РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2002 года по МПК G05D7/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, к средствам для регулирования расхода среды и может быть использовано преимущественно в схемах регенерации паровых турбин энергоблоков ТЭС и АЭС, например, для регулирования уровня воды в поверхностных подогревателях (ПВД, ПНД, СПП).

Известны регулирующие поворотные клапаны, используемые для регулирования уровня конденсата в теплообменных аппаратах, содержащие корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, сообщенные соответственно с полостью входного и выходного патрубков корпуса (см. "Арматура энергетическая для ТЭС и АЭС", отраслевой: каталог 12-81, М., 1981, рис. 125, стр. 160 и рис. 126, стр. 162, а также а.с. N 1043403, кл. F 23 D 3/4).

При повороте внутренней втулки изменяется положение фасонных окон относительно прямоугольных и соответствующее проходное сечение для регулируемой среды.

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, при этом конец наружной поверхности внутренней втулки выполнен конусным, а разность диаметров начала и конца конусности не менее разности величин, максимально возможных упругих деформаций в этих сечениях. (А.c. СССР N 1667017, МКИ G 05 D 7/00).

Недостатками известного клапана является его пониженная надежность и ограниченная пропускная способность. Для обеспечения пропуска требуемого расхода воды, необходимо обеспечить зазор между наружной втулкой и корпусом. Это приводит к увеличению диаметра корпуса, увеличению деформации под воздействием перепада давления среды, достигающего максимальной величины при пусковых режимах. Возникающая при этом овальность внутренней и наружной втулок приводит к уменьшению зазора между ними, и как следствие - к заклиниванию.

К заклиниванию клапана приводит попадание сварочного грата, окалины и т. п. в зазор между втулками (особенно при максимальных расходах среды) и накапливание его в зазоре. Поэтому опасность заклинивания не устраняется, даже если зазор подобран заведомо больше максимально возможной деформации внутренней втулки.

Попытка повысить надежность работы клапана за счет еще большего увеличения зазора между наружной и внутренней втулками приводит к большим нерегулируемым протечкам в закрытом положении (30-35% номинального расхода).

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус с установленной в нем наружной втулкой с окнами и расположенную в ней соосно и укрепленную на приводном валу внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, сообщающиеся с входным и выходным патрубками корпуса, при этом ось наружной и внутренней втулок смещена относительно оси корпуса в противоположную сторону от входного патрубка. (А.c. СССР N 2040037, МПК G 05 D 7/00 - прототип).

Недостатком известного клапана является неприспособленность работы на вскипающей воде или пароводяной смеси. При установке такого клапана на линии слива конденсата, близкого к насыщению, при большом перепаде давления между аппаратами (например, между ПВД) большая часть этого перепада давления срабатывается именно на регулирующем клапане, происходит вскипание воды, что приводит к увеличению скорости среды, а это в свою очередь приводит к эрозионному износу клапана. Многочисленные опыты и наблюдения за эрозионным разрушением гидравлических машин показали зависимость эрозии от скорости потока: ΔЭ ~ W^6-8 (cм. B.Я. Kapeлин. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах. - М.: Машиностроение, 1975, с. 235).

В результате эрозионного разрушения клапана изменяется профиль проходного сечения канала, изменяется характеристика клапана и, следовательно, ухудшается качество регулирования уровня воды в вышестоящем аппарате.

Предлагаемый клапан позволяет повысить надежность работы путем укрепления выходного отверстия кольцом жесткости, что позволяет также снизить эрозионный износ клапана при регулировании уровня воды, близкой к насыщению.

Предложен регулирующий клапан, включающий корпус с установленной в нем наружной втулкой с окнами и расположенную в ней и укрепленную на приводном валу внутреннюю втулку, в которой выполнены окна, сообщающиеся с входным и выходным патрубками корпуса. В выходном отверстии клапана установлено кольцо жесткости, при этом величина отношения площади проходного сечения клапана F_кл к площади проходного сечения кольца жесткости F_к находится в пределах от 1,2 до 1,6.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Регулирующий клапан содержит корпус 1 с фланцем 2, закрепленным шпильками 3 и герметизированной прокладкой 4. Корпус 1 снабжен входным 5 и выходным 6 патрубками для подачи и отвода дросселируемого потока воды и закреплен на присоединенных к патрубкам 5 и 6 трубопроводах в горизонтальном положения. Соосно с корпусом 1 (со смещением оси относительно корпуса) установлена наружная втулка 7, жестко соединенная с корпусом при помощи колец 8 и 9, образующая совместно с ними кольцевую полость 10.

