РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 1995 года по МПК G05D7/00 F16K5/00 F16K27/00 

Изобретение относится к области арматуростроения, а именно к регулирующим клапанам золотникового типа с профилированным окном, и может быть использовано в энергетическом и нефтеперерабатывающем машиностроении.

Известны регулирующие клапаны золотникового типа с проходным расположением входного и выходного патрубков, содержащие фасонный литой корпус, в котором закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенке которых выполнены профилированные окна между входным и выходным патрубками, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом подпоршневую и надпоршневую полости, сообщенные с выходным патрубком [1]
Недостатками известных регулирующих клапанов являются большие габаритные размеры, металлоемкость и вес, что обусловлено технологическим процессом изготовления литого корпуса.

Известны также регулирующие клапаны с угловым расположением входного и выходного патрубков, содержащие цилиндрический сварной корпус, в котором при помощи промежуточных колец закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенке которых друг против друга выполнены по два фасонных окна между входным и выходным патрубками, причем корпус, промежуточные кольца и наружная втулка образуют кольцевую полость подвода рабочей среды к фасонным окнам наружной втулки, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия [2]
Недостатками указанных регулирующих клапанов являются:
невозможность использования или недопустимые габаритные размеры в конструкциях, требующих проходного расположения входного и выходного патрубков корпуса;
большое гидравлическое сопротивление и низкая долговечность клапана при проходном расположении входного и выходного патрубков за счет значительной неравномерности эпюры скоростей движения и большого количества застойных зон рабочей среды в гидравлическом тракте клапана, что снижает коррозионную стойкость конструктивных элементов [Сосуды и трубопроводы высокого давления. Справочник. М. Машиностроение, 1990, с.221]
Целью изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления и повышение долговечности при сохранении минимальных габаритных размеров клапана за счет выравнивания скорости движения и уменьшения застойных зон рабочей среды в гидравлическом тракте при проходном расположении входного и выходного патрубков клапана.

Указанная цель достигается тем, что регулирующий клапан содержит цилиндрический корпус, в котором при помощи промежуточных колец закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенке которых друг против друга выполнены по два фасонных окна между входным и выходным патрубками, причем корпус, промежуточные кольца и наружная втулка образуют кольцевую полость подвода рабочей среды к фасонным окнам наружной втулки, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия, кроме того, со стороны, противоположной входному патрубку, снаружи корпуса установлена герметичная накладка в виде части цилиндра, образующая с цилиндрической поверхностью корпуса герметичный карман, сообщенный с одной стороны через отверстия в стенке корпуса с надпоршневой и подпоршневой полостями внутренней втулки, а с другой стороны через отверстие в накладке с выходным патрубком, размещенным соосно с входным патрубком, причем фасонные окна наружной втулки расположены вдоль оси от входного к выходному патрубку, а кольцевая полость подвода рабочей среды выполнена переменной ширины, для чего наружная втулка установлена в промежуточных кольцах с эксцентриситетом относительно оси цилиндрического корпуса в направлении к накладке.

На фиг. 1 представлен регулирующий клапан в закрытом положении, разрез; на фиг. 2 то же, сечение по А-А на фиг.1, показывающее смещение наружной и внутренней втулок с фасонными окнами относительно корпуса клапана.

Регулирующий клапан (фиг. 1,2) содержит цилиндрический корпус 1, в котором при помощи промежуточных колец 2 и 3 закреплена наружная втулка 4 и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка 5. В стенках втулок 4, 5 друг против друга выполнены по два фасонных окна 6 и 7 между входным 8 и выходным 9 патрубками, причем корпус 1, промежуточные кольца 2 и 3, наружная втулка 4 образуют кольцевую полость 10 подвода рабочей среды к фасонным окнам 6 наружной втулки 4, внутренняя втулка 5 выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки 4 в виде упругих колец 11 и 12 и соединенного с приводным штоком 13, выведенным при помощи подвижного уплотнения в виде резиновых колец 14 через крышку 15 наружу корпуса 1. Днище 16 поршня внутренней втулки 5 образует с корпусом 1 надпоршневую 17 и подпоршневую 18 полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия 19. Кроме того, со стороны, противоположной входному патрубку 8, снаружи корпуса 1 установлена герметичная накладка 20 в виде части цилиндра, образующая с цилиндрической поверхностью корпуса 1 герметичный карман 21, сообщенный с одной стороны через отверстия 22 в стенке корпуса 1 с надпоршневой 17 и подпоршневой 18 полостями внутренней втулки 5, а с другой стороны через отверстие 23 в накладке 20 с выходным патрубком 9, размещенным соосно с входным патрубком 8. Фасонные окна 6 наружной втулки 4 расположены вдоль оси от входного 8 к выходному 9 патрубку, а кольцевая полость 10 подвода рабочей среды выполнена переменной ширины, для чего наружная втулка 4 установлена в промежуточных кольцах 2 и 3 с эксцентриситетом "е" (фиг.2) относительно оси цилиндрического корпуса 1 в направлении к накладке 20. Корпус 1 имеет дно, например, в виде съемной крышки 24.

Работает регулирующий клапан следующим образом.

Рабочая среда под давлением подается через входной патрубок 8 и кольцевую полость 10 между корпусом 1 и промежуточными кольцами 2 и 3 к фасонным окнам 6 наружной втулки 4. От приводного штока 13 внутренняя втулка 5 поворачивается в положение, соответствующее заданному расходу рабочей среды, для чего фасонные окна 6 и 7 наружной 4 и внутренней 5 втулок образуют дросселирующий канал определенной величины. Далее поток рабочей среды попадает в подпоршневую полость 18 и через разгрузочные отверстия 19 в днище 16 поршня внутренней втулки 5 в надпоршневую 17 полость клапана, из которой через отверстия 22 в стенке корпуса 1 поступает в полость 21 и через отверстие 23 в накладке 20 подается в выходной патрубок 9. Поворотная часть клапана в основном разгружена от действия осевой силы за счет того, что надпоршневая 17 и подпоршневая 18 полости сообщены через разгрузочные отверстия 19. От осевых перемещений внутренняя втулка 5 со штоком 13 ограничена упругими кольцами 11 и 12, при этом остаточная осевая сила, обусловленная действием сил давления на площадь штока 13, воспринимается через внутреннюю втулку 5 упругим кольцом 12. Шток 13 герметизирован относительно крышки 15 при помощи подвижного уплотнения в виде двух резиновых колец 14, между которыми находится полость со смазкой.

Выполнение накладки 20 позволяет при минимальных габаритных размерах цилиндрического корпуса 1 обеспечить постоянство скоростей потока рабочей среды в гидравлическом тракте как до фасонных окон 6 и 7 наружной 4 и внутренней 5 втулок, так и после прохождения их потоком рабочей среды, что обеспечивает оптимальные значения гидравлического сопротивления клапана. Разделение потока рабочей среды и подача ее в выходной патрубок 9 как через подпоршневую 18, так и через надпоршневую 17 полость позволяет оптимизировать габаритные размеры клапана по высоте.

Установка наружной 4 и внутренней 5 втулок в промежуточных кольцах 2 и 3 с эксцентриситетом "е" относительно оси цилиндрического корпуса 1 в направлении к накладке 20 обеспечивает более равномерные скорости натекания рабочей среды из входного патрубка 8 в дросселирующие окна 6 наружной втулки 4, расположенные друг напротив друга и вдоль оси от входного 8 к выходному 9 патрубку регулирующего клапана. Это уменьшает количество застойных зон в гидравлическом тракте, приводящих к интенсивной коррозии, особенно в условиях агрессивной рабочей среды, и следовательно, повышает долговечность конструкции в целом.

Возможные скопления загрязнений в полостях регулирующего клапана удаляются путем снятия крышки 24 корпуса 1.

Такое выполнение регулирующего клапана при оптимальных габаритных размерах и весе позволяет обеспечить минимальные потери давления в гидравлическом тракте, а также повысить долговечность устройства.

Изобретение относится к области арматуростроения. Сущность изобретения: регулирующий клапан содержит цилиндрический корпус, в котором закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота внутренняя втулка, в стенках которых выполнены фасонные окна, причем корпус и наружная втулка образуют кольцевую полость подвода рабочей среды к фасонным окнам, внутренняя втулка выполнена в виде поршня и соединена с приводным штоком, днище поршня образует с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия, кроме того, со стороны, противоположной входному патрубку, снаружи корпуса установлена герметичная накладка, образующая карман, сообщающийся через отверстия в стенке корпуса с надпоршневой и подпоршневой полостями и через отверстие в накладке - с выходным патрубком, размещенным соосно с входным патрубком, а кольцевая полость подвода выполнена переменной ширины, для чего наружная втулка установлена с эксцентриситетом относительно оси корпуса в направлении к накладке. 2 ил.

РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН, содержащий цилиндрический корпус, в котором при помощи промежуточных колец закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенках которых друг против друга выполнены по два фасонных окна между входным и выходным патрубками, причем корпус, промежуточные кольца и наружная втулка образуют кольцевую полость подвода рабочей среды к фасонным окнам наружной втулки, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия, отличающийся тем, что со стороны, противоположной входному патрубку, снаружи корпуса установлена герметичная накладка в виде части цилиндра, образующая с цилиндрической поверхностью корпуса герметичный карман, соединенный с одной стороны отверстиями в стенке корпуса с надпоршневой и подпоршневой полостями внутренней втулки, а с другой стороны отверстием в накладке с выходным патрубком, размещенным соосно с входным патрубком, причем фасонные окна наружной втулки расположены вдоль оси от входного к выходному патрубку, а кольцевая полость подвода рабочей среды выполнена переменной ширины, для чего наружная втулка установлена в промежуточных кольцах с эксцентриситетом относительно оси цилиндрического корпуса в направлении к накладке.