой приводит к смещению находящегося в потоке жидкости шарового запорного элемента 3 к стенке подвижного стакана 5, при этом под действием потока жидкости шаровой запорный элемент может или коснуться стенки подвижного стакана 5 с последующим перекатыванием в прорезь 7, или сразу попасть в одну из этих прорезей, контактируя при этом в двух местах с краями прорези 7. В этом положении дальнейшее совместное движение вверх шарового запорного элемента 3 и подвижного стакана 5 прекращается при ударе торца 11 в торец 12 неподвижной крышки 13.

При соударении стакана 5 и крышки 13 за счет эксцентричного расположения шарового запорного элемента 3 в стакане 5 происходит его проворот. Таким образом, в фазе открытия клапана суммарный проворот шарового запорного элемента 3 складывается из проворотов, совершаемых им в разных плоскостях как при перекатывании внутри подвижного стакана, так и при соударении стакана 5 с крышкой 13.

В фазе закрытия клапана поддействием перепада давления и возвратной пружины 4 шаровой запорный элемент 3 вместе с подвижным стаканом 5 движется вниз до упора торца 11 подвижного стакана 5 в поверхность седла 1, при этом шаровой запорный элемент 3, расположенной в подвижном стакане 5 эксцентрично относительно оси седла 1, сначала эксцентрично касается поверхности его направляющей конической расточки, а затем с проворотом садится в седло, Таким образом, при полном рабочем цикле шаровой запорный элемент имеет воэможность провернуться как в фазе открытия клапана, так и в фазе его закрытия. Выполнение опорногоэлемента 6 из материала с низким коэффициентом трения, например из полистирола, и точечный контакт между опорным и шаровым запорным эле1813953 ментами позволяет снизить трение и улучшить условия перекатывания шарового запорного элемента 3 внутри подвижного стакана 5, Перемещение шарового запорного элемента 3 внутри подвижного стакана 5 практически непредсказуемо, т,к. зависит от многих случайных факторов, например от несовершенства геометрической формы шарового запорного элемента, характера распределения скорости в потоке жидкости, насыщенности прокачиваемой жидкости абразивными частицами и т,д, Указанная выше величина зазора " д" оптимальна, т.к. при большем значении этой величины возрастает динамическое воздействие шарового запорного элемента 3 на посадочную поверхность седла 1, а при меньшем провороте шарового элемента или не происходит или недостаточен.

Передача пружинной нагрузки на шаровой запорный элемент через точечный контакт позволяет снизить трение между шаровым запорным элементом и пружиной и использовать кинематическую энергию возмущающих потоков перекачиваемой жидкости для проворачивания шаровых запорных элементов клапанных узлов насосов, что значительно повышает их надежность, Формула изобретения

1. Клапанный узел, например, поршневого насоса, содержащий корпус, в расточке которого установлено седло, шаровой запорный элемент и пружина с устройством для поворота шарового запорного элемен5 та,отл ичающийся тем,чтоустройство для поворота шарового запорного элемента выполнено в виде установленного соосно с пружиной на ее опорной торцевой части подвижного перевернутого стакана с прорезя10 ми в его стенке и выступами, расположенными на его внешней торцевой поверхности для ограничения перемещений его и шарового запорного органа, при этом внутренняя поверхность стакана вы15 полнена конгруэнтной поверхности шарового запорного элемента и в центральной ее части установлен опорный элемент, а шаровой запорный элемент частично размещен внутри подвижного стакана с возможно20 стью точного контакта с упомянутым опорным элементом.

2, Узел по п. 1, отличающийся тем, что зазор между боковыми стенками подвижного стакана и шаровым запорным

25 элементом не меньше величины выступающей части опорного элемента относительно внутренней поверхности подвижного стакана.

3. Узел по и. 1, отл и ча ю щи йс я тем, 30 что опорный элемент выполнен из материала с низким коэффициентом трения, например из полистирола.

1813953

Составитель А.Резанов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Пилипенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1821 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5