В наружной втулке 7 выполнены два симметрично расположенных прямоугольных окна 11. Внутренняя втулка 12 выполнена в виде пустотелого поршня, жестко связанного с приводным валом 13 при помощи шпонки 14 и гаек 15 и 16. Во внутренней втулке 12 выполнено два фасонных окна 17, развернутых друг относительно друга вокруг оси втулки на 180^o и сообщенные с входным 5 и выходным 6 патрубками корпуса. Приводной вал 13 выведен наружу клапана через радиальную опору 18, сальник 19 и крышку 20 сальника, смонтированную на шпильке 21.

На квадратном хвостовике 22 вала закреплена рукоятка 23, связанная с приводом клапана. В боковой стенке внутренней втулки 12 выполнены разгрузочные отверстия 24. Между наружной поверхностью внутренней втулки 12 и внутренней поверхностью наружной втулки 7 предусмотрен радиальный зазор "б", выбираемый минимальным по условиям изготовления и обеспечения возможности вращения без заклинивания.

В выходном отверстии расположено кольцо жесткости 25, предотвращающее деформацию наружной втулки и изменение зазора "б", возникающих за счет перепада давлений, а также снижающее эрозионный износ клапана при регулировании уровня воды, близкой к насыщению.

Клапан работает следующим образом.

Рабочая среда, в данном случае вода, близкая к насыщению, под давлением подается через входной патрубок 5 в кольцевую полость 10, откуда через два прямоугольных окна 11 наружной втулки 7 и открытую часть фасонных окон 17 внутренней втулки 12 попадает во внутреннюю полость клапана и далее через выходной патрубок 6 подается в отводной трубопровод. Поворотная часть клапана разгружена от восприятия нагрузок за счет того, что левая и правая внутренние полости соединены разгрузочными отверстиями 24.

Кольцо жесткости 25, расположенное в выходном отверстии обеспечивает подпор и исключает вскипание воды, нагретой до, температуры насыщения, снижает скорость и тем самым - эрозионный износ клапана. Таким образом, не изменяется профиль проходного сечения канала, характеристика клапана и качество регулирования уровня воды в подогревателях.

С целью снижения эрозионного износа кольца жесткости (т.к. вскипание воды переносится в область кольца) оно выполнено с острыми кромками и расширяющимся. Расширение выполнено по закону увеличения объемного расхода, вызванного парообразованием. Величина отношения площади проходного сечения клапана R_кл и площади проходного сечения кольца жесткости F_к зависит от величины перепада давления между подогревателями и температуры воды, и находится в пределах 1,2-1,6.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, к средствам для регулирования расхода среды и может быть использовано преимущественно в схемах регенерации паровых турбин энергоблоков ТЭС и АЭС. Предложен клапан для регулирования расхода воды, содержащий корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены профилированные окна, сообщенные соответственно с полостью входного и выходного патрубков корпуса. При этом в выходном патрубке установлено кольцо жесткости, причем величина отношения площади проходного сечения клапана F_кл к площади проходного сечения кольца жесткости F_к находится в пределах от 1,2 до 1,6. Технический результат - повышение надежности работы путем укрепления выходного отверстия клапана кольцом жесткости, что позволяет также снизить эрозионный износ клапана при регулировании уровня воды, нагретой до температуры насыщения. 3 ил.

Регулирующий клапан, включающий корпус с установленной в нем наружной втулкой с окнами и расположенную в ней и укрепленную на приводном валу внутреннюю втулку, в которой выполнены окна, сообщающиеся с входным и выходным патрубками корпуса, отличающийся тем, что в выходном отверстии клапана установлено кольцо жесткости, при этом величина отношения площади проходного сечения клапана F_кл и площади проходного сечения кольца жесткости F_к находится в пределах от 1,2 до 1,6.