Запорно-регулирующий прямоточный клапан
Изобретение относится к регулирующей трубопроводной арматуре и предназначено для управления расходом жидкой или газообразной среды, в том числе агрессивной, пожаро-взрывоопасной, ядовитой. Запорно-регулирующий прямоточный клапан содержит корпус с патрубками ввода и вывода рабочей среды, исполнительный орган и узел передачи перестановочных усилий от устройства управления в виде муфты с радиальной системой постоянных магнитов. Исполнительный орган установлен перпендикулярно продольной оси корпуса и состоит из неподвижного седла с проходными окнами и подвижного дискового запорно-регулирующего золотника. Последний закреплен на торце ведомой полумуфты с радиальной системой постоянных магнитов. Ведомая полумуфта установлена соосно с корпусом и взаимодействует с радиальной системой постоянных магнитов ведущей полумуфты. Ведущая полумуфта подвижно установлена с наружной стороны корпуса соосно с ним и соединена с приводом. Радиальная система постоянных магнитов ведомой полумуфты сдвинута в осевом направлении относительно радиальной системы постоянных магнитов ведущей полумуфты на расчетную величину, зависящую от диаметра арматуры и давления рабочей среды. Изобретение направлено на повышение безопасности, герметичности, надежности и долговечности работы прямоточного клапана при условии отсутствия контакта рабочей среды с приводным механизмом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано для управления расходом жидкой или газообразной среды, в том числе агрессивной, пожаро- и взрывоопасной, ядовитой.
Известен запорно-регулирующий прямоточный кран, содержащий корпус и размещенный в нем уплотнительный блок и стопорное устройство, при этом корпус выполнен составным, имеющим цилиндрическую и боковые поверхности, причем в цилиндрической поверхности выполнена радиальная прорезь, а в боковых - проходные отверстия для рабочей среды. Уплотнительный блок состоит из по меньшей мере двух упругих уплотнительных колец и пакета подвижного и неподвижного дисков с проходными отверстиями для рабочей среды, причем один из дисков установлен неподвижно, а другой - с возможностью поворота, приводное устройство выполнено в виде соединенного с поворотным диском кольцевого элемента с ручкой, проходящей наружу через радиальную прорезь, а стопорное устройство выполнено штифтовым (патент №2223433 МПК F16K 3/08). Недостатком данного крана является возможность контакта рабочей среды с приводным механизмом, недостаточная надежность, отсутствие безопасности при транспортировке пожаро- и взрывоопасной и ядовитой рабочей среды.
Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус, установленное в корпусе перпендикулярно к его продольной оси неподвижное седло с проходными окнами, контактирующий с седлом поворотный дисковый запорно-регулирующий золотник и узел передачи перестановочных усилий от устройства управления, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса (пат. №2042073, МПК F16K 3/08). Недостатком данного устройства является сложность конструкции, недостаточная надежность и герметичность механизма поворота запорно-регулирующего органа, особенно для агрессивных сред.
Известен магнитный клапан, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода рабочей среды, исполнительный орган, установленный перпендикулярно вертикальной оси корпуса, состоящий из неподвижного седла с проходными окнами и подвижного дискового запорного элемента с проходными окнами, узел передачи перестановочных усилий оси устройства управления в виде муфты с радиальной системой постоянных магнитов, при этом поворотный запорный элемент закреплен на торце ведомой полумуфты с радиальной системой постоянных магнитов, взаимодействующих с ведущей полумуфтой с радиальной системой постоянных магнитов, подвижно установленной с наружной стороны корпуса, соединенной с приводом (пат. US №5342025, МПК F16K 3/08 - прототип). Недостатком данного клапана является то, что контактное давление запорных дисковых элементов, а следовательно, и герметичность обеспечивается только при определенных условиях, гарантирующих герметичное поджатие друг к другу уплотнительных элементов затвора (золотника к седлу).
Технической задачей данной разработки является повышение безопасности, герметичности, надежности и долговечности работы запорно-регулирующего устройства при условии отсутствия контакта рабочей среды с приводным механизмом.
Данная задача решается с помощью конструкции запорно-регулирующего прямоточного клапана, содержащего корпус с патрубками ввода и вывода рабочей среды, неподвижного седла с проходными окнами, установленного соосно корпусу, и подвижного дискового запорно-регулирующего золотника, закрепленного на торце ведомой полумуфты с радиальной системой постоянных магнитов, соосной корпусу, взаимодействующей с ведущей полумуфтой с радиальной системой постоянных магнитов, подвижно установленной с наружной стороны корпуса, соединенной с приводом, при этом постоянные магниты полумуфт сдвинуты в осевом направлении относительно друг друга на величину, являющуюся расчетной и зависящей от диаметра арматуры, давления рабочей среды, что обеспечивает прижатие запорно-регулирующего золотника к седлу при отсутствии перепада давления. Использование муфты с радиальной системой постоянных магнитов в качестве узла передачи постановочных усилий обеспечивает полную внешнюю герметичность конструкции запорно-регулирующего прямоточного клапана, отсутствие контакта рабочей среды с приводным механизмом, особенно необходимые при транспортировке агрессивных сред. Наличие дополнительных магнитов на торцах ведомой и ведущей полумуфт с радиальной системой постоянных магнитов повышает осевую магнитную силу, прижимающую запорно-регулирующий золотник к седлу, и увеличивает передаваемый муфтой с радиальной системой постоянных магнитов крутящий момент.
На фиг.1 изображен запорно-регулирующий прямоточный клапан с открытым положением запорного органа в разрезе. На фиг.2 изображен запорно-регулирующий прямоточный клапан (клапан) с открытым положением запорного органа с дополнительными магнитами, расположенными на торцах полумуфт в разрезе.
Клапан состоит из корпуса 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, внутри которого установлено неподвижное седло 4 с проходными окнами 5, установленное соосно корпусу 1. Внутри корпуса 1 соосно ему установлена ведомая полумуфта 6 с радиальной системой постоянных магнитов в виде полого цилиндра с постоянными магнитами 7, на торце которой со стороны неподвижного седла 4 установлен подвижный запорно-регулирующий золотник 8 с такими же, как и у седла, проходными окнами 9. С наружной стороны корпуса 1 подвижно установлена ведущая полумуфта 10 с радиальной системой постоянных магнитов с постоянными магнитами 11, причем магниты 11 сдвинуты в осевом направлении в сторону седла относительно постоянных магнитов 7 на величину Δ так, что осевое усилие, возникающее при взаимодействии постоянных магнитов обеспечивает прижатие запорно-регулирующего золотника 8 к седлу 4. Ведущая полумуфта 10 с радиальной системой постоянных магнитов соединена с приводом 12 (в данном случае это штурвал). Выходной патрубок 3 присоединен к корпусу 1 с помощью болтов 13 через уплотнение 14.
В случае больших значений диаметра арматуры и малого давления рабочей среды (фиг.2) устанавливаются дополнительные магниты 7 и 11 с одной стороны на торцах ведомой 6 и ведущей 10 полумуфт, с помощью которых обеспечивается требуемое усилие прижатия запорно-регулирующего золотника 8 к седлу 4, увеличивается передаваемый муфтой с радиальной системой постоянных магнитов крутящий момент, величина которого зависит от количества магнитов и плеча магнитной силы, т.е. диаметра, на котором расположены магниты.
Клапан работает следующим образом. Для закрытия клапана с помощью привода 12 приводят во вращение ведущую полумуфту 10 с радиальной системой постоянных магнитов, магнитное поле которой приводит во вращение ведомую полумуфту 6 с радиальной системой постоянных магнитов, на торце которой закреплен подвижный дисковый запорно-регулирующий золотник 8. Угол поворота золотника 8 зависит от формы и размера окон 9 и 5 и ограничен механическими упорами (не показаны) на корпусе 1. При отсутствии перепада давления прижатие золотника 8 к седлу 4 обеспечивается магнитной силой, возникающей за счет смещения магнитов ведомой и ведущей полумуфт в осевом направлении на величину Δ, зависящую от диаметра арматуры и давления рабочей среды в ней. Клапан закрыт. Для открытия клапана необходимо повернуть привод 12 в противоположную сторону.
При больших диаметрах арматуры и малых значениях давления рабочей среды с целью обеспечения герметичности, надежности работы клапана устанавливаются дополнительные магниты 7 и 11 на торцах ведомой 6 и ведущей 10 полумуфт с одной стороны.
Конструкция данного запорно-регулирующего прямоточного клапана обеспечивает герметичность, отсутствие контакта рабочей среды с приводным механизмом, безопасную, надежную и долговечную его работу.
1. Запорно-регулирующий прямоточный клапан, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода рабочей среды, исполнительный орган, установленный перпендикулярно продольной оси корпуса, состоящий из неподвижного седла с проходными окнами и подвижного дискового запорно-регулирующего золотника, узел передачи перестановочных усилий от устройства управления в виде муфты с радиальной системой постоянных магнитов, при этом поворотный запорно-регулирующий золотник закреплен на торце ведомой полумуфты с радиальной системой постоянных магнитов, установленной соосно с корпусом и взаимодействующей с радиальной системой постоянных магнитов ведущей полумуфты, подвижно установленной с наружной стороны корпуса соосно с ним, соединенной с приводом, отличающийся тем, что радиальная система постоянных магнитов ведомой полумуфты сдвинута в осевом направлении относительно радиальной системы постоянных магнитов ведущей полумуфты на расчетную величину, зависящую от диаметра арматуры и давления рабочей среды.
2. Запорно-регулирующий прямоточный клапан по п.1, отличающийся тем, что муфта с радиальной системой постоянных магнитов имеет дополнительные постоянные магниты, расположенные с одной стороны на торцах ведущей и ведомой полумуфт.
