КЛАПАН ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ Российский патент 2001 года по МПК F16K31/04 

Изобретение относится к области клапанов для подачи газа, например для турбокомпрессоростроения (в частности, для систем регулирования турбинных двигателей).

Известны регулирующие клапаны с электроприводом и запорные клапаны с электро- и электромагнитным приводами (см., например, кн. Д.Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков "Справочник конструктора трубопроводной арматуры". Л.: Машиностроение, ЛО, 1987 г., стр. 122...139, стр. 148...154).

Известны запорные и регулирующие клапаны, управляемые пневматическими сервомоторами с силовыми пружинами, постоянно действующими на закрытие (см., например, книгу: К.А. Тельнов и др. "Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом". Л.: Недра, ЛО, 1983 г., стр. 36...41).

Известен вакуумный аварийный клапан, в корпусе которого установлены подпружиненный запорный орган и связанный с электроприводом ходовой винт из двух частей, соединенных между собой с помощью шарикового фиксатора с электромагнитной защелкой (см. SU N 870834 A 07.10.81 F 16 K 31/02) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы турбинных двигателей (в частности, путем повышения надежности, точности и быстродействия применяемых в их системах регулирования запорных и регулирующих клапанов).

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются корпус, запорный плунжер, электромагнит, силовая пружина, ходовой винт, ходовая гайка и электродвигатель, при этом силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцем оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную, а другим торцем оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцем оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную, а другим торцем оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана.

На чертеже схематично изображен клапан запорно-регулирующий, разрез.

В корпусе 1 клапана установлены седло 2 и запорный плунжер 3 со штоком 4. На верхнем фланце корпуса 1 установлены сальниковой узел 5 и стойка 6 с втулкой 7. На стойке 6 закреплен электродвигатель 8. На валу 9 электродвигателя 8 с помощью шпоночного (или иного) соединения в подшипниках 10, которые оперты на втулку 7, гайкой 11 закреплен ходовой винт 12. В стойке 6 расположен электромагнит 13, состоящий из корпуса 14, в котором встроена обмотка 15, и якоря 16. Над корпусом 14 расположен подводящий провод 17. В торце корпуса 14 установлена жестко связанная с ним (или выполненная за одно целое с ним) ходовая гайка 18. Внутри корпуса 14 электромагнита 13 расположена силовая пружина 19, а снаружи укреплена шпонка 20. На стойке 6 расположен датчик положения 21.

Работает клапан запорно-регулирующий следующим образом. Управляется клапан по командам из системы агрегатной автоматики турбинного двигателя и в соответствии с сигналами датчика положения 21. Для того чтобы открыть клапан запорно-регулирующий (т.е. поднять запорный плунжер 3 вверх) необходимо подать напряжение на электродвигатель 8 и подать команду на вращение вала 9 электродвигателя 8 и связанного с ним винта 12 в сторону опускания ходовой гайки 18 и, следовательно, корпуса 14 вниз до соприкосновения корпуса 13 с якорем 16, находящимся под действием силовой пружины 19 в нижнем положении. После соприкосновения корпуса 14 с якорем 16 следует подача напряжения в обмотку 15, происходит замыкание силовых магнитных линий корпуса 14 и якоря 16 и можно поднимать электродвигателем 8 посредством ходового винта 12, ходовой гайки 18, корпуса 14, якоря 16 и штока 4 запорный плунжер 3 вверх. Следует подчеркнуть, что при включении электромагнита 13 корпус 14 и якорь 16 образуют единую жесткую конструкцию, усилие силовой пружины 19 при этом не передается на ходовой винт 12 и вал 9 электродвигателя 8, вращая винт 12, должен преодолевать только сопротивление силы трения и от перепада давлений газа, что чрезвычайно важно при использовании клапана в качестве регулирующего.

В случае получения аварийного сигнала на остановку турбинного двигателя, прекращается подача тока в обмотку 15, происходит размыкание силовых магнитных линий, под действием пружины 19 якорь 16 открывается от корпуса 14 и вместе со штоком 4 и плунжером 3 быстро опускается вниз до упора плунжера 3 в седло 2. На закрытие плунжера действует (с какого-то момента) также перепад давлений газа. После закрытия плунжера 3 возможно также создание дополнительного усилия на нем путем включения электродвигателя 8 на ход винта 12 вниз (в пределах его хода), то есть при выключении (размыкании) электромагнита 13 не происходит одновременно выключения электродвигателя 8 (по току), а наоборот он получает импульс на движение винта 12 в сторону закрытия до крайнего нижнего положения корпуса 14, гайкой 18 сильнее (относительно положения, при котором произошло аварийное закрытие) сжимая пружину 19 и создавая тем самым большее усилие на плунжере 3 (обеспечивая большее контактное давление на его запорных кромках). Это актуально при работе клапана в качестве стопорного. Если происходит закрытие клапана, используемого в качестве регулирующего, электродвигателем без выключения электромагнита, то при посадке плунжера 3 в седло 2 не образуется жесткого упора для электродвигателя 8, так как шток 4 остается неподвижным, а корпус 14 и якорь 16 имеют возможность под действием винта 12 двигаться вниз, сжимая пружины 19, за счет зазора между якорем 16 и сальниковым узлом 5. Шпонка 20 необходима для организации поступательного движения корпуса 14 электромагнита 13 и в качестве носителя для датчика положения 21 клапана.

Клапан запорно-регулирующий предназначен для подачи газа в турбокомпрессоростроении, в частности для систем регулирования турбинных двигателей. Клапан запорно-регулирующий содержит корпус, запорный плунжер, электромагнит, силовую пружину, ходовой винт, ходовую гайку и электродвигатель. При этом силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцом оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную. А другим торцом силовая пружина оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана. Изобретение позволяет повысить надежность работы, точность и быстродействие клапана. 1 ил.

Клапан запорно-регулирующий, содержащий корпус, запорный плунжер, электромагнит, силовую пружину, ходовой винт, ходовую гайку и электродвигатель, отличающийся тем, что силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцом оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную, а другим торцом оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана.