РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2000 года по МПК F16K39/04 

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано в клапанах для регулирования больших расходов и перепадов давлений жидкой и газообразной сред в различных технологических линиях ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, в частности, для питания водой паровых котлов.

Известен самоуплотняющийся дисковый клапан с разгрузкой, содержащий корпус с расположенным в нем седлом и дисковым запорным регулирующим органом, взаимодействующим с седлом и связанным через шпиндель, установленный в подшипниковых опорах, с разгруженным плунжером, размещенным в камере и образующим своими торцевыми поверхностями с внутренними поверхностями камеры полости, сообщенные со сливной и напорной частями трубопровода, причем разгрузочный плунжер с противоположных концов снабжен тарелями, а между тарелями и подшипниковыми опорами попарно на шарнирах установлены разноплечие рычаги с возможностью взаимодействия короткими плечами с упомянутыми тарелями, а длинными плечами - с подшипниковыми опорами (SU 1733810, A1, кл. F 16 K 39/04, 1992 г.)
Недостатком известного клапана является сложный и громоздкий механизм разгрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулирующий клапан, содержащий прямоточный корпус, напорный и сливной патрубки, расположенные в корпусе седло и поворотный дисковый золотник с периферийными отверстиями в них, сообщающими при их совмещении напорную и сливную полости корпуса, и воспринимающий давление среды силовой элемент, причем золотник связан со шпинделем привода и снабжен втулкой, соединенной с ним гальтелеобразным профилем (SU 987257, A, кл. F 16 K 39/00, 1983 г.).

Недостатком известной конструкции является недостаточно надежная работа клапана при высоких перепадах давления рабочей среды.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков за счет более рациональной компоновки силового элемента с основными узлами клапана, а также более эффективное расположение активных площадей клапана.

Технический результат изобретения достигается тем, что в регулирующем клапане, содержащем прямоточный корпус, напорный и сливной патрубки, расположенные в корпусе седло и поворотный дисковый золотник с периферийными отверстиями в них, сообщающими при их совмещении напорную и сливную полости корпуса, и воспринимающий давление среды силовой элемент, причем золотник связан со шпинделем привода и снабжен втулкой, соединенной с ним гальтелеобразным профилем, силовой элемент выполнен в виде мембраны с жестким центром, закрепленной по периферии между торцами втулки золотника и шпинделя, активные площади полок гальтелеобразного профиля выполнены равновеликими, а жесткий центр мембраны расположен внутри втулки золотника с возможностью передачи силового воздействия среды на корпус клапана через опорный шток, пропущенный через центральные отверстия, выполненные в седле и золотнике.

Кроме этого, седло может быть установлено на открытом торце стакана, размещенного в корпусе между напорной и сливной полостями и замкнутого днищем на корпус, причем стакан со стороны сливного патрубка выполнен с насадком, входящим в сливной патрубок и соединяющим сливную полость со сливным патрубком.

Кроме этого, между жестким центром мембраны и опорным штоком могут быть установлены тела качения.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен регулирующий клапан в разрезе,
на фиг.2 - узел по фиг. 1.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.

Регулирующий клапан содержит прямоточный корпус 1, напорный 2 и сливной 3 патрубки, расположенные в корпусе 1, седло 4, поворотный дисковый золотник 5. В седле 4 и дисковом золотнике 5 выполнены периферийные отверстия 6 и 7 соответственно. Отверстия 6 и 7 при их совмещении сообщают напорную 8 и сливную 9 полости корпуса 1. Дисковый золотник 5 снабжен втулкой 10, соединенной с ним гальтелеобразным профилем. Активные площади 11 и 12 гальтелеобразного профиля выполнены равновеликими. Золотник 5 связан со шпинделем 13 привода 14 через воспринимающий давление среды силовой элемент, который выполнен в виде мембраны 15 с жестким центром 16. По периферии мембрана 15 закреплена между торцом 17 втулки 10 и торцом 18 шпинделя 13. Жесткий центр 16 мембраны 15 расположен внутри втулки 10 золотника 5 с возможностью передачи силового воздействия среды на корпус 1 клапана через опорный шток 19, пропущенный через выполненные в седле 4 и золотнике 5 центральные отверстия 20 и 21 соответственно. При этом седло 4 установлено на открытом торце стакана 22, который размещен в корпусе 1 между напорной 8 и сливной 9 полостями и замкнут своим днищем 23 на корпус 1. Стакан 22 со стороны сливного патрубка 3 выполнен с насадком 24, который входит своим концом в сливной патрубок 3 и соединяет сливную полость 9 со сливным патрубком 3. Между жестким центром 16 мембраны 15 и опорным штоком 19 установлены тела качения 25, уменьшающие усилие при повороте дискового золотника 5.

Шпиндель 13 уплотнен относительно крышки 26 корпуса 1 сальниковым узлом, состоящим из камеры 27, сальниковой набивки 28, нажимной втулки 29, нажимной крышки сальника 30. Затяжка сальника осуществляется откидными шарнирными болтами 31. В качестве набивки используются современные уплотнительные материалы из расширенного графита, исключающие протечки рабочей среды в течение всего срока эксплуатации клапана. В конструкции регулирующего клапана применяется бесфланцевое соединение крышки 26 с корпусом 1. Крышка 26 размещена внутри корпуса 1 и установлена в расточке, выполненной в горловине корпуса 1, и удерживается в ней разрезными кольцами 32, входящими в кольцевой паз корпуса 1. Герметизация соединения обеспечивается сальниковым уплотнением с мягкой набивкой 33.

Регулирующий клапан работает следующим образом.

Регулируемая рабочая среда под давлением P₁ поступает через напорный патрубок 2 в напорную полость 8 корпуса 1 клапана и выходит в сливную полость 9 с давлением P₂ через каналы, образующиеся при совпадении отверстий 6 в седле 4 с отверстиями 7 дискового золотника 5. Поворотом последнего вокруг своей оси с помощью шпинделя 13 можно изменять площадь сечения этих каналов, чем обеспечивается регулирование расхода рабочей среды. В закрытом положении клапана золотник 5 полностью перекрывает отверстие 6 в седле 4, при этом большая часть усилия от давления P₁, через жесткий центр мембраны 16, опорный шток 19 и стакан 22 замыкается на корпус 1, а активные площади 11 и 12 полок гальтелеобразного профиля в силу их равновеликости в распределении усилий не участвуют. В начале открытия клапана активная площадь 11 уменьшается, что приводит к уменьшению усилия прижима золотника к седлу, т.е. к его разгрузке.

Использование в клапане дискового золотника позволяет использовать клапан на загрязненной рабочей среде, т.к. регулирующая кромка работает как "нож". Установка в прямоточном корпусе стакана, который может быть изготовлен из эрозионно-стойкой стали, позволяет разбить высокоскоростные струи рабочей среды на мелкие брызги и устранить эффект размыва стенок сливного патрубка.

Гидравлическая разгрузка золотника позволяет использовать клапан при высоких перепадах давления рабочей среды.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно регулирующей, и предназначено для использования в различных технологических линиях ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, в частности в системах регулирования уровня конденсата пара в ПВД и ПНД системы регенерации турбоустановок. Регулирующий клапан содержит прямоточный корпус, напорный и сливной патрубки, расположенные в корпусе седло и поворотный дисковый золотник с периферийными отверстиями в них и воспринимающий давление среды силовой элемент. Указанные отверстия сообщают при их совмещении напорную и сливную полости корпуса. Золотник связан со шпинделем привода и снабжен втулкой, соединенной с ним гальтелеобразным профилем. Силовой элемент выполнен в виде мембраны с жестким центром. Мембрана закреплена по периферии между торцами втулки золотника и шпинделя. Активные площади полок гальтелеобразного профиля выполнены равновеликими. Жесткий центр мембраны расположен внутри втулки золотника с возможностью передачи силового воздействия среды на корпус клапана через опорный шток. Шток пропущен через выполненные в седле и золотнике центральные отверстия. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы и точности регулирования клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулирующий клапан, содержащий прямоточный корпус, напорный и сливной патрубки, расположенные в корпусе седло и поворотный дисковый золотник с периферийными отверстиями в них, сообщающими при их совмещении напорную и сливную полости корпуса, и воспринимающий давление среды силовой элемент, причем золотник связан со шпинделем привода и снабжен втулкой, соединенной с ним гальтелеобразным профилем, отличающийся тем, что силовой элемент выполнен в виде мембраны с жестким центром, закрепленной по периферии между торцами втулки золотника и шпинделя, активные площади полок гальтелеобразного профиля выполнены равновеликими, а жесткий центр мембраны расположен внутри втулки золотника с возможностью передачи силового воздействия среды на корпус клапана через опорный шток, пропущенный через центральные отверстия, выполненные в седле и золотнике. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что седло установлено на открытом торце стакана, размещенного в корпусе между напорной и сливной полостями и замкнутого днищем на корпус, причем стакан со стороны сливного патрубка выполнен с насадком, входящим в сливной патрубок и соединяющим сливную полость со сливным патрубком. 3. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что между жестким центром мембраны и опорным штоком установлены тела качения.