Осевой регулирующий клапан "игр"
Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для регулирования параметров потоков рабочих сред. Осевой регулирующий клапан «ИГР» содержит корпус, в котором размещены восемь равномерно расположенных по окружности проходного отверстия элементов дросселирования, имеющих в сечении, перпендикулярном оси проходного отверстия, форму равнобедренного треугольника с 90° вершиной, обращенной к оси проходного отверстия, четыре из которых неподвижны, а другие четыре подвижны и размещены между ними с возможностью перемещения в направлении оси проходного отверстия и величина перемещения равна катету треугольника неподвижного элемента дросселирования. Неподвижные элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия с плоскими в этом же направлении контактными поверхностями, пересекающимися в линию, параллельную оси проходного отверстия, а подвижные элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия и плоские параллельные поверхности в том же направлении шириной не менее плоских контактных поверхностей неподвижных элементов дросселирования и снабжены зубчатыми секторами, установленными эксцентрично относительно обтекаемых поверхностей, при этом максимальная величина эксцентриситета не превышает катета треугольника. Изобретение направлено на повышение надежности работы клапана. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для регулирования параметров потоков рабочих сред в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности.
Известна конструкция клапана регулирующего электроприводного типа КРЭ ООО фирма «Саратовгазприборавтоматика» (www.sgpa.ru), содержащего корпус с входным и выходным патрубками с проходным отверстием, с размещенными в нем по оси проходного отверстия на перемычках усеченным конусом и дросселирующей втулкой с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси проходного отверстия посредством червячного привода.
Недостаток известной конструкции заключается в повышенном гидросопротивлении проточной части клапана, а значит, пониженной эрозионной стойкости и надежности элементов дросселирования.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является регулирующий клапан «ИГР», содержащий корпус с входным и выходным патрубками, с проходным отверстием, в котором размещены восемь равномерно расположенных по окружности проходного отверстия элементов дросселирования, имеющих в сечении, перпендикулярном оси проходного отверстия, форму равнобедренного треугольника с 90° вершиной, обращенной к оси проходного отверстия, четыре из которых неподвижны, а другие четыре размещены между ними с возможностью перемещения в направлении оси проходного отверстия, уравновешены и снабжены приводом с ограничителями крайних положений перемещения и каналами в корпусе параллельно и перпендикулярно оси проходного отверстия, в которых размещены прямозубые рейки в зацеплении с удлиненной шестерней, расположенной в зоне пересечения каналов в полости корпуса глубиной менее диаметра шестерни на высоту ее зуба (см. патент RU 2537081 С1 кл. F16K 3/02).
Недостаток известной конструкции заключается в низкой надежности привода одновременного возвратно-поступательного перемещения реек, обусловленный эффектом заклинивания скользящего соединения приводной гайки и реек.
Задачей изобретения является повышение надежности работы клапана за счет устранения скользящего контакта в приводе, повышения обтекаемости элементов дросселирования, применения поворотной схемы перекрытия проходного отверстия клапана, упрощения конструктивной схемы привода и соответственно конструкции корпуса.
Поставленная задача достигается тем, что в осевом регулирующем клапане «ИГР», содержащем корпус с входным и выходным патрубками, с проходным отверстием, в котором размещены восемь равномерно расположенных по окружности проходного отверстия элементов дросселирования, имеющих в сечении, перпендикулярном оси проходного отверстия, форму равнобедренного треугольника с 90° вершиной, обращенной к оси проходного отверстия, четыре из которых неподвижны, а другие четыре подвижны и размещены между ними с возможностью перемещения в направлении оси проходного отверстия и величина перемещения равна катету треугольника неподвижного элемента дросселирования, снабженного приводом с ограничителями крайних положений перемещения, неподвижные элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия с плоскими в этом же направлении контактными поверхностями, пересекающимися в линию, параллельную оси проходного отверстия, а подвижные элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия и плоские параллельные поверхности в том же направлении шириной не менее плоских контактных поверхностей неподвижных элементов дросселирования и снабжены зубчатыми секторами, установленными эксцентрично относительно обтекаемых поверхностей, при этом максимальная величина эксцентриситета не превышает катета треугольника, кроме того:
- привод снабжен втулкой с резьбой на внешней поверхности и с кольцевыми канавками на внутренней поверхности, которые в осевом сечении имеют профиль зубьев рейки реечной передачи и находятся в зацеплении с зубчатыми секторами подвижных элементов дросселирования, и гайкой в корпусе для обеспечения возможности поступательного перемещения втулки вдоль оси проходного отверстия;
- подвижные элементы дросселирования выполнены в виде поворотных кулачков в пазах корпуса вдоль оси проходного отверстия на осях, перпендикулярных оси проходного отверстия;
- подвижные элементы дросселирования радиального перемещения снабжены пружинами сжатия для обеспечения постоянного контакта зубьев реечной передачи.
