КЛАПАН РЕГУЛИРУЮЩИЙ Российский патент 2002 года по МПК F16K5/12 

Изобретение относится к области энергетики, к средствам для регулирования расхода среды и может быть использовано в схемах регенерации паровых турбин мощных энергоблоков ТЭС и АЭС, а также узлах питания паровых котлов промэнергетики.

Известен клапан для регулирования расхода воды, содержащий корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна с продольными и боковыми кромками, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна. При повороте внутренней втулки изменяется положение фасонных окон относительно прямоугольных и соответствующее проходное сечение для регулируемой среды /1/.

Недостатком известного клапана для регулирования расхода воды является пониженная надежность из-за возможного заклинивания внутренней втулки в наружной. Одна из основных причин заклинивания - деформация внутренней втулки под действием перепада давления, достигающая максимальной величины на пусковых режимах при малых расходах. Другой причиной заклинивания клапана является попадание инородных частиц в зазор между втулками.

Известен клапан регулирующий, 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, а конец наружной поверхности внутренней втулки выполнен конусным /2/. Данное устройство принято за прототип.

Недостатком прототипа является невозможность задания размеров продольных кромок прямоугольных и фасонных окон, обеспечивающих оптимальные функциональные параметры клапана в части диапазона и точности регулирования расхода, и, как следствие, невозможность достижения линейной зависимости расхода от угла поворота вала.

Задача изобретения - улучшить функциональные параметры клапана за счет расширения диапазона и повышения точности регулирования расхода.

Технический результат достигается тем, что в клапане регулирующем, включающем корпус с патрубками входа и выхода среды, с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна с продольными и боковыми кромками, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, в наружной и внутренней втулках выполнены дополнительные окна в виде пазов, параллельных продольным кромкам прямоугольных окон и смещенных относительно продольных кромок в поперечном направлении, а пазы внутренней и наружной втулок совмещены при полном открытии клапана.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез клапана, на фиг.2 - развертка рабочих поверхностей внутренней и наружной втулок, на фиг.3 - график зависимости расхода, перепада давления и проточного сечения в клапане от угла поворота вала и взаимных положений окон обеих втулок.

Клапан регулирующий содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. В корпусе 1 закреплена наружная втулка 4, запрессованная по повадке в отверстия 5, 6 корпуса на прокладку 7.

В наружной втулке 4 выполнены прямоугольное окна 8 с продольными и боковыми кромками и дополнительные окна в виде пазов 9, параллельных продольным кромкам прямоугольных окон 8 и смещенных относительно продольных кромок в поперечном направлении (на фиг.1 пазы 9 показаны условным контуром, так как они закрыты стенками внутренней втулки). Прямоугольные окна 8 и дополнительные окна в виде пазов 9 - парные; кроме изображенных такие же окна 8а и 9а размещены в стенке наружной втулки 4 диаметрально противоположно окнам 8 и 9 (фиг.2). В наружной втулке 4 размещена с возможностью вращения внутренняя втулка 10 цилиндрической формы с буртом 11, прижатым к верхнему торцу наружной втулки 4 посредством пружины 12, и сочлененная с приводным валом 13.

Во внутренней втулке 10 выполнены фасонные окна 14, 14а и дополнительные окна в виде пазов 15, 15а, параллельных продольным кромкам прямоугольных окон 8 и смещенных относительно продольных кромок в поперечном направлении.

Пазы 15 внутренней втулки 10 и пазы 9 наружной втулки 4 совмещены при полном открытии клапана, фасонные окна 14 имеют преимущественно Т-образую или Г-образную форму.

Взаимное расположение окон и пазов наружной и внутренней втулок наглядно представлено на фиг.2, изображающей совмещенную развертку втулок 4 и 10, вид со стороны втулки 4. Втулки 4 и 10 показаны в момент начала открытия клапана, когда движением втулки 10 по стрелке 16 открыты только участки 17, 17а окон 14, 14а внутренней втулки 10. Продольные кромки пазов 9, 9а смещены относительно продольных кромок окон 8, 8а наружной втулки в поперечном направлении (по окружности); аналогично смещены кромки пазов 15, 15а внутренней втулки относительно соответствующих кромок фасонных отверстий 14, 14а. Такое смещение обеспечивает возможность минимального ослабления втулок 4, 10 окнами и максимального сохранения жесткости этих втулок.

Клапан регулирующий работает следующим образом.

Рабочая среда, в данном случае вода, под давлением подается через входной патрубок 2 в кольцевую полость, откуда через прямоугольные окна 8 наружной втулки 4 и открытую часть фасонных окон 14 внутренней втулки 10 попадает во внутреннюю полость клапана и далее через выходной патрубок 3 подается в отводной трубопровод.

При отклонении уровня воды в подогревателе (котле) от требуемого, например, в результате изменения расхода воды датчик контроля уровня подает сигнал на включение привода клапана, который, воздействуя через исполнительный механизм на рукоятку приводного вала 13, передает вращение внутренней втулке 10. Вращение внутренней втулки 10 продолжается до тех пор, пока площадь открытой части фасонных окон 14, совмещенных с прямоугольными окнами 8, не станет требуемой по условиям обеспечения изменившегося расхода. По достижении прежнего уровня воды в подогревателе (котле) датчики контроля подают сигнал на отключение привода клапана.

Если по условиям эксплуатации требуется произвести сброс нагрузки или останов блока (наиболее опасный с точки зрения заклинивания режим), клапан начинает закрываться, перепад давления, а следовательно, деформация внутренней втулки 10 увеличиваются, достигая максимальных значений, однако заклинивание клапана не произойдет.

Работу клапана поясняют представленные на фиг.3 совмещенные графики изменения относительных значений расхода (18), сечения у регулирующих отверстий (19) и перепада давления в клапане (20) (ось ординат) в зависимости от угла поворота внутренней втулки (ось абсцисс), кроме того на фиг.3, в верхней ее части, для наглядности показаны соответствующие углам поворота вала и внутренней втулки взаимные положения отверстий 8, 9 и 14, 15 (см. фиг.2).

В начальной фазе поворота золотника (в данном случае до 36-40^o) работают только отверстия 14 и 8, этим обеспечивается точность и чувствительность регулирования малых расходов.

При больших углах поворота подключаются отверстия (окна и пазы) 15 и 9, что обеспечивает более быстрое нарастание суммарного сечения дросселирующих отверстий и функционально равноценно резкому увеличению размера участка окна 14, параллельного оси вала и втулок, однако без уменьшения жесткости.

Быстрое нарастание сечения обеспечивает линейность зависимости расхода от угла поворота, что способствует повышению точности регулирования при больших расходах.

Источники информации
1. SU 1043403 А, 23.09.1983.

2. SU 1667017 А, 30.07.1991.

Изобретение предназначено для регулирования расхода среды. Клапан регулирующий содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, с закрепленной в нем наружной втулкой. В ней выполнены прямоугольные окна с продольными и боковыми кромками. Внутренняя втулка размещена в наружной и сочленена с приводным валом. Во внутренней втулке выполнены фасонные окна. В втулках выполнены дополнительные окна в виде пазов, параллельных продольным кромкам прямоугольных окон и смещенных относительно продольных кромок в поперечном направлении. Пазы внутренней и наружной втулок совмещены при полном открытии клапана. Изобретение улучшает функциональные параметры клапана. 3 ил.

Клапан регулирующий, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна с продольными и боковыми кромками, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, отличающийся тем, что в наружной и внутренней втулках выполнены дополнительные окна в виде пазов, параллельных продольным кромкам прямоугольных окон и смещенных относительно продольных кромок в поперечном направлении, причем пазы внутренней и наружной втулок совмещены при полном открытии клапана.