Прямоточный клапан
Владельцы патента RU 2645103:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") (RU)
Изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов. Прямоточный клапан содержит внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма. Запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку, коническая часть которой установлена со стороны выходного патрубка, при этом внутренняя поверхность обечайки взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра, который выполнен закрытым с одного торца, а в боковых частях - с поверхностью внутреннего корпуса, причем на внутренней поверхности обечайки, в зоне ее цилиндрической части размещены радиальные перегородки, соединенные с реечным механизмом. Предлагаемый прямоточный клапан имеет сравнительно простую конструкцию, позволяет существенно разгрузить запирающее устройство, снизить нагрузки на привод и уменьшить турбулентность. 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначена для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.
Известен прямоточный клапан прямоточный регулирующий клапан фирмы Mokveld [http://www.mokveldm.com/ / attachments/article 10/1-1.pdf], содержащий внешний и внутренний корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, запирающее устройство, представляющее собой поршень с приводом поступательного движения, выполненного в виде реечного механизма.
Недостатками данного клапана являются увеличенные размеры и сложность внутренней полости из-за размещения преобразователя вращательного движения в поступательное кривошипно-шатунного типа, а также сложность конструкции, возникновение турбулентных течений и кавитации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный клапан [Патент DE 102013108940 А1 МПК F16K 31/12], содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, отверстия в котором размещены кольцевыми рядами, запирающее устройство с приводом поступательного движения, запирающее устройство представляет собой обечайку, при этом внутренняя поверхность обечайки взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра, который выполнен закрытым с одного торца, а в боковых частях - с поверхностью внутреннего корпуса.
К недостаткам данного клапана следует отнести сложность конструкции, возникновение турбулентных течений и кавитации.
Задачей данного изобретения является создание прямоточного клапана относительно простой конструкции, имеющего относительно невысокую турбулизацию потока и кавитацию.
Поставленная задача достигается тем, что в прямоточном клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, отверстия в котором размещены кольцевыми рядами, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, запирающее устройство представляет собой обечайку, при этом внутренняя поверхность обечайки взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра, который выполнен закрытым с одного торца, а в боковых частях - с поверхностью внутреннего корпуса, внешняя поверхность обечайки выполнена в виде двух частей цилиндрической и криволинейной, при этом цилиндрическая часть контактирует с поверхностью внутреннего корпуса, а на криволинейной части выполнены продольные ручьи криволинейного поперечного сечения, продольные оси которых параллельны продольной оси клапана, а ширина и глубина увеличивается к краю обечайки, причем количество ручьев равно числу отверстий в рядах перфорированного полого цилиндра.
На фиг. 1 изображена схема прямоточного клапана. На фиг. 2 показан разрез А-А. На фиг 3 изображен вид Б. На фиг. 4 показан вид В. На фиг. 5 приведен вид Д.
Прямоточный клапан содержит внешний корпус 1, входной и выходной патрубки 2 и 3 соответственно, фланцы 4 и 5, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра 6, с отверстиями 7. Запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку 8. С целью снижения гидродинамического сопротивления перемещению внешняя поверхность обечайки 8 выполнена в виде двух частей цилиндрической и криволинейной. Цилиндрическая часть обечайки контактирует с поверхностью внутреннего корпуса 10. Для снижения турбулизации потока на криволинейной части обечайки выполнены продольные ручьи 11 криволинейного поперечного сечения, ширина и глубина которых увеличивается к краю обечайки.
Это также позволяет направить поток непосредственно к отверстиям в перфорированном полом цилиндре.
Количество ручьев равно числу отверстий в рядах перфорированного полого цилиндра. С целью снижения нагруженности привода на внутренней поверхности обечайки, в зоне ее цилиндрической части размещены радиальные перегородки 12, соединенные в центральной части при помощи штока 13 с реечным механизмом 9. Это позволяет соединить полости внутреннего корпуса, изменяющиеся в объеме при перемещении обечайки.
Прямоточный клапан работает следующим образом.
В полностью открытом положении (крайнее левое положение обечайки 8, при котором открыты все отверстия 7 в перфорированном полом цилиндре 6) жидкость поступает во внутренний объем внешнего корпуса 1 через входной патрубок 2. Далее поток проходит вдоль клапана, обтекая внутренний корпус 10, и направляется к отверстиям 7 перфорированного полого цилиндра 6. Проходя через них, жидкость попадает в выходной патрубок 3.
Процесс регулирования в данном клапане осуществляется путем перекрытия отверстий 7 перфорированного цилиндра 6 поступательно движущейся обечайкой 8, внутренняя поверхность которой взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра 6 и при перемещении открывает (движение влево) или закрывает (движение вправо) отверстия 7.
Закрытие всех отверстий 7 обечайкой 8 соответствует полностью закрытому клапану (крайнему правому положению обечайки 8).
Промежуточные положения обечайки 8 соответствуют частичному перекрытию отверстий 7 (часть отверстий открыта, часть закрыта обечайкой).
С целью снижения турбулентности и кавитационных эффектов внешняя поверхность обечайки выполнена в виде двух частей цилиндрической и криволинейной, при этом цилиндрическая часть контактирует с поверхностью внутреннего корпуса, а на криволинейной части выполнены продольные ручьи, продольные оси которых параллельны продольной оси клапана, а ширина и глубина увеличивается к краю обечайки.
Наличие криволинейной части способствует плавному направлению потока к отверстиям 7 в перфорированном полом цилиндре 6, причем количество ручьев равно числу отверстий в рядах перфорированного полого цилиндра. Это способствует снижению турбулизации потока.
Увеличение ширины и глубины продольных ручьев к краю обечайки позволяет также снизить турбулизацию потока за счет формирования устойчивых течений в зоне перехода с криволинейной части обечайки 8 в отверстия 7 перфорированного полого цилиндра 6. при этом кавитационные пузыри, образующиеся во внутренней полости перфорированного полого цилиндра, направляются в центральную зону потока и при схлопывании не разрушают поверхности деталей клапана.
Выполнение продольных осей ручьев параллельными продольной оси клапана, а поперечного сечения криволинейной формы формирует устойчивое осевое течение жидкости и практически исключает возникновение боковых течений.
Предлагаемый прямоточный клапан имеет сравнительно простую конструкцию, позволяет уменьшить турбулентность потока и снизить кавитационные эффекты.
Прямоточный клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, отверстия в котором размещены кольцевыми рядами, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, запирающее устройство представляет собой обечайку, при этом внутренняя поверхность обечайки взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра, который выполнен закрытым с одного торца, а в боковых частях - с поверхностью внутреннего корпуса, отличающийся тем, что внешняя поверхность обечайки выполнена в виде двух частей цилиндрической и криволинейной, при этом цилиндрическая часть контактирует с поверхностью внутреннего корпуса, а на криволинейной части выполнены продольные ручьи криволинейного поперечного сечения, продольные оси которых параллельны продольной оси клапана, а ширина и глубина увеличивается к краю обечайки, причем количество ручьев равно числу отверстий в рядах перфорированного полого цилиндра.