Сущность изобретения заключается в том, что управляющее усилие на подвижные элементы дросселирования одновременно передается с помощью зубчатой реечной передачи за счет эксцентрично установленных зубчатых секторов и специальной втулкой, выполняющей функцию рейки. Эксцентриситет составляет величину хода подвижного элемента дросселирования, равную катету равнобедренного треугольника в сечении.
На фиг. 1 показана форма неподвижного элемента дросселирования; на фиг. 2 - подвижный 10 элемент дросселирования радиального перемещения в положении клапана «открыто»; на фиг. 3 - сечение клапана вдоль оси проходного отверстия с подвижными элементами дросселирования в виде поворотных кулачков в положении клапана «открыто»; на фиг. 4 - сечение клапана вдоль оси проходного отверстия с подвижными элементами дросселирования радиального перемещения в положении клапана «закрыто»; на фиг. 5 - в качестве примера кинематическая схема рычажного привода подвижных элементов дросселирования в виде поворотных кулачков.
Осевой регулирующий клапан «ИГР» содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками полукорпусов 4, 5 с проходным отверстием 6 и с ограничителями крайних положений перемещения подвижных элементов дросселирования 7, 8. В проходном отверстии 6 размещены четыре неподвижных 9 и между ними четыре подвижных 10 элементов дросселирования с возможностью перемещения в направлении оси проходного отверстия 6. Неподвижные элементы дросселирования 9 имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия 6 с плоскими в этом же направлении контактными поверхностями 11, пересекающимися в линию, параллельную оси проходного отверстия 6. Подвижные 10 элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия, аналогичную неподвижным, и плоские параллельные поверхности 12 в том же направлении для контакта с плоскими контактными поверхностями 11 неподвижных элементов дросселирования не меньшей ширины. Подвижные 10 элементы дросселирования снабжены зубчатыми секторами 13, установленными эксцентрично относительно обтекаемых поверхностей, при этом максимальная величина эксцентриситета не превышает катета треугольника. Привод подвижных 10 элементов дросселирования снабжен втулкой 14 с резьбой на внешней поверхности и с кольцевыми канавками на внутренней поверхности, которые в осевом сечении имеют профиль зубьев рейки реечной передачи и находятся в зацеплении с зубчатыми секторами 13 подвижных 10 элементов дросселирования, и гайкой 15, размещенной в корпусе 1 между полукорпусами 4, 5 для обеспечения возможности поступательного перемещения втулки 14 вдоль оси проходного отверстия 6. Подвижные 10 элементы дросселирования выполнены в виде поворотных кулачков 16 в пазах 17 корпуса 1 вдоль оси проходного отверстия 6 на осях 18, перпендикулярных оси проходного отверстия 6. Подвижные 10 элементы дросселирования радиального перемещения снабжены пружинами сжатия 19 для обеспечения постоянного контакта зубьев зубчатого сектора 13 и втулки 14.
Осевой регулирующий клапан «ИГР» работает следующим образом.
Из положения регулирующего клапана «открыто» поворот гайки 15 приводит к осевому перемещению втулки 14, которая через реечную передачу одновременно поворачивает все четыре зубчатых сектора 13 подвижных 10 элементов дросселирования. Поворотное или радиальное перемещение подвижных 10 элементов дросселирования происходит при постоянном контакте их плоских параллельных поверхностей 12 с плоскими поверхностями 11 неподвижных 9 элементов дросселирования. Поворот или радиальное перемещение подвижных 10 элементов дросселирования на величину, не превышающую значения катета треугольника, изменяет проходное сечение клапана, т.е. выполняет регулирование протекающего потока. Перемещение, равное катету треугольника, соответствует положению клапана «закрыто». При этом все контактные поверхности подвижных 10 и неподвижных 9 элементов дросселирования являются плоскими необходимой для герметичного перекрытия клапана ширины. Обратный поворот гайки 15 через положения регулирования подвижных 10 элементов дросселирования приводит клапан в положение «открыто».
Осевой регулирующий клапан «ИГР» с поворотными элементами дросселирования в качестве примера может быть выполнен с рычажным (ползунно-рычажным и шарнирно-рычажным) приводом подвижных элементов дросселирования (см. фиг. 5).
Втулка 14 через шарнирно установленный ползун 20 соединена с жестко закрепленным на каждом поворотном кулачке 16 рычагом 21. Перемещение втулки 14 вдоль оси проходного отверстия 6 приводит к требуемому повороту кулачка 16.
В шарнирно-рычажном варианте втулка 14 шарнирно соединена с рычагом 22, который также шарнирно соединен с жестко закрепленным на каждом поворотном кулачке 16 рычагом 23. Требуемый поворот кулачка 16 также осуществляется перемещением втулки 14.
Повышению надежности заявляемого осевого регулирующего клапана «ИГР» и снижению его стоимости способствуют факторы, реализованные в предлагаемом техническом решении:
- Обтекаемая форма элементов дросселирования способствует снижению гидросопротивления проточной части клапана, а наличие на них плоских контактных поверхностей необходимой ширины обеспечивает плотный контакт элементов дросселирования как в процессе регулирования, так и в положении клапана «закрыто»;
- Эксцентрично установленные зубчатые сектора на подвижных элементах дросселирования в совокупности с поступательно перемещаемой втулкой, выполняющей функцию рейки реечной передачи одновременно для всех подвижных элементов дросселирования, позволяет обеспечивать точное и безынерционное изменение проходного сечения клапана;
- Наличие поворотных элементов дросселирования существенно снижает габаритные размеры и упрощает форму корпусной детали клапана;
- Применение зубчатых секторов в подвижных элементах дросселирования радиального перемещения позволяет устранить негативное скользящее соединение приводной гайки и реек привода подвижных элементов дросселирования.
При этом предлагаемое техническое решение может быть реализовано в регулирующих и запорно-регулирующих трубопроводных устройствах систем бытового водо-, газо- и теплоснабжения.
1. Осевой регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, с проходным отверстием, в котором размещены восемь равномерно расположенных по окружности проходного отверстия элементов дросселирования, имеющих в сечении перпендикулярном оси проходного отверстия форму равнобедренного треугольника с 90° вершиной, обращенной к оси проходного отверстия, четыре из которых неподвижны, а другие четыре подвижны и размещены между ними с возможностью перемещения в направлении оси проходного отверстия и величина перемещения равна катету треугольника неподвижного элемента дросселирования, снабженного приводом с ограничителями крайних положений перемещения, отличающийся тем, что неподвижные элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия с плоскими в этом же направлении контактными поверхностями, пересекающимися в линию, параллельную оси проходного отверстия, а подвижные элементы дросселирования имеют обтекаемую форму в направлении оси проходного отверстия и плоские параллельные поверхности в том же направлении шириной не менее плоских контактных поверхностей неподвижных элементов дросселирования и снабжены зубчатыми секторами, установленными эксцентрично относительно обтекаемых поверхностей, при этом максимальная величина эксцентриситета не превышает катета треугольника.
2. Осевой регулирующий клапан по п. 1, отличающийся тем, что привод снабжен втулкой с резьбой на внешней поверхности и с кольцевыми канавками на внутренней поверхности, которые в осевом сечении имеют профиль зубьев рейки реечной передачи и находятся в зацеплении с зубчатыми секторами подвижных элементов дросселирования, и гайкой в корпусе для обеспечения возможности поступательного перемещения втулки вдоль оси проходного отверстия.
3. Осевой регулирующий клапан по п. 1, отличающийся тем, что подвижные элементы дросселирования выполнены в виде поворотных кулачков в пазах корпуса вдоль оси проходного отверстия на осях, перпендикулярных оси проходного отверстия.
4. Осевой регулирующий клапан по п. 1, отличающийся тем, что подвижные элементы дросселирования радиального перемещения снабжены пружинами сжатия для обеспечения постоянного контакта зубьев реечной передачи.
