Регулирующий клапан
Владельцы патента RU 2779081:
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. Регулирующий клапан содержит внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, плунжер с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину, расположенную в зоне выходного патрубка, а другим в кольцевую впадину в плунжере, причем в поперечном сечении проволока пружины имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ и впадину треугольной формы. Соосно цилиндрической пружине сжатия, внутри нее, установлен цилиндр с отверстиями в виде расположенных параллельно его оси продольных прорезей, прикрепленный одним торцом к плунжеру, причем длина перфорированного цилиндра больше длины цилиндрической пружины сжатия в свободном состоянии. Изобретение направлено на снижение кавитации за счет эффективного деления потока на струи. 3 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 регулирующий клапан DN 100 - 1800 PN 10 - 160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf страница 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.
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, высокая нагруженность и сопротивление движению запирающего устройства, а также повышенные нагрузки в приводе и возникновение кавитации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, плунжер с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину, расположенную в зоне выходного патрубка, а другим в кольцевую впадину в плунжере, причем в поперечном сечении проволока пружины имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ и впадину треугольной формы [Патент РФ №2681871, МПК F16K 1/12; F16K 1/34; F16K 47/04, опубл. 13.03.2019, БИ №8].
К недостаткам данного клапана следует отнести возникновение кавитации, вызванное неэффективным делением потока на струи.
Задачей данного изобретения является создание регулирующего клапана позволяющего эффективно делить поток на струи, с целью предотвращения возникновения кавитации.
Поставленная задача достигается тем, что в регулирующем клапане содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, плунжер с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину, расположенную в зоне выходного патрубка, а другим в кольцевую впадину в плунжере, причем в поперечном сечении проволока пружины имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ и впадину треугольной формы,
Отличительными конструктивными особенностями предлагаемого регулируемого клапана является то, что соосно цилиндрической пружине сжатия, внутри нее, установлен цилиндр с отверстиями в виде расположенных параллельно его оси продольных прорезей, прикрепленный одним торцом к плунжеру, причем длина перфорированного цилиндра больше длины цилиндрической пружины сжатия в свободном состоянии.
На фиг. 1 изображена схема регулирующего клапана (пружина показана схематически).
На фиг. 2 показан разрез А-А.
На фиг. 3 изображено поперечное сечение проволоки пружины.
Регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 патрубки с фланцами 5 и 6 соответственно, плунжер 7 с приводом поступательного движения в виде реечного механизма 8. Делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия 9, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину 10, расположенную в зоне выходного патрубка 4, а другим в кольцевую впадину 11 в плунжере 7. В поперечном сечении проволока пружины 9 имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ 12 и впадину 13 треугольной формы.
Соосно цилиндрической пружине сжатия 9, внутри нее, установлен цилиндр 14 с отверстиями 15 в виде расположенных параллельно его оси продольных прорезей. Цилиндр 14 прикреплен одним торцом к плунжеру 7. Длина перфорированного цилиндра 14 больше длины цилиндрической пружины сжатия 9 в свободном состоянии.
Регулирующий клапан работает следующим образом.
При полностью или частично открытом клапане (пружина не сжата) жидкость поступает во внутренний объем внешнего корпуса 1 через входной 3 патрубок, обтекает внутренний корпус 2 и проходит между витками пружины 9, а далее через отверстия 15 в установленном внутри нее, цилиндре 14. За счет того, что отверстия 15 выполнены в виде расположенных параллельно его оси продольных прорезей происходит интенсивное деление потока на струи. Необходимо отметить, что процесс деления потока на струи происходит в две стадии: при прохождении жидкости между витками пружины и при прохождении через отверстия 15. При этом, формируемые при прохождении между витками пружины 9 струи дробятся на более мелкие при прохождении через отверстия 15. Такой способ деления потока на струи позволяет эффективно предотвращать возникновение кавитации.
За счет того, что цилиндр 14 прикреплен одним торцом к плунжеру 7, а его длина больше длины цилиндрической пружины сжатия 9 в свободном состоянии, взаимодействие потока с отверстиями 15 происходит при всех положениях плунжера 7.
Далее жидкость направляется к выходному патрубку 4 и поступает в трубопровод.
При закрытом клапане пружина 9 находится в сжатом положении, зазоры между ее витками отсутствуют.
Деформация пружины осуществляется путем прямолинейного перемещения плунжера 7, приводимого в движение от реечного механизма 8, при этом цилиндр 14 перемещается вместе с плунжером 7.
Благодаря тому, что в поперечном сечении проволока пружины 9 имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ 12 и впадину 13 треугольной формы при ее сжатии в процессе закрытия клапана исключается протекание жидкости между витками. Это обеспечивается тем, что в процессе деформации впадины 13 и выступы 12 соседних витков входят друг в друга и надежно перекрывают поток. Кроме того, наличие выступов и впадин способствует изменению формы зазоров между витками пружины в процессе ее деформации и позволяет эффективно управлять процессом регулирования на начальных фазах открытия клапана, где имеет место наиболее сильный перепад давлений и возникновение кавитации. Треугольная форма выступов и впадин препятствует турбулизации потока в зазорах между витками пружины, изменяет его направление и наиболее эффективно устраняет возникновение кавитации.
Предлагаемый прямоточный регулирующий клапан позволяет эффективно снижать кавитацию за счет эффективного деления потока на струи.
Регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, плунжер с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину, расположенную в зоне выходного патрубка, а другим в кольцевую впадину в плунжере, причем в поперечном сечении проволока пружины имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ и впадину треугольной формы, отличающийся тем, что соосно цилиндрической пружине сжатия, внутри нее, установлен цилиндр с отверстиями в виде расположенных параллельно его оси продольных прорезей, прикрепленный одним торцом к плунжеру, причем длина перфорированного цилиндра больше длины цилиндрической пружины сжатия в свободном состоянии.
