ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК F16K3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к промышленной трубопроводной арматуре.

Существующие в промышленном обиходе запорно-регулирующие устройства не отвечают предъявленным им требованиям, они часто выходят из строя, держат лишь небольшие давления, в результате чего энергоблоки ТЭЦ и ГРЭС имеют множество лишних (байспасных) труб, а с ними множество лишних кранов-задвижек, заслонок, клапанов.

В настоящее время получают распространение дисковые запорно-регулирующие устройства, как наиболее надежные и перспективные, но проблема гарантированного снятия трения с рабочих поверхностей запорных дисков полностью не решена.

В качестве прототипа принято устройство по патенту Великобритании N 2136544, кл. F 16 К 3/08, 1984, состоящее из трех основных дисков с проходными отверстиями, установленных в корпусе, средний из которых поворотный.

К недостаткам конструкции можно отнести истирание элементов конструкции на высоких давлениях напорной среды и отсутствие быстродействия устройства.

Задачей изобретения является полное снятие трения с запорного элемента с обеспечением быстродействия устройства, т.е. сделать трубопроводную арматуру компактной для высоких давлений напорной среды.

Указанная задача достигается следующим образом.

В корпусе с входным и выходным патрубками между седел с проходными отверстиями установлен основной запорный золотник, а между седлами входного патрубка дополнительный золотник с перепускными отверстиями с конусом на входе среды.

Золотники по оси потока через отверстие в седле жестко соединены между собой валиком-сервоприводом, связаны с рычагом управления и помещены с щелевыми зазорами между седел.

Указанные золотники снабжены дополнительными выдвижными дисками с перепускными и центральными отверстиями, периферийными цилиндрическими выступами и размещены в соответствующей выемке и гнездах золотников.

Кроме того, в золотниках выполнены центральные гнезда, в которых установлены пружины разжатия золотников с дисками, а на торцевой поверхности золотников, обращенной к патрубку, выполнены радиальные канавки, соединяющие их центральные гнезда с периферийными гнездами и перепускными отверстиями.

Между дополнительным диском на входе среды и центральным седлом установлен серийный упорный подшипник, образующий тонкий щелевой зазор между ними, для сообщения с напорной средой полости основного золотника в положении "закрыто".

Между дополнительным диском золотника и седлом на выходе среды установлен отжимной подшипник, состоящий из двух колец, между которыми через 72 или 120^o, в зависимости от количества проходных отверстий в устройстве, размещены элементы качения шарики с подрессоренными посадочными местами под шарики в положении "закрыто".

Одно кольцо, снабженное горизонтальной беговой дорожкой, закреплено в дополнительном диске, а другое с беговой дорожкой, состоящей из двух участков: горизонтального длинного и короткого наклонного под каждый шарик, между которыми с возможностью взаимодействия с шариками установлены рессоры, закреплено в седле.

В рычаге управления выполнены осевой и поперечный каналы и образована полость, соединенная радиальным кадилом с центральным гнездом основного золотника. В осевом канале рычага установлен подпружиненный толкатель, взаимодействующий с размещенным в полости поршнем с перепускным каналом, а в корпусе выполнен сегментный паз на длину поворота рычага управления и канал, соединяющий выходной патрубок с сегментным пазом и расположенный напротив поперечного канала рычага.

В сегментном пазу установлена нагруженная пружиной вставка с обратным пластинчатым клапаном, установленным с возможностью перекрытия поперечного канала рычага, а в плоскости рычага выполнена замкнутая канавка для прохода напорной среды до положения "частично открыто".

Вывод напорной среды с запорного элемента осуществляется кнопкой на рычаге управления.

Конструкция устройства позволяет устанавливать подшипники по периферии дополнительных дисков золотников, а шарики отжимного подшипника также заключить в сепаратор.

Устройство выполнимо с цельными золотниками.

Указанное устройство изображено на фиг.1, 2 и 3 в положении "открыто".

В разъемном корпусе 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками выполнены неподвижные седла 4, 5, 6 с проходными отверстиями 7. Между седлом 6 выходного патрубка 3 и седлом 5 установлен дисковый поворотный золотник 8, а между седлом 4 входного патрубка 2 и седлом 5 дополнительный золотник 9 с выполненными в нем проходными отверстиями с конусом на входе среды. Оба золотника 8 и 9 по оси потока, через отверстие 10, выполненное в седле 5, сблокированы между собой цилиндрическим валиком 11, жестко связаны с рычагом управления 12 и помещены с щелевым зазором 13 между седлами 4, 5 и 6.

