РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 1995 года по МПК F16K1/12 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к регулирующим клапанам для питательных магистралей паровых котлов, и может быть использовано в любой области техники при регулировании расхода рабочего тела.

Известно запорно-регулирующее устройство, в котором во входном патрубке установлена цилиндрическая втулка, соединенная ребрами с подвижным штоком и взаимодействующая при перемещении с коническим днищем [1].

Недостатками данного устройства являются отсутствие гидродинамической разгрузки исполнительного органа, потребность в значительном крутящем моменте на приводном валике, низкая надежность функционирования, так как зазоры в трущихся парах находятся под общим перепадом давления, срабатываемым в дросселирующем элементе устройства, и наличие значительного протока рабочей среды через них увеличивает возможность попадания в зазор посторонних частиц, имеющих место в рабочей среде.

Наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, входной и выходной полостями, гидравлически разгруженный запорный орган в виде полого плунжера, кинематически связанного с приводным зубчатым валиком, пружину, нагружающую запорный орган, причем полость установки пружины изолирована от входной полости и сообщена с выходной [2].

Такое устройство позволяет снизить усилие на приводном валике, однако не в полной мере разгружает исполнительный орган. Этот недостаток особенно существенен в случае высоковязкой рабочей среды, когда усилия, необходимые для перемещения плунжера, возрастают из-за увеличения сил трения.

Изобретение предназначено для обеспечения дополнительной гидравлической разгрузки запорного органа и повышения надежности. При его осуществлении уменьшается крутящий момент на приводном валике за счет того, что предлагаемое техническое решение позволяет взаимно компенсировать динамические воздействия на переднюю и заднюю части плунжера, возникающие при неизбежных протечках рабочей среды в пружинную полость. Для повышения надежности функционирования устройства и снижения сил трения введены фильтрование и подогрев рабочей среды.

Указанная задача решается тем, что в регулирующем клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, входной и выходной полостями, гидравлически разгруженный запорный орган в виде полого плунжера, кинематически связанного с приводным зубчатым валиком, пружину, нагружающую запорный орган, причем полость, в которой размещена пружина, изолирована от входной полости и сообщена с выходной, согласно изобретению запорный орган выполнен трубчатым с внутренними фасками на концах, образующими кромки, ширина которых на обоих концах одинакова, а фаски выполнены с равными углами, причем полость, в которой размещен приводной валик, соединена гидролинией с входной полостью и в указанной линии установлены фильтр и нагревательный элемент.

Полученный при осуществлении изобретения технический результат, а именно дополнительная гидравлическая разгрузка исполнительного органа и повышение надежности, достигается за счет того, что введенная в клапан конструкция плунжера обеспечивает обтекание его кромок рабочей средой практически с одинаковыми скоростями, что при равных их ширине и углах скоса уравновешивает плунжер от гидродинамических сил, снижая нагрузку на приводной валик. Подвод в зазор между плунжером и направляющей поверхностью отфильтрованной чистой подогретой рабочей среды не только повышает надежность функционирования клапана, но и снижает силы вязкостного трения в подвижнных элементах. Наличие отдельной магистрали подвода рабочей среды позволяет подвести к зазору в плунжерной паре промывочную среду при регламентных работах и увеличить вследствие этого ресурс клапана.

На фиг.1 изображен предлагаемый регулирующий клапан в разрезе; где 1 - корпус, 2 - плунжер, 3 - приводной валик, 4 - магистраль, 5 - фильтр, 6 - нагревательный элемент; на фиг.2 показан узел I на фиг.1, где δ - ширина кромок плунжера, α - углы скоса.

В центральном теле корпуса 1 установлен подпружиненный плунжер 2, кинематически связанный с приводным валиком 3. Полость установки валика 3 изолирована от проточной части клапана и соединена с его входом магистралью 4, на которой установлены фильтр 5 и нагревательный элемент 6. При проведении регламентных работ к магистрали 4 может быть подведена промывочная среда.

Работает регулирующий клапан следующим образом.

При повороте приводного валика 3 изменяется положение плунжера 2, а следовательно, и величина дросселирующего зазора, что вызывает изменение расхода в соответствии с требуемой характеристикой.

Ширина δ кромок плунжера в предлагаемой конструкции одинакова с обеих сторон, при этом кромки имеют равные углы скоса α, что обеспечивает дополнительную гидродинамическую разгрузку плунжера вследствие уравновешивания сил давления, действующих с разных сторон на равные кольцевые площади. Это снижает нагрузку со стороны потока на плунжер, следствием чего является уменьшение требуемого крутящего момента на приводном валике.

Подвод в полость установки приводного валика отфильтрованной чистой рабочей среды исключает попадание в зазор плунжер-направляющая поверхность возможных посторонних частиц размерами, способными нарушить работоспособность клапана. Наличие нагревательного элемента снижает вязкость рабочего тела, например мазута, и усилия трения при перемещении плунжера, а наличие отдельной подводящей магистрали 4 позволяет осуществить подвод промывочной среды при регламентных работах и повысить ресурс работы устройства.

Таким образом, применение предложенного регулирующего клапана снижает величину требуемого крутящего момента на приводном валике и повышает надежность функционирования устройства.

Использование: для питательных магистралей паровых котлов. Сущность изобретения: гидравлически разгруженный запорный орган в виде полого плунжера кинематически связан с приводным зубчатым валиком. Полость, в которой размещена пружина, нагружающая запорный орган, изолирована от входной полости и сообщена с выходной. Запорный орган выполнен трубчатым с внутренними фасками на концах, образующими кромки. Ширина кромок на обоих концах одинакова. Фаски выполнены с равными углами. Полость, в которой размещен валик, соединена гидролинией с входной полостью. В гидролинии установлены фильтр и нагревательный элемент. 2 ил.

РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, входной и выходной полостями, гидравлически разгруженный запорный орган в виде полого плунжера, кинематически связанного с приводным зубчатым валиком, пружину, нагружающую запорный орган, причем полость, в которой размещена пружина, изолирована от входной полости и сообщена с выходной, отличающийся тем, что запорный орган выполнен трубчатым с внутренними фасками на концах, образующими кромки, ширина которых на обоих концах одинакова, а фаски выполнены с равными углами, причем полость, в которой размещен приводной валик, соединена гидролинией с входной полостью и в указанной линии установлены фильтр и нагревательный элемент.