Осевой регулирующий клапан

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам прямоточного типа. Прямоточный регулирующий клапан содержит внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку. Соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки. Один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления. Изобретение направлено на обеспечение надежной работы осевого регулирующего клапана и предотвращение кавитационного разрушения его элементов. 4 ил.

 

Предлагаемое 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.

Известен прямоточный регулирующий клапан DN 100 - 1800 PN 10 - 160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf - С. 15], содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.

Недостатком данного клапана является возникновение кавитации, приводящее к разрушению его элементов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является осевой регулирующий клапан [Патент РФ №2727278, МПК F16K 1/12, F16K 3/24, F16К 47/14, опубл. 21.07.2020, БИ №21], содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые. Отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах.

Недостатками данного клапана является возникновение кавитации, приводящее к разрушению его элементов.

Задачей данного изобретения является создание осевого регулирующего клапана, обладающего высокой надежностью и предотвращающего возникновение кавитации и кавитационного разрушения его элементов.

Поставленная задача достигается тем, что в осевом регулирующем клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах.

Отличительными признаками предлагаемого осевого клапана является то, что соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки, причем один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления.

На фиг. 1 изображена схема осевого регулирующего клапана.

На фиг. 2 показано положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при полностью открытом клапане.

На фиг. 3 представлено положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при частично открытом клапане.

На фиг. 4 показано положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при полностью закрытом клапане.

На фиг. 2 - фиг. 4 схемы показаны в увеличенном масштабе.

Осевой регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр 5, соосно которому установлен запирающий орган 6. На поверхности перфорированного цилиндра 5 выполнены отверстия 7, а на поверхности запирающего органа 6 - отверстия 8. Запирающий орган 6 соединен с реечным приводом 9 при помощи штока 10. В выходном фланце 4 установлена расширительная втулка 11. С целью обеспечения запирающему органу возможности поворота вокруг своей оси концевой участок штока 10 установлен в полости внутреннего корпуса 2 при помощи подшипника 12, а в зоне выходного фланца за счет цилиндрического выступа, выполненного в расширительной втулке 11. Для осуществления поворота запирающего органа на поверхности штока 10 и реечного привода 9 выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы 13 и 14.

Соосно запирающему органу 6, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий 8 в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент 15. Боковая поверхность цилиндрического элемента 15 выполнена из сетки, причем один его край прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа 6, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки 11 при помощи подвижного крепления 16.

Осевой регулирующий клапан работает следующим образом.

Жидкость поступает через входной фланец 3 в полость между внутренней поверхностью внешнего корпуса 1 и наружной поверхностью внутреннего корпуса 2, обтекает внутренний корпус и направляется через отверстия 7 и 8 в перфорированном цилиндре 5 и запирающем органе 6 и сквозь боковую поверхность цилиндрического элемента 15 к выходному фланцу 4.

При полностью открытом клапане запирающий орган 6 повернут относительно перфорированного цилиндра таким образом, что проходное сечение, образованное отверстиями 8 и 7, имеет максимальную площадь.

При полностью закрытом клапане отверстия 7 полностью закрыты поверхностью запирающего органа 6.

Для осуществления поворота запирающего органа 6 относительно своей оси на поверхности штока 10 и реечного привода 9 выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы 13 и 14. Это обеспечивает поворот запирающего органа 6 при вертикальном перемещении реечного привода 9. При этом концевой участок штока 10 установлен в полости внутреннего корпуса 2 при помощи подшипника 12, а в зоне выходного фланца крепится за счет цилиндрического выступа (упирается в его поверхность), выполненного в расширительной втулке 11.

За счет увеличенного угла поворота запирающего органа 6 и специальной формы отверстий 7 в перфорированном цилиндре 5 и отверстий 8 в запирающем органе 6 удается обеспечить высокую точность регулирования расхода и широкий диапазон регулирования. Этому также способствует то, что отверстия 7 в перфорированном цилиндре 5 выполнены в виде прямоугольных окон, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра 5, а отверстия 8 в запирающем органе 6 имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам отверстий 7 (прямоугольных окон) в соответствующих рядах.

За счет того что длина больших сторон отверстий 7 уменьшается в рядах от выходного фланца 4 к внутреннему корпусу 2, а меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, в начале открытия происходит перекрытие только ближних к выходному фланцу 4 отверстий 7 и отверстий 8 в запирающем органе 6, имеющих форму равнобедренных треугольников, то есть жидкость проходит только через проходные сечения при перекрытии ближних к выходному фланцу 4 отверстий 7 и отверстий 8 в запирающем органе 6.

Выполнение отверстий 8 в запирающем органе 6 в виде равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам отверстий 7 в соответствующих рядах, позволяет обеспечить плавное открытие проходного сечения от минимального до максимального значения, что обеспечивает широкий диапазон регулирования.

Длина больших сторон отверстий 7 уменьшается в рядах от выходного фланца 4 к внутреннему корпусу 2, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, поэтому удается обеспечить последовательное открытие проходных сечений от ближнего к выходному фланцу 4 ряда к последующим. Это позволяет обеспечивать большой диапазон регулирования.

С целью снижения интенсивности кавитации соосно запирающему органу 6, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий 8 в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент 15, боковая поверхность которого выполнена из сетки. При прохождении потоков жидкости через сетку происходит деление потока на струи (один из наиболее эффективных способов борьбы с кавитацией) и разрушение образованных кавитационных пузырей на более мелкие с последующим их схлопыванием в центральной части клапана, то есть на удалении от стенок и поверхностей. Наличие сетки на цилиндрическом элементе 15 предотвращает также вынос кавитационных пузырей из центральной части клапана к поверхностям его деталей. Таким образом, размещение цилиндрического элемента 15, боковая поверхность которого выполнена из сетки, позволяет снизить как интенсивность кавитации, так и уменьшить ее негативное воздействие (разрушение) на внутренние элементы клапана.

Для фиксации цилиндрического элемента 15 в необходимом положении один его край прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа 6, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки 11 при помощи подвижного крепления 16, которое позволяет ему перемещаться при температурных деформациях.

Предлагаемая конструкция осевого регулирующего клапана позволяет обеспечить надежную его работу и предотвратить кавитационное разрушение его элементов.

Осевой регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах, отличающийся тем, что соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки, причем один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления.