ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ ДИСКОВЫЙ КЛАПАН Российский патент 2009 года по МПК F16K3/08 F16K39/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано в клапанах дискового типа для улучшения их работы, надежности и долговечности в различных технологических линиях ТЭЦ, АЭС и нефтехимического производства.

В настоящее время на энергетических установках широко применяются в качестве регулирующих органов в трубопроводах различного типа клапаны и задвижки, которые обладают различными регулирующими характеристиками, но имеют неудовлетворительную надежность и недолговечность.

Известен регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством (RU 2052702 C1, МПК 6 F16K 39/00, опубл. 1996.01.20), содержащий установленные в корпусе неподвижное седло с профилированными периферийными окнами, центральным каналом и промежуточной камерой, сообщенной с указанным каналом седла, постоянно контактирующего с золотником, выполненным с вырезами и соединенным со шпинделем и приводным рычагом, и сообщенный с напорной и сливной полостями клапана цилиндр, в котором установлен поршень с образованием между ними разгрузочной камеры, промежуточная камера выполнена в виде двух секторных пазов, в корпусе неподвижно закреплена крышка и в ней расположен цилиндр, причем золотник неразъемно соединен с поршнем и в них выполнено по крайней мере одно сквозное продольное отверстие, соединяющее разгрузочную и промежуточную камеры.

Недостатком известного клапана является его ненадежность и недолговечность. Это объясняется тем, что контактная поверхность между золотником и седлом очень мала, в десятки раз меньше от максимально возможной, что увеличивает удельное давление золотника на седло и износ трущихся поверхностей, что делает клапан недолговечным и ненадежным.

Прототипом, являющимся наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков, является осевой запорно-регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством (RU 2006128142 А, 8 МПК F16K 39/00 (2006.01), опубл. 10.02.2008, Бюл. №4), включающий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень, расположенный на одной оси с золотником и седлом вдоль оси трубопроводной части корпуса, пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, разгрузочную камеру, зубчатую передачу, установленную с возможностью взаимодействия золотника со шпинделем и с возможностью его поворота на угол более 90°, кроме того, клапан снабжен ребрами жесткости, установленными по оси корпуса, одно из которых скреплено с седлом посредством фиксирующего элемента, другое связано с упором защитной облицовкой, установленной в сливной полости, траверсой с закрепленными в ней прижимным устройством, контактирующим с золотником, выполненным монолитным, при этом зубчатая передача оборудована кожухом, а шпиндель оснащен упорным и радиальным подшипниками.

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность работы клапана и его недостаточная долговечность.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности работы клапана и его долговечности.

Для достижения указанного технического результата в запорно-регулирующем дисковом клапане, включающем установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными окнами, контактирующее с монолитным золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, и оснащенный упорным и радиальным подшипниками, цилиндр золотника, в котором установлен поршень, расположенный на одной оси с золотником и седлом, разгрузочную камеру, выполненную на золотнике промежуточную камеру, ребра жесткости, одно из которых скреплено с седлом посредством фиксатора, другое связано с упором, и прижимное устройство, согласно изобретению промежуточная камера выполнена в виде канавки, расположенной вдоль наружной контактной полосы золотника, прижимное устройство выполнено в виде пластинчатой пружины большой жесткости, а ребра жесткости установлены в эрозионностойком стакане.

Отличительным признаком предлагаемого запорно-регулирующего дискового клапана от указанного выше известного наиболее близкого к нему по совокупности существенных признаков прототипа является то, что промежуточная камера выполнена в виде канавки, расположенной вдоль наружной контактной полосы золотника, прижимное устройство выполнено в виде пластинчатой пружины большой жесткости, а ребра жесткости установлены в эрозионностойком стакане.

Благодаря наличию этих признаков повышается надежность работы клапана и его долговечность.

Выполнение промежуточной камеры в виде канавки, расположенной вдоль контактной полосы золотника, дает возможность увеличить площадь контакта и трения между золотником и седлом, что повышает надежность работы клапана и его долговечность. Выполнение прижимного устройства в виде пластинчатой пружины большой жесткости, контактирующей с золотником, увеличивает усилие прижатия золотника к седлу, обеспечивает надежную устойчивость золотника в момент регулировки клапана, что дает возможность увеличить его разгрузку, что позволяет уменьшить трение и износ трущихся поверхностей. Кроме того, наличие пластинчатой пружины большой жесткости дает возможность оставаться золотнику в рабочем положении при воздействии ударных нагрузок при транспортировке и вибрационных нагрузок при эксплуатации, что увеличивает надежность работы клапана и его долговечность. Установка ребра жесткости в эрозионностойком стакане связанным с упором освобождает седло от усилия разгрузки, которая воспринимается ребром в стакане, что обеспечивает герметичность клапана при высоких перепадах давления, и повышается надежность работы клапана по сравнению с прототипом, увеличивается его долговечность. Установка ребра жесткости, закрепленного фиксатором в эрозионностойком стакане, увеличивает жесткость седла и герметичность клапана, что повышает надежность и долговечность клапана.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид запорно-регулирующего дискового клапана в разрезе.

На фиг.2 показана промежуточная камера, расположенная в золотнике, в разрезе.

На фиг.3 - промежуточная камера в сечении А-А.

На фиг.4 - плоская пружина большой жесткости, установленная в крышке-муфте.

Запорно-регулирующий дисковый клапан содержит корпус 1, напорную 2 и сливную 3 полости, расположенные в трубопроводной части корпуса 1, неподвижное седло 4 с пропускными профилированными окнами для прохождения регулируемой среды, поворотный дисковый монолитный золотник 5 с вырезами. Седло 4 соединено ребром жесткости 6 и закреплено фиксатором 7 в эрозионностойком стакане 8, установленном в корпусе 1, обеспечивая большую жесткость седла 4 и герметичность клапана. Трущиеся поверхности золотника 5 и седла 4 выполнены из износостойкого материала наплавкой электродами сварочными, например, марки ЦН-6Л. Между поверхностями седла 4 и золотника 5 образована промежуточная камера 9, которая выполнена в виде канавки, расположенной вдоль наружной контактной полосы золотника 5. Золотник 5 имеет цилиндр 10, в котором находится поршень 11 с уплотнением 12. Упор 13 соединяет поршень 11 с ребром жесткости 14, установленным в стакане 8. Под поршнем 11 в цилиндре 10 образована разгрузочная камера 15. На крышке-муфте 16 золотника 5 установлена пластинчатая пружина 17 большой жесткости, которая обеспечивает прижатие золотника 5 к седлу 4. Крышка-муфта 16 обеспечивает вращение золотника 5 от шпинделя 18. Шпиндель 18 с уплотнительным узлом 19 установлен в крышке 22 корпуса 1 и в шарикоподшипниках, радиальном 20 и упорном 21, бугеля 23. Шпиндель 18 связан с приводом 24 через муфту 25 и служит для передачи крутящего момента от привода 24 к золотнику 5 в процессе регулирования рабочей среды. Привод 24 закреплен на корпусе 1 посредством бугеля 23.

Клапан работает следующим образом.

Привод 24 через муфту 25 передает движение шпинделю 18, который вращает крышку-муфту 16 вместе с золотником 5. Золотник 5, вращаясь, открывает окна неподвижного седла 4. Рабочая среда из напорной полости 2 проходит через открытую часть окон седла 4, попадает в эрозионностойкий стакан 8 и выходит в сливную полость 3. Работа новых элементов устройства заключается в распределении внутри клапана усилий и нагрузок от давления и перепада давления наиболее усовершенствованным образом. Контактные трущиеся поверхности между золотником 5 и седлом 4, имеющие промежуточную камеру 9, выполненную в виде узкой канавки, расположенной вдоль наружной контактной полосы золотника, имеют незначительный, малый износ в результате низкого удельного давления и составляют всего 10% от площади золотника 5. Сила прижатия золотника 5 к седлу 4 - величина постоянная, а контактная поверхность значительно, на порядок, больше, что повышает износостойкость седла 4 и золотника 5. Пластинчатая жесткая пружина 17 не допускает отрыв золотника 5 от седла 4 в рабочем положении и во время транспортировки. Камера, расположенная над поршнем 11, соединена с напорной полостью 2. Разгрузочная камера 15 под поршнем 11 через цилиндрическую щель упора 13 соединена со сливной полостью 3. Рабочая среда заполняет пространство с разным давлением. Образующийся перепад давления воспринимается ребром жесткости 14.

Предлагаемые улучшения конструкции клапана, как показали испытания, увеличивают жесткость конструкции и надежный контакт элементов клапана от перепада давления рабочей среды, что гарантирует герметичность запора «седло-золотник» и увеличивает срок эксплуатации клапана, его долговечность и надежность работы.

Изобретение относится к регулирующей трубопроводной арматуре и предназначено для клапанов дискового типа, применяемых в технологических линиях ТЭЦ, АЭС и нефтехимического производства. Клапан содержит установленное в корпусе (1) неподвижное седло (4) с пропускными профилированными окнами, контактирующее с золотником (5), выполненным с вырезами, в цилиндре (10) которого установлен поршень (11) с разгрузочной камерой (15). Промежуточная камера (9) выполнена в виде канавки, расположенной вдоль наружной контактной полосы золотника (5). Ребра жесткости (6, 14) установлены в эрозионностойком стакане (8). Пластинчатая пружина (17) большой жесткости контактирует с золотником (5). Шпиндель (18) привода (24) проходит через крышку (22) корпуса (1). Упор (13) связан с поршнем (11) и ребром жесткости (6). Повышена надежность и долговечность клапана за счет увеличения площади контакта и трения между седлом (4) и золотником (5) и повышения жесткости пластинчатой пружины (17) и ребер жесткости (6, 14), установленных в стакане (8). 4 ил.

Запорно-регулирующий дисковый клапан, включающий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными окнами, контактирующее с монолитным золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом и оснащенный упорным и радиальным подшипниками, цилиндр золотника, в котором установлен поршень, расположенный на одной оси с золотником и седлом, разгрузочную камеру, выполненную на золотнике промежуточную камеру, ребра жесткости, одно из которых соединено с седлом посредством фиксатора, другое - связано с упором, и прижимное устройство, отличающийся тем, что промежуточная камера выполнена в виде канавки, расположенной вдоль наружной контактной полосы золотника, прижимное устройство выполнено в виде пластинчатой пружины большой жесткости, а ребра жесткости установлены в эрозионностойком стакане.