ДРОССЕЛЬНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН И ЕГО КОРПУС Российский патент 2003 года по МПК F16K47/08 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для перекрытия рабочей среды в различных отраслях народного хозяйства, а также в качестве дроссельных регуляторов для установки в системах продувки парогенераторов АЭС.

Известен дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в нем седло и последовательно установленные дроссельные элементы (см. SU 440524, кл. F 16 К 47/16, опубл. 04.02.1975).

Недостатком его является недостаточная надежность работы.

Известен дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в нем седло с конической уплотнительной поверхностью для связанного со шпинделем запорного элемента и цилиндрической уплотнительной поверхностью для дроссельного элемента, причем дросселирующий элемент выполнен в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика с обтекателем на конце, а уплотнительная поверхность на седле для запорного элемента сопряжена с его проходным отверстием (см. SU 666359, кл. F 16 К 47/08, опубл. 05.06.1979).

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность и долговечность работы.

Из уровня техники не обнаружено источника информации, который мог бы служить ближайшим аналогом для выявления совокупности существенных признаков, характеризующих патентуемую конструкцию клапана. Это обусловлено тем, что конструкция клапана обусловлена функциональными особенностями узлов и элементов клапана.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности и срока эксплуатации при работе со сложной средой вода-пароводяной смесью в системе продувки парогенераторов АЭС.

Технический результат заключается в обеспечении трехступенчатого гашения энергии рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 250-370 МПа и температурой порядка 280^oС, и выравнивании потока рабочей среды на выходе из дроссельно-регулирующего клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что дроссельно-регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, разделенными перегородкой, и с отверстием, расположенным перпендикулярно осям патрубков, крышку, установленную на корпусе со стороны бокового отверстия, в котором расположено установленное в перегородке седло с конической поверхностью для взаимодействия со связанным со шпинделем запорным элементом, размещенным в крышке, соединенной с корпусом винтовым соединением с возможностью прижатия седла к перегородке, причем седло выполнено с проходным отверстием для дроссельного элемента, выполненного в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика с обтекателем на конце, а коническая поверхность седла сопряжена с проходным отверстием, диаметр которого равен диаметру хвостовика, на поверхности которого выполнены расположенные диаметрально противоположно выемки, а обтекатель, взаимодействующий с проходным отверстием, выполнен в форме клина, плоские поверхности которого расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости выемок.

Возможны и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы:
- в выходном патрубке был установлен гаситель вихревой энергии потока, выполненный в виде шайбы с центральным и несколькими равномерно расположенными периферийными отверстиями;
- в проходном отверстии седла была выполнена внутренняя кольцевая расточка;
- выемки хвостовика были выполнены с плоскими, и/или выпуклыми, и/или вогнутыми поверхностями;
- поверхности клина обтекателя были выполнены плоскими, и/или выпуклыми, и/или вогнутыми;
- седло было связано с крышкой посредством втулки с отверстиями для сообщения проходного отверстия седла с входным патрубком;
- оси патрубков были расположены соосно.

Известен корпус дроссельно-регулирующего клапана по патенту SU 666359, выполненный в виде сложной объемной фигуры.

Из уровня техники не обнаружено источника информации, который мог бы служить ближайшим аналогом для выявления совокупности существенных признаков, характеризующих объемную конструкцию корпуса. Это обусловлено конструктивными и функциональными особенностями клапана и его деталей.

К недостаткам известных корпусов дроссельно-регулирующих клапанов относятся сложная форма и ограниченные технические возможности, обусловленные низким уровнем ремонтопригодности, и, как следствие, невысокая технологичность и повышенная себестоимость.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение технологичности, ремонтопригодности и снижение его себестоимости.

Для решения поставленной задачи корпус дроссельно-регулирующего клапана имеет отверстие, по обе стороны которого выполнены входной и выходной патрубки, разделенные перегородкой, имеющей установочное отверстие для седла, поверхность корпуса со стороны отверстия, ориентированного соосно оси запорного элемента, выполнена ступенчатой для установки крышки и закрепления ее на корпусе посредством винтового соединения, при этом установочное отверстие перегородки выполнено ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла в перегородку корпуса в направлении от запорного элемента при соединении крышки.

Целесообразно, чтобы перегородка была выполнена в виде отдельной детали в форме полого цилиндра, на боковой поверхности которого размещено установочное отверстие, при этом упомянутая деталь присоединена методом сварки к корпусу.

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

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен дроссельно-регулирующий клапан.

Дроссельно-регулирующий клапан согласно изобретению содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, разделенными перегородкой 4. Корпус также имеет отверстие 5, расположенное перпендикулярно осям патрубков 2 и 3, и крышку 6, установленную на корпусе 1 со стороны отверстия 5. В отверстии 5 корпуса 1 расположено установленное в перегородке 4 седло 7 с конической поверхностью 8 для взаимодействия со связанным со шпинделем 9 запорным элементом 10, размещенным в крышке 6.

Крышка 6 присоединена к корпусу 1 посредством винтовых соединений, в частности винтов 11, с возможностью прижатия седла 7 к перегородке 4.

Седло 7 выполнено с проходным отверстием 12 для дроссельного элемента, выполненного в виде соединенного с запорным элементом 10 цилиндрического хвостовика 13 с обтекателем 14 на конце, при этом коническая поверхность 8 седла 7 сопряжена с проходным отверстием 12, диаметр которого равен диаметру хвостовика 13, на поверхности которого выполнены расположенные диаметрально противоположно выемки 15, а обтекатель 14, взаимодействующий с проходным отверстием 12, выполнен в форме клина, плоские поверхности 16 которого расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости выемок 15, и могут быть выполнены плоскими, и/или выпуклыми, и/или вогнутыми. Аналогичными по виду могут быть выполнены выемки 15.

В проходном отверстии 12 седла 7 выполнена внутренняя кольцевая расточка 17.

В выходном патрубке 13 установлен поглотитель вихревой энергии, выполненный в виде шайбы 18 с центральным и несколькими равномерно расположенными периферийными отверстиями 19.

Седло 7 связано с крышкой 6 посредством втулки 20 с отверстиями 21 для сообщения проходного отверстия 12 седла 7 с входным патрубком 2.

С целью улучшения технологичности и ремонтопригодности клапана корпус 1 дроссельно-регулирующего клапана согласно изобретению имеет отверстие 8, по обе стороны которого выполнены входной и выходной патрубки 2, 3, оси которых расположены соосно, а сами они разделены перегородкой 4.

С целью упрощения процесса изготовления перегородка 4 выполнена в виде отдельной детали в форме полого цилиндра, на боковой поверхности которого выполнено установочное отверстие 22, при этом упомянутая деталь присоединена методом сварки к корпусу 1.

Поверхность корпуса 1 со стороны отверстия, ориентированного соосно оси запорного элемента, выполнена ступенчатой для установки крышки 6 и закрепления ее на корпусе 1 посредством винтового соединения, в частности винтов 11, при этом установочное отверстие 22 перегородки 4 также выполнено ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла 7 в перегородку 4 корпуса 1 в направлении от запорного элемента 9 при соединении крышки 6 к корпусу 1.

Корпус 1 изготавливается из стального проката с последующей фрезерной и токарной обработкой, к корпусу 1 приваривается перегородка 4, изготовленное из того же материала. А особо напряженные детали клапана, а именно седло 7, запорный элемент 10, изготавливают из высокопрочной стали.

При ремонте и замене деталей клапана, в частности наиболее изнашиваемых седла 5, уплотнений, запорного элемента 10 достаточно снять крышку 6 извлечь седло 7, заменить изношенные или поврежденные детали и быстро и надежно собрать клапан. Общеизвестно, что седло в подобных клапанах является наиболее нагруженным элементом конструкции, поэтому седло выполняется из дорогостоящей высокопрочной стали. Выполнение корпуса 1 с возможностью применения съемного седла 7 позволило существенно снизить себестоимость, уменьшить объем дорогостоящего материала и улучшить условия эксплуатации.

В одном из вариантов выполнения клапан эффективно себя проявил в следующих режимах.

Патентуемая конструкция клапана позволяет сохранять работоспособность при скорости разогрева и охлаждения рабочей среды до 150^oС/ч, а также при скоростях потока рабочей среды в трубопроводах до 5 м/с (для воды) и 60 м/с (для газа и пара).

Для использования в трубопроводных системах АЭС и для химической и нефтегазовой промышленности задвижка изготавливается из коррозионно-стойкой или углеродистой стали. Рабочая среда представляет собой соответственно: теплоноситель первого контура, парогазовую смесь, пар, дистиллят, воду контура многократной принудительной циркуляции, воду охлаждения контура системы управления защиты, кислоты, щелочи, газовые сдувки, воздух азот, инертные газы, растворы дезактивации и промывки, масла, или масла, конденсат, питательная вода, воздух азот, инертные газы, растворы дезактивации и промывки, пар, техническая вода (содержание хлоридов до 300 мг/л, кислорода до 20 мг/л).

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

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для перекрытия рабочей среды в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в качестве дроссельных регуляторов для установки в системе продувки парогенераторов АЭС. Дроссельно-регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, разделенными перегородкой, и с отверстием, расположенным перпендикулярно осям патрубков, крышку, установленную на корпусе со стороны отверстия. В отверстии расположено установленное в перегородке седло с конической поверхностью для взаимодействия со связанным со шпинделем запорным элементом. Запорный элемент размещен в крышке. Крышка соединена с корпусом винтовым соединением с возможностью прижатия седла к перегородке. Седло выполнено с проходным отверстием для дроссельного элемента. Дроссельный элемент выполнен в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика с обтекателем на конце. Коническая поверхность седла сопряжена с проходным отверстием. Диаметр проходного отверстия равен диаметру хвостовика. На поверхности хвостовика выполнены расположенные диаметрально противоположно выемки. Обтекатель взаимодействует с проходным отверстием и выполнен в форме клина. Плоские поверхности клина расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости выемок. Корпус дроссельно-регулирующего клапана имеет отверстие. По обе стороны этого отверстия выполнены входной и выходной патрубки, разделенные перегородкой. Перегородка имеет установочное отверстие для седла. Поверхность корпуса со стороны отверстия, ориентированного соосно оси запорного элемента, выполнена ступенчатой для установки крышки и закрепления ее на корпусе посредством винтового соединения. Установочное отверстие перегородки выполнено ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла и перегородку корпуса в направлении от запорного элемента при соединении крышки. Технический результат заключается в обеспечении трехступенчатого гашения энергии рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 250-370 МПа и температурой порядка 280^oС, и выравнивании потока рабочей среды на выходе из дроссельно-регулирующего клапана. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, разделенными перегородкой, и с отверстием, расположенным перпендикулярно осям патрубков, крышку, установленную на корпусе со стороны отверстия, в котором расположено установленное в перегородке седло с конической поверхностью для взаимодействия со связанным со шпинделем запорным элементом, размещенным в крышке, соединенной с корпусом винтовым соединением с возможностью прижатия седла к перегородке, причем седло выполнено с проходным отверстием для дроссельного элемента, выполненного в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика с обтекателем на конце, а коническая поверхность седла сопряжена с проходным отверстием, диаметр которого равен диаметру хвостовика, на поверхности которого выполнены расположенные диаметрально противоположно выемки, а обтекатель, взаимодействующий с проходным отверстием, выполнен в форме клина, плоские поверхности которого расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости выемок. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в выходном патрубке установлен гаситель вихревой энергии потока, выполненный в виде шайбы с центральным и несколькими равномерно расположенными периферийными отверстиями. 3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в проходном отверстии седла выполнена внутренняя кольцевая расточка. 4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что выемки хвостовика выполнены с плоскими, и/или выпуклыми, и/или вогнутыми поверхностями. 5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что поверхности клина обтекателя выполнены плоскими, и/или выпуклыми, и/или вогнутыми. 6. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что седло связано с крышкой посредством втулки с отверстиями для сообщения проходного отверстия седла с входным патрубком. 7. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что оси патрубков расположены соосно. 8. Корпус дроссельно-регулирующего клапана, имеющий отверстие, по обе стороны которого выполнены входной и выходной патрубки, разделенные перегородкой, имеющей установочное отверстие для седла, поверхность корпуса со стороны отверстия, ориентированного соосно оси запорного элемента, выполнена ступенчатой для установки крышки и закрепления ее на корпусе посредством винтового соединения, при этом установочное отверстие перегородки выполнено ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла в перегородку корпуса в направлении от запорного элемента при соединении крышки. 9. Корпус по п.8, отличающийся тем, что перегородка выполнена в виде отдельной детали в форме полого цилиндра, на боковой поверхности которого размещено установочное отверстие, при этом упомянутая деталь присоединена методом сварки к корпусу.