УПРАВЛЯЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F16K5/10 

Изобретение относится к арматуростроению.

Известен управляющий вентиль, содержащий корпус с входным и выходными каналами и расширением в средней части, в котором установлен запирающий элемент с приводным валом, расположенным эксцентрично уплотнению корпуса и уплотняющей поверхности указанного элемента [1]
К недостаткам указанного вентиля относятся значительный шум, кавитация и невысокая надежность.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является управляющий вентиль, содержащий корпус с входным и выходным каналами и расширением в средней части, в котором установлен запирающий элемент с приводным валом, расположенным эксцентрично уплотнению корпуса и уплотняющей поверхности указанного элемента, а в открытом положении вентиля между стенкой корпуса и запирающим элементом образован зазор для потока вокруг запирающего элемента, при этом основной проход упомянутого потока расположен в канале между внутренней поверхностью корпуса и верхним краем запирающего элемента [2]
Недостатком указанного вентиля являются его невысокие проточные свойства.

Задача изобретения состоит в улучшении проточных свойств вентиля, упрощении конструкции и повышении эффективности работы.

Этот технический результат достигается тем, что в известном управляющем вентиле на верхнем краю запирающего элемента выполнена удлиненная часть или выступ, по краю которых выполнен по меньшей мере один вырез, а на их наружной поверхности по меньшей мере один гребень, при этом на уплотняющей поверхности запирающего элемента может быть выполнен по меньшей мере один выступ, который обращен к потоку во входном канале в закрытом положении вентиля и к зазору для потока в его открытом положении, а каждый выступ на уплотняющей поверхности запирающего элемента выполнен не больше ровной поверхности упомянутого элемента.

На фиг. 1 представлен вентиль с разрезом в плане перпендикулярно поворотному валу; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 клапанный элемент со стороны закрывающей поверхности; на фиг. 4 запирающий элемент в направлении поворотного вала.

Вентиль состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Направление потока указано стрелкой В.

В средней части корпуса 1 образовано расширение 4, в котором установлен запирающей элемент 5 с приводным валом 6, расположенным эксцентрично уплотнению корпуса 7 и уплотняющей поверхности 8 запирающего элемента 5. В открытом положении вентиля между стенкой корпуса 1 и запирающим элементом 5 образован зазор для потока вокруг запирающего элемента 5, при этом основной проход упомянутого потока расположен в канале между внутренней поверхностью корпуса 1 и верхним краем запирающего элемента 5, на котором выполнена удлиненная часть или выступ 9. По краю удлиненной части или выступа выполнен по меньшей мере один вырез 10, а на наружной поверхности удлиненной части или выступа выполнен по меньшей мере, один гребень 11. На уплотняющей поверхности запирающего элемента выполнен по меньшей мере один выступ 12, обращенный к потоку во входном канале 2 в закрытом положении вентиля и зазору для потока в его открытом положении. Каждый выступ 12 на уплотняющей поверхности запирающего элемента 5 выполнен не больше ровной поверхности элемента 5.

Внутренняя поверхность корпуса 1 имеет такую форму, что поперечное сечение потока между внутренней поверхностью корпуса и запирающим элементом 5 изменяется, как функция открывания. Удлинение края запирающего элемента 5 может иметь зубчатую форму, так что струя делится на несколько небольших струй, при этом интенсивность струй уменьшается. В этом случае также уменьшаются шум и кавитация.

Формование основного прохода для потока предпочтительно осуществляется таким образом, чтобы общая площадь поперечного сечения потока определялась следующим уравнением:
A_vir= где N₁ коэффициент изменения качества;
μ коэффициент коррекции, который учитывает сужение потока и отверстия;
h относительное отверстие вентиля;
СV_f коэффициент пропускной способности полностью открытого вентиля;
А_р площадь поперечного сечения потока с входной стороны;
DP_f коэффициент, характеризующий трубопроводную сеть, участвующую в процессе;
DP_f=
Когда происходит изменение площади поперечного сечения потока по отношению к относительному открытию, следующее из этой формулы, регулируемость вентиля во всем диапазоне открывания улучшается, т.е. для регулировки используются все отверстия. С помощью формулы устанавливается, как должна изменяться площадь поперечного сечения потока в виде функции открывания, чтобы усиление, обеспечиваемое установленным вентилем, было постоянным. При этом имеет место линейная связь между потоком текущим через вентиль, установленный в трубопроводной сети и открыванием вентиля, когда принимаются во внимание потери давления в трубопроводной сети.

Вентиль работает следующим образом.

Приводной вал 6 расположен эксцентрично по отношению к центральной линии каналов 2 и 3 таким образом, что расстояние приводного вала 6 от половины корпуса, которая располагается на другой стороне плоскости, проходящей через центральную линию каналов 2 и 3 и параллельно валу 6, больше уплотняющей поверхности уплотнения 7. В закрытом положении запирающий элемент 5 располагается у уплотняющей поверхности уплотнения 7, в то время, как в открытом положении уплотняющая поверхность 8 запирающего элемента 5 находится на расстоянии от вышеуказанной половины корпуса. Таким образом, в открытом положении образуется канал для кругового потока вокруг запирающего элемента 5 со стороны уплотняющей поверхности 8 этого запирающего элемента и со стороны поворотного вала 6.

Назначение удлиненной части или выступа заключается в том, чтобы в начальной фазе открывания уменьшить площадь поперечного сечения канала для потока со стороны приводного вала. В удлиненной части 9 могут быть выполнены канавки 13. Направление канавок 13 такого, что в открытом положении они поперечны по отношению к направлению потока, тем самым образуя последовательное удлинение и дроссельные зоны в канале для потока со стороны указанной половины корпуса.

В открытом положении вентиля давление текучей среды создает цилиндрический момент, оказывающий влияние на запирающий элемент 5. На величину этого момента в вентиле может оказывать влияние форма наружной поверхности удлинения 9 запирающего элемента 5 посредством изменения направления. С наружной поверхности удлинения 9 в запирающем элементе в плоскости, перпендикулярной поворотному валу 6, направление плеча силы, которая создает момент, изменяется, а следовательно, величина момента также изменяется (фиг. 4). Поэтому при изготовлении вентиля может быть выбрано соответствующее направление наружной поверхности удлиненной части и таким образом может обеспечиваться действие момента.

Запирающим элементом может быть не только сферический сегмент или отрезок сегмента, но также и цилиндрический или конический сегмент или отрезок такого сегмента.

Канал для потока со стороны уплотняющей поверхности 8 запирающего элемента может быть создан не только посредством эксцентрично расположенного поворотного вала, но также и путем придания соответствующей формы внутренней поверхности расширения 4 в корпусе.

Выступы 12 в запирающем элементе не обязательны. Канавки 13 в удлиненной части 9 также могут не выполняться. Вырез или вырезы 10 в удлиненной части 9 могут быть заменены перфорацией либо вообще могут не выполняться. Чтобы создать расширение и дросселирующие зоны, вместо канавок и гребней могут быть использованы другие виды выступов и углублений.

Использование: в арматуростроении. Сущность изобретения: в средней части корпуса выполнено расширение, в котором установлен запирающий элемент с приводным валом. Вал расположен эксцентрично уплотнению корпуса и уплотняющей поверхности элемента. В открытом положении вентиля между стенкой корпуса и запирающим элементом образован зазор для потока вокруг элемента. Основной проход потока расположен в канале между внутренней поверхностью корпуса и верхним краем элемента, на котором выполнены удлиненная часть или выступ. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УПРАВЛЯЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ, содержащий корпус с входным и выходным каналами и расширением в средней части, в котором установлен запирающий элемент с приводным валом, расположенным эксцентрично уплотнению корпуса и уплотняющей поверхности указанного элемента, а в открытом положении вентиля между стенкой корпуса и запирающим элементом образован зазор для потока вокруг запирающего элемента, при этом основной проход упомянутого потока расположен в канале между внутренней поверхностью корпуса и верхним краем запирающего элемента, отличающийся тем, что на верхнем краю запирающего элемента выполнена удлиненная часть или выступ. 2. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что по краю удлиненной части или выступа выполнен, по меньшей мере, один вырез. 3. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности удлиненной части или выступа выполнен, по меньшей мере, один гребень. 4. Вентиль по пп.1 3, отличающийся тем, что на уплотняющей поверхности запирающего элемента выполнен, по меньшей мере, один выступ. 5. Вентиль по п.4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один выступ на уплотняющей поверхности запирающего элемента обращен к потоку во входном канале в закрытом положении вентиля и к зазору для потока в его открытом положении, а каждый выступ на уплотняющей поверхности запирающего элемента выполнен не больше ровной поверхности упомянутого элемента.