КЛАПАН Российский патент 2002 года по МПК F16K1/22 

Изобретение относится к устройствам для регулирования расхода вещества.

Изобретение может быть использовано в промышленности и энергетике, в технических установках, в системах вентиляции и кондиционирования, а также в системах отвода остаточных тепловыделений АЭС, где необходимо регулирование расхода вещества в трубопроводах.

Известен клапан, содержащий корпус, две заслонки с одним приводом, который последовательно поворачивает сначала одну заслонку в открытое положение, затем другую (см., например, а.с. CCCP(SU) (12) А1 (11) 1548569 от 23.12.87г.).

Недостатком конструкции является невозможность получения линейной рабочей расходной характеристики клапана из-за последовательного равномерного вращения сначала одной, а затем другой заслонки при равномерном движении штока привода. Возможно лишь некоторое приближение.

Известен клапан, содержащий корпус, одну центральную и две пары боковых заслонок, привод заслонок, состоящий из приводного рычага, серег и соединяющих их тяг (см., например, а.с. СССР (SU) 1702045 А1 от 26.09.89г.). Указанные элементы соединены так, что если равномерно перемещать шток привода из закрытого положения клапана в открытое, то заслонки перемещаются не синхронно: угловая скорость центральной заслонки постоянная, а угловые скорости боковых заслонок в начале перемещения меньше скорости центральной заслонки, а в конце хода клапана больше. Чем дальше расположена заслонка от центральной, тем больше различие их скоростей. Несинхронное перемещение заслонок приводит к тому, что крутизна начальной части характеристики уменьшается, а конечной - увеличивается.

Указанный клапан позволяет обеспечить более точное приближение рабочей расходной характеристики клапана к линейной, но строго линейную характеристику при наличии ограниченного количества лопаток получить невозможно. Недостатком конструкции является также ее сложность.

Приведенный клапан является прототипом для предлагаемого технического решения, поскольку имеет с ним наибольшее число сходных существенных признаков.

Задачей изобретения является повышение точности регулирования расхода рабочей среды во всем диапазоне хода штока за счет полного спрямления (линеаризации) рабочей расходной характеристики клапана во всем диапазоне регулирования расхода рабочей среды.

Поставленная задача решается тем, что в известном клапане, содержащем корпус с проходным каналом и размещенную в канале по меньшей мере одну заслонку, кинематически связанную тягами со штоком исполнительного механизма, при этом тяги между собой соединены с помощью шарнира, шарнир установлен с возможность перемещения в кулисе, форма которой определена координатами шарнира в положениях заслонки и штока, при которых значения расходов рабочей среды через клапан линейно соответствуют ходу штока исполнительного механизма.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена кинематическая схема клапана.

Клапан содержит корпус 1 с проходным каналом, размещенные в канале заслонки 2. Заслонки снабжены рычагами 3, обеспечивающими их плоскопараллельное движение при повороте заслонок 2. Рычаги кинематически связаны тягами 4 со штоком исполнительного механизма 5. Тяги между собой соединены с помощью шарнира 6. Шарнир 6 движется по кулисе 7.

Форма кулисы определяется геометрически следующим образом. Полный ход штока исполнительного механизма делится на равные части (шаги). Для каждого шага штока исполнительного механизма (hi) находится угол (αi), при котором проходное сечение клапана обеспечивает пропорциональное ходу штока (шагу) значение расхода рабочей среды. Например, ход штока исполнительного механизма составляет 0, 10, 20, 30 ... процентов от полного. Указанным значениям хода (hi) соответствуют углы поворота лопаток (αi), которым соответствуют проходные сечения клапана, обеспечивающие расход рабочей среды через него 0, 10, 20, 30 ... процентов от максимального. Для каждого шага штока исполнительного механизма (hi) и соответствующего ему угла поворота (αi) находится точка пересечения рычагов 4, которая определяет соответствующее положение шарнира 6. Соединив точки, соответствующие (hi), (αi), плавной кривой получим форму кулисы, обеспечивающей линейную рабочую расходную характеристику клапана во всем диапазоне регулирования расхода рабочей среды.

Значения углов поворота (ai), при которых расходы рабочей среды линейно соответствуют ходам штока исполнительного механизма (hi) определяются по известным формулам гидравлики.

Работает клапан следующим образом.

При открытии клапана шток исполнительного механизма 5 перемещается из положения 0 в положение III. При этом шарнир 6 тягой 4 перемещается по кулисе 7 и с помощью другой тяги 4 и рычагов 3 поворачивает заслонки 2 на 90^o из положения 0 в положение III. При перемещении штока исполнительного механизма 5 равными шагами заслонка поворачивается на неравные углы, увеличивающиеся от начала движения к окончанию, т.е. если равномерно перемещать шток исполнительного механизма 5, то заслонки 2 поворачиваются неравномерно с ускорением, тем большим, чем больше угол открытия. При этом происходит изменение проходного сечения клапана, обеспечивающее линейное изменение расхода рабочей среды от хода штока исполнительного механизма.

Таким образом, предлагаемый клапан позволяет повысить точность регулирования расхода рабочей среды во всем диапазоне хода штока исполнительного механизма за счет полного спрямления (линеаризации) рабочей расходной характеристики клапана во всем диапазоне регулирования расхода рабочей среды.

Изобретение предназначено для регулирования расхода в системах с небольшим перепадом давления на клапане. Клапан содержит корпус с проходным каналом и размещенную в канале, по меньшей мере, одну заслонку, кинематически связанную тягами со штоком исполнительного механизма. Тяги между собой соединены с помощью шарнира. Шарнир установлен с возможностью перемещения в кулисе, форма которой определена координатами шарнира в положениях заслонки и штока, при которых значения расходов рабочей среды через клапан линейно соответствуют штоку исполнительного механизма. Изобретение позволяет повысить точность регулирования расхода рабочей среды во всем диапазоне хода штока исполнительного механизма за счет спрямления рабочей расходной характеристики клапана. 1 ил.

Клапан, содержащий корпус с проходным каналом и размещенную в канале, по меньшей мере, одну заслонку, кинематически связанную тягами со штоком исполнительного механизма, при этом тяги между собой соединены с помощью шарнира, отличающийся тем, что шарнир установлен с возможностью перемещения в кулисе, форма которой определена координатами шарнира в положениях заслонки и штока, при которых значения расходов рабочей среды через клапан линейно соответствуют ходу штока исполнительного механизма.