ДРОССЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ МНОГОПРОХОДНЫЙ Российский патент 2006 года по МПК F16K3/08 F16K39/04 

Изобретение относится к трубопроводной запорно-регулирующей арматуре высокого давления и предназначено для перекрытия и регулирования расхода или давления потоков жидких и газообразных, в том числе абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных сред.

Известна задвижка с разгруженным затвором в виде двух дисков, имеющих отверстия для перекрытия и дросселирования потока, причем поворотный диск снабжен механизмом поворота в виде конической зубчатой передачи, разгрузочная полость которой находится с той стороны, на которую действует давление среды в напорной магистрали и которая каналами соединена с напорной и выходной магистралями через переключающий орган (Авторское свидетельство №352072, Кл. F 16 K 3/08, 1972 г.).

Недостатком такой конструкции является то, что она применима только для чистых сред, обладающих смазывающим эффектом, например масла, бензин, керосин, нефть без механических примесей, поскольку переключающий орган и коническая зубчатая передача в условиях загрязненной среды работать не могут. Переключающий орган требует дополнительного вмешательства оператора, а при дистанционном управлении усложняет систему управления задвижкой. Разгрузка дисков осуществляется от дополнительного усилия сжатия со стороны разгрузочной полости, соединенной с напорной магистралью, обеспечивающего надежное уплотнение дисков, но не учитывает усилие сжатия дисков, зависящее от геометрии дисков и перепада давления рабочей среды на затворе, которое может достигать больших значений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является кран прямоточный дисковый многопроходный с механизмом поворота в виде червячной передачи с гидравлическим, пневматическим или ручным приводом, содержащий входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, корпус, внутри которого расположено поворотное колесо и два диска с отверстиями, обеспечивающими заданную величину условного прохода, причем один диск неподвижно установлен относительно корпуса, а другой - соединен с поворотным колесом, а напорная и выходная магистрали через переключающие органы соединены с поршневым цилиндром управления, принятый за прототип (Патент RU №2007652 С1, (51) 5 F 16 K 31/54, 1994 г.).

Недостатком такой конструкций является то, что поворотное колесо фактически представляет собой кольцевой поршень, создающий под воздействием давления среды в напорной магистрали значительную осевую нагрузку и, как следствие, значительный торцевой момент трения при повороте колеса. Кроме того, притертые поверхности дисков сжимаются усилием, зависящим от геометрии дисков и перепада давления на дисковом затворе. При высоких давлениях усилие сжатия дисков становится настолько большим, что приводит к повышенному износу дисков и увеличению крутящего момента на приводе.

Целью изобретения является повышение износостойкости дисков за счет оптимизации усилия их сжатия, уменьшение крутящего момента на приводе.

Поставленная цель достигается тем, что напорная магистраль соединена с разгрузочной полостью, выполненной между торцом выходной крышки и торцом поворотного колеса, выходная магистраль соединена с полостью, выполненной между внутренним торцом поворотного колеса и торцом неподвижного диска, а внутренняя расточка поворотного колеса, в которой расположены диски, со стороны напорной магистрали выполнена с кольцевым уступом, который взаимодействует с упорным фланцем поворотного диска, что позволяет передать усилие разгрузки на поворотный диск, уменьшая тем самым усилие сжатия дисков.

Предлагаемое техническое решение позволяет разгрузить поворотное колесо от осевой нагрузки под действием давления рабочей среды в напорной магистрали и обеспечить оптимальную силу сжатия притертых рабочих поверхностей дисков, тем самым уменьшить износ дисков, исключить торцовое трение от осевого усилия на колесе и значительно снизить крутящий момент на приводе.

На фиг.1 изображен дроссель регулируемый прямоточный многопроходный в осевом сечении; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Дроссель регулируемый прямоточный многопроходный состоит из корпуса 1, входной и выходной торцовых крышек 2 и 3, соответственно соединенных с напорной и выходной магистралями, червяка 4, поворотного червячного колеса 5, жестко соединенного с поворотным диском 6, диска 7, неподвижно установленного относительно выходной торцевой крышки 3, и корпуса 1, подпружиненного прижимного кольца 8. Канал 9 соединяет напорную магистраль с разгрузочной полостью 10, а канал 11 соединяет выходную магистраль с полостью 12. Червячное колесо 5 выполнено с кольцевым уступом 13, который взаимодействует с упорным фланцем подвижного диска 6.

Дроссель работает следующим образом.

Исходное положение: дроссель открыт - отверстия в дисках 6 и 7 совмещены, а диски поджаты друг к другу подпружиненным прижимным кольцом 8 и потоком проходящей через дроссель рабочей среды. По перепускному каналу 9 давление в напорной магистрали передается в полость 10, а давление в выходной магистрали по каналу 11 передается в полость 12. При этом давления в напорной и выходной магистралях примерно равны, а усилие, воздействующее на червячное колесо со стороны полости 10, уравновешивается усилием, воздействующим на червячное колесо со стороны полости 12, и усилием, воздействующим на торец червячного колеса, со стороны напорной магистрали. Подпружиненное прижимное кольцо 8 обеспечивает сжатие рабочего стыка дисков 6 и 7 при минимальном давлении в напорной магистрали и минимальном расходе среды через дроссель. Таким образом, исключается возможность раскрытия дисков 6 и 7 и смещения червячного колеса от воздействия давления рабочей среды относительно его статического положения, независимо от величины этого давления.

При регулировании или закрытии дросселя прямоточного многопроходного червячное колесо 5 с поворотным диском 6 поворачивается с помощью червяка 4 на соответствующий угол, при этом отверстия в дисках 6 и 7 взаимно перекрываются, обеспечивая в крайнем положении полное перекрытие потока рабочей среды. По мере перекрытия проходного сечения дисков 6 и 7 увеличивается перепад давления между напорной и выходной магистралями, уменьшается давление в полости 12, при сохранении или увеличении давления в напорной магистрали и в полости 10. Повышение усилия сжатия дисков 6 и 7, за счет увеличения перепада давления, частично компенсируется увеличением осевого усилия на поворотном червячном колесе из-за разности давлений в полостях 10 и 12, которое посредством кольцевого уступа 13 на червячном колесе 5 передается на фланец подвижного диска 6. Усилие сжатия дисков 6 и 7 достигает оптимального расчетного значения при полном закрытии дисков, обеспечивая герметичность дисков при минимально возможном крутящем моменте на приводе поворотного механизма.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для перекрытия и регулирования давления или расхода потоков жидких и газообразных сред, в том числе абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных, в инженерных сооружениях и трубопроводах высокого давления. Дроссель регулируемый прямоточный многопроходный содержит корпус, входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, поворотное колесо с приводом, запорно-регулирующие диски с взаимно притертыми торцами и проходными отверстиями, крепежные и уплотнительные элементы. Один из дисков неподвижно установлен относительно выходной крышки и корпуса. Другой диск установлен подвижно с возможностью поворота вместе с поворотным колесом. Напорная магистраль соединена с разгрузочной полостью. Эта полость выполнена между торцом выходной крышки и торцом поворотного колеса. Выходная магистраль соединена с полостью. Последняя выполнена между внутренним торцом поворотного колеса и торцом неподвижного диска. Внутренняя расточка поворотного колеса с расположенными в ней дисками со стороны напорной магистрали выполнена с кольцевым уступом. Кольцевой уступ взаимодействует с упорным фланцем поворотного диска. Изобретение направлено на повышение износостойкости рабочих поверхностей дисков и снижение крутящего момента на приводе дросселя за счет оптимизации расчетного усилия сжатия дисков при закрытом положении дросселя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дроссель регулируемый прямоточный многопроходный, содержащий корпус, входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, поворотное колесо с приводом, запорно-регулирующие диски с взаимно притертыми торцами и проходными отверстиями, один из которых неподвижно установлен относительно выходной крышки и корпуса, а другой - подвижно с возможностью поворота вместе с поворотным колесом, крепежные и уплотнительные элементы, отличающийся тем, что напорная магистраль соединена с разгрузочной полостью, выполненной между торцом выходной крышки и торцом поворотного колеса, выходная магистраль соединена с полостью, выполненной между внутренним торцом поворотного колеса и торцом неподвижного диска, а внутренняя расточка поворотного колеса, в которой расположены диски, со стороны напорной магистрали выполнена с кольцевым уступом, который взаимодействует с упорным фланцем поворотного диска.2. Дроссель по п.1, отличающийся тем, что между торцом входной крышки и торцом подвижного диска установлен нажимной элемент в виде подпружиненного прижимного кольца.