Золотники 8 и 9 снабжены дополнительными выдвижными дисками 14 и 15 с центральными отверстиями 16, установленными в цилиндрической выемке 17, выполненной в теле золотника 8 и 9. Диски 14 и 15 снабжены периферийными выступами 18, размещенными в периферийных гнездах 19 золотников 8, 9.

Кроме того, в золотниках 8 и 9 выполнены центральные гнезда 20 и 21, в которых установлены пружины разжатия 22 и 23 таким образом, что между торцевой поверхностью 24 цилиндрической выемки 17 и подвижным диском 14 и 15 образован торцевой зазор 25. На торцевой поверхности 24 выполнены радиальные канавки 26, соединяющие полость центрального гнезда 20 и 21 с перепускными отверстиями 27 и гнездами 19, выполненными в теле золотников 8 и 9. В дисках 14 и 15 выполнены перепускные отверстия 28.

Между дополнительным диском 15 и неподвижным седлом 5 установлен упорный подшипник 29 с таким расчетом, чтобы между указанным диском и седлом сохранялся тонкий щелевой зазор 30 для сообщения напорной среды с полостью основного золотника 8 в положении "закрыто".

Между диском 14 и седлом 6 установлен отжимной подшипник 31, состоящий из двух колец 32 и 33, между которыми через 72 или 120^o размещены шарики 34 с подрессоренными посадочными местами под шарики в положении "закрыто". Кольцо 33 снабжено горизонтальной беговое дорожкой 35, закреплено в диске 14, а кольцо 32 с беговой дорожкой 36, состоящей из двух участков: горизонтального длинного и короткого наклонного, между которыми с возможностью взаимодействия с шариками 34 установлены реccоры 37, закреплено в седле 6.

В рычаге управления 12 выполнены осевой 38 и поперечный 39 каналы и образована полость 40, соединенная радиальным каналом 41 с центральным гнездом 20 золотника 8. В осевом канале 38 рычага управления 12 установлен подпружиненный толкатель 42, который взаимодействует с размещенным в полости 40 поршнем 43 с перепускным каналом 44. В корпусе 1 выполнен сегментный паз 45 на длину поворота рычага 12 и канал 46, соединяющий выходной патрубок 3 с сегментным пазом 45 и расположенный напротив поперечного канала 39 рычага управления 12. В сегментном пазу 45 установлена нагруженная пружиной 47 вставка 48 с обратным клапаном 49, установленным с возможностью перекрытия поперечного канала 39 рычага, а в плоскости рычага выполнена замкнутая канавка 50 для прохода среды до положения "частично открыто".

Вывод среды с запорного элемента осуществляется кнопкой 51 рычага 12.

Описываемое устройство работает следующим образом.

В положении "закрыто" рабочая среда, воздействуя на торцевую поверхность золотника 8 и 9, отжимает их от седла 4 и 5, преодолевая усилие пружин 22 и 23.

По пропускным окнам 27 дополнительного золотника 9 и щелевому зазору 30, образованному упорным подшипником 29, напорная среда заполняет внутреннее пространство как дополнительного золотника 9, так и основного 8, поступая в последний через торцевой зазор между седлом 5 и золотником. Далее напорная среда через проходные отверстия золотника 8 и радиальные канавки 26 заполняет внутреннее пространство между цилиндрической выемкой 17 золотника 8 и герметизирующим диском 14. Золотники 8 и 9 под воздействием рабочее среды перемещаются в осевом направлении к входному патрубку 2 и прижимаются к седлам 4 и 5.

Поршень 43 в полости 40 рычага управления 12 перекрывает поперечный канал 39. Обратный клапан 49 силой пружины перекрывает канал 46 в корпусе 1. Шарики 34 обжимного подшипника находятся на рессорах 37, обеспечивая плотность герметизирующего диска 14 с седлом 6.

Для поворота рычага в положение "открыто" прежде необходимо произвести сброс давления напорной среды с герметизирующего диска 14, что обеспечивается нажатием на толкатель 42 через кнопку, выполненную в рычаге 12. Поршень 43 открывает перепускной канал 44, и среда через радиальный канал 41, перепускной канал 44 поршня 43, отжимая обратный клапан 43, устремляется по каналу 46 в выходной патрубок 3, обеспечивая сброс давления из внутренней полости золотника 8.

Шарики 34 отжимного подшипника выталкиваются рессорами 37 из своих посадочных мест и выходят при повороте рычага 12 на твердую горизонтальную беговую дорожку, обеспечивая легкость поворота золотников обеих камер.

Вывешенность напорной средой дополнительного золотника 9, препятствующего отжиму золотника 8 от седла 5, щелевые зазоры 13, образующие почти глухие гидроцилиндры по периферии седел 5 и 6, также препятствующие отжиму золотника 8 от седла 5 в момент сброса давления с герметизирующего диска 14, а также щелевой зазор 30 между двумя камерами, дозирующий количество поступления напорной среды во вторую камеру устройства в момент сброса давления с герметизирующего диска, позволяют применять устройство не только для воды, но и пара, газа за счет разницы количества поступаемой и сбрасываемой среды.

При повороте рычага 12 в положение "открыто" пропускные отверстия золотников и седел совмещаются и среда беспрепятственно проходит через устройство.

Гнезда и щелевые зазоры золотников образуют систему гидроцилиндров-демпферов, гасящих гидроудар. ЫЫЫ2

Использование: в арматуростроении. Сущность изобретения: применение основного дискового поворотного золотника и дополнительного, установленных в корпусе между седлами. Золотники сблокированы по оси потока. В них и в их седлах выполнены проходные отверстия. Золотники снабжены пружинами разжатия основного и дополнительного дисков соответственно. По периферии дисков выполнены цилиндрические выступы. Выступы расположены в гнездах, выполненных в теле золотников. Между герметизирующим диском и седлом выходного патрубка установлен отжимной подшипник. Между дополнительным диском и соответствующим седлом установлен упорный подшипник, образующий щелевой зазор для сообщения напорной среды через проходные отверстия седла с полостью золотника. В рычаге привода выполнены осевой и поперечный каналы, образована полость, снабженная поршнем с перепускным каналом и подпружиненным толкателем. Толкатель установлен в осевом канале с возможностью взаимодействия с поршнем. В корпусе выполнены канал вывода среды и сегментный паз. В сегментном пазу установлена подпружиненная вставка с обратным клапаном. Клапан установлен с возможностью перекрытия поперечного канала. Радиальный канал основного золотника соединен с его центральным гнездом. В полости рычага на уровне поперечного канала выполнена канавка для прохода среды в момент сброса давления с золотника и движения рычага от положения "закрыто" до положения "частично открыто". 3 ил.

Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и основной дисковый поворотный золотник с перепускными отверстиями, размещенный между двумя неподвижными седлами с проходными отверстиями и жестко связанный с рычагом управления, отличающееся тем, что оно снабжено отжимным и упорным подшипниками, дополнительным дисковым поворотным золотником с перепускными отверстиями, подвижными дисками с проходными окнами и периферийными выступами, а также дополнительным седлом, причем дополнительный золотник соосно расположен и жестко связан с основным дисковым поворотным золотником, при этом оба золотника установлены с осевыми зазорами относительно седел и в них со стороны, обращенной к выходному патрубку, выполнены цилиндрические выемки с центральными и периферийными гнездами, причем в выемках с торцевыми зазорами установлены подвижные диски, выступы которых размещены в упомянутых периферийных гнездах, в центральных гнездах соосно отверстиям подвижных дисков установлены пружины сжатия, а между подвижным диском дополнительного золотника и седлом размещен упомянутый упорный подшипник, образующий щелевой зазор между седлом и подвижным диском, кроме того на торцевой поверхности выемки каждого золотника выполнены радиальные канавки, соединяющие центральные гнезда и полости периферийных гнезд с перепускными отверстиями золотников, причем отжимной подшипник выполнен из двух колец с рессорами, беговыми дорожками и шариками, расположенными между ними, и размещен между подвижным диском осевого золотника и седлом выходного патрубка, при этом одно из колец отжимного подшипника установлено на подвижном диске и выполнено с горизонтальной беговой дорожкой, а другое кольцо установлено на неподвижном седле выходного патрубка и выполнено с беговой дорожкой, состоящей из чередующихся горизонтальных и наклонных участков, а упомянутые рессоры расположены между наклонными участками с возможностью взаимодействия с шариками, кроме того в рычаге управления выполнены осевой и поперечный каналы и образована полость, соединенная радиальным каналом с центральным гнездом основного золотника и снабженная поршнем с каналом и подпружиненным толкателем с кнопкой управления, расположенным в осевом канале рычага с возможностью взаимодействия с поршнем, перекрывающим поперечный канал рычага, при этом на поверхности рычага на уровне его поперечного канала выполнена канавка для прохода среды во время перемещения рычага из положения "закрыто" в положение "частично открыто", кроме того в корпусе выполнены сегментный паз и канал, соединяющий выходной патрубок с сегментным пазом, снабженным подпружиненной вставкой с обратным клапаном, установленным с возможностью перекрытия поперечного канала рычага, при этом перепускные отверстия дополнительного золотника, обращенные к входному патрубку, выполнены конусной формы.