ДРОССЕЛЬНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2006 года по МПК F16K3/00 

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 между ними 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 также дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в корпусе между патрубками седло с конической уплотнительной поверхностью для взаимодействия с конической поверхностью запорного элемента, и дросселирующий элемент, выполненный 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, точность регулирования расхода рабочей среды 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 обеспечение точности регулирования расхода рабочей среды и повышение надежности и срока стабильной эксплуатации при работе со сложной средой вода-пароводяной смесью в системе продувки парогенераторов АЭС.

Технический результат заключается в обеспечении точного регулирования расхода рабочей среды, повышении ремонтопригодности клапана, в обеспечении ступенчатого гашения энергии рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 250-370 МПа и температурой порядка 280°С, 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, сообщенными с полостью, разделенной седлом, имеющим отверстие и выполненным с конической поверхностью для взаимодействия со связанным со штоком запорным элементом с возможностью перекрытия отверстия седла, седло выполнено с проходным каналом для размещения дроссельного элемента, выполненного в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика, имеющего, по меньшей мере, одну скошенную поверхность, расположенную вдоль оси хвостовика, при этом проходной канал выполнен с переменной формой поперечного сечения с возможностью образования полостей расширения рабочей среды по ходу движения через дросселирующий проход, образованный хвостовиком и проходным каналом переменного поперечного сечения.

Возможны и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы:

- переменная форма поперечного сечения проходного канала была бы образована последовательно расположенными в канале, по меньшей мере, двумя втулками со ступенчатой формой отверстий;

- при выполнении хвостовика с двумя скошенными поверхностями последние были бы расположены с противоположных сторон;

- скошенные поверхности хвостовика были бы выполнены плоскими и/или вогнутыми;

- втулки были бы выполнены из пластмассы или металлическими;

- оси патрубков были бы расположены перпендикулярно.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез дроссельно-регулирующего клапана.

На фиг.2 - седло клапана.

На фиг.3 - варианты выполнения скошенной поверхности на хвостовике клапана.

Дроссельно-регулирующий клапан согласно изобретению (фиг.1, 2, 3) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, оси которых расположены перпендикулярно и сообщенными с полостью 4 корпуса 1, разделенной седлом 5. Седло 5 имеет отверстие 6 и выполнено с конической поверхностью 7 для взаимодействия со связанным со штоком 8 запорным элементом 9, имеющим коническую поверхность, с возможностью перекрытия отверстия 6 седла 5.

Седло 5 клапана 1 выполнено с проходным каналом 10 для размещения дроссельного элемента, выполненного в виде соединенного с запорным элементом 9 цилиндрического хвостовика 11. На боковой поверхности хвостовика 11 выполнена, по меньшей мере, одна скошенная поверхность 12 вдоль его оси. Проходной канал 10 выполнен по длине с переменной формой поперечного сечения. Такое решение предназначено для образования полостей расширения для рабочей среды по ходу ее движения через дросселирующий проход, образованный хвостовиком 11 и переменной формой поперечного сечения проходного канала 10.

На фиг.2 переменная форма поперечного сечения проходного канала 10 образована последовательно расположенными в канале втулками 13 со ступенчатой формой отверстиями, выполненными или из пластмассы или металлическими. В частности, втулки могут быть выполнены из фторопласта или из латуни.

С целью расширения диапазона дросселирования и изменения тем самым расхода рабочей среды скошенных поверхностей 12 может быть несколько, при выполнении хвостовика 11 с двумя поверхностями 12 последние целесообразно располагать с противоположных сторон, причем поверхности 12 могут быть выполнены плоскими и/или вогнутыми в зависимости от назначения.

Дроссельно-регулирующий клапан согласно изобретению выполнен как устройство многоступенчатого дросселирования с чередующимися сужениями и расширениями по длине проходного канала 10. Обеспечение в каждой ступени скорости потока, не превышающей допустимые значения по условиям снижения эрозионного износа деталей проточной части, шума и вибрации. Многоступенчатое регулирование позволяет существенно увеличить гидравлическое сопротивление проходного канала 10 за счет срабатывания в одной ступени Δρ/n - части перепада давления, а также увеличить площадь прохода в ступени не менее чем в √n раз (n - число ступеней).

Дроссельно-регулирующий клапан работает следующим образом.

В режиме "закрыто" запорный элемент 9 своей конической поверхностью контактирует с конической поверхностью 7 седла 5, перекрывая тем самым проходной канал 10. В случае необходимости установить требуемый расход рабочей среды запорный элемент 9 при помощи штока 8 перемещается в сторону открытия клапана и занимает строго определенное положение на этом этапе. В этом положении запорного элемента 9 рабочая среда дросселируется через первую ступень клапана, образованную коническими поверхностями запорного элемента 9 и седла 5, далее рабочая среда попадает в проходной канал 10, дросселируя через зазор, образованный хвостовиком 10 на участке начала скошенной поверхностями 12, а затем рабочая среда попадает в большую полость первой ступени ступенчатой полости, теряя при этом энергию скорости и давления, далее рабочая среда направляется в зазор, образованный хвостовиком 10 на среднем участке скошенной поверхностями 12, дросселируя в нем, и поступает в большую полость второй ступенчатой полости, дополнительно теряя при этом энергию скорости и давления и так далее до получения на выходе требуемого расхода, соответствующего заданному теоретически, с одновременным снижением нагрузок на детали клапана в процессе движения рабочей среды. Применение набора втулок 13 с одной стороны позволяет, изменяя параметры ступенчатых полостей, влиять на характер движения рабочей среды в зависимости от назначения клапана, условий его эксплуатации и вида применяемой рабочей среды, а с другой стороны позволяет существенно повысить ремонтопригодность устройства и срок стабильной эксплуатации. Использование втулок из фторопласта позволяет увеличить срок службы особо напряженного участка клапана.

Конструкция клапана позволяет сохранять работоспособность при скорости разогрева и охлаждения рабочей среды до 150°С/час, 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 напряженные детали клапана 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 и азот, инертные газы, растворы дезактивации и промывки, масла или конденсат, техническую воду (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.

Дроссельно-регулирующий клапан предназначен для использования в области арматуростроения. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками. Последние сообщены с разделенной седлом полостью. Седло имеет отверстие и выполнено с конической поверхностью для взаимодействия со связанным со штоком запорным элементом с возможностью перекрытия отверстия седла. Последнее выполнено с проходным каналом для размещения дроссельного элемента. Последний выполнен в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика. Последний имеет, по меньшей мере, одну скошенную и расположенную вдоль оси хвостовика поверхность. Проходной канал выполнен с переменной формой поперечного сечения с возможностью образования полостей расширения рабочей среды по ходу движения через дросселирующий проход. Последний образован хвостовиком и переменной формой поперечного сечения проходного канала. Обеспечивается увеличение надежности работы и срока стабильной эксплуатации клапана. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, сообщенными с полостью, разделенной седлом, имеющим отверстие и выполненным с конической поверхностью для взаимодействия со связанным со штоком запорным элементом с возможностью перекрытия отверстия седла, причем седло выполнено с проходным каналом для размещения дроссельного элемента, выполненного в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика, имеющего, по меньшей мере, одну скошенную поверхность, расположенную вдоль оси хвостовика, при этом проходной канал выполнен с переменной формой поперечного сечения с возможностью образования полостей расширения рабочей среды по ходу движения через дросселирующий проход, образованный хвостовиком и переменной формой поперечного сечения проходного канала.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что переменная форма поперечного сечения проходного канала образована последовательно расположенными в канале, по меньшей мере, двумя втулками со ступенчатой формы отверстиями.3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что при выполнении хвостовика с двумя скошенными поверхностями последние расположены с противоположных сторон хвостовика.4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что скошенные поверхности хвостовика выполнены плоскими и/или вогнутыми.5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что втулки выполнены из пластмассы или металлическими.6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что оси патрубков расположены перпендикулярно.