ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2011 года по МПК F16K17/04 F16K1/06 F01D17/10 

Предохранительный клапан относится к защитной энергетической арматуре и может быть использован, например, в составе импульсно-предохранительного устройства для защиты от превышения давления в котельных агрегатах, трубопроводах, сосудах, работающих под давлением, и других объектах ТЭС.

Известен предохранительный клапан, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками, запорный орган, имеющий седло, выполненное в корпусе, и тарелку, соединенную подпружиненным штоком с сервоприводом (см. Инструкцию по организации эксплуатации, порядку и срокам проверки предохранительных устройств котлов теплоэлектростанций, РД 153-34.1-26.304-98, утверждено Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» 22.01.98 г., введено в действие с 01.01.99, приложение 5, рис.2).

Недостатком известного предохранительного клапана является высокая металлоемкость изделия, связанная с низким коэффициентом расхода и низкой удельной (на килограмм веса) пропускной способностью. Это вызвано тем, что при прохождении потоком проходного канала запорного органа у его приграничной цилиндрической поверхности создается зона турбулизации потока, значительно уменьшающая эффективный диаметр прохода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому (прототипом) является предохранительный клапан, содержащий корпус, подводящий и отводящий патрубки, запорный орган, имеющий седло, выполненное в корпусе, и тарелку, сочлененную подпружиненным штоком с сервоприводом и открывающуюся навстречу потоку (см. отраслевой каталог НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ «Арматура энергетическая для ТЭС и АЭС», М., 1981, с.54).

Недостатком данного предохранительного клапана также является его низкая пропускная способность из-за поджатия потока в проходном канале, перекрываемом запорным органом, и значительного уменьшения эффективного диаметра прохода потока среды. Поэтому при расчетном проходном сечении предохранительного клапана не обеспечивается возможность надежной защиты энергетического оборудования ТЭС при резком повышении давления.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы исключить образование зоны турбулизации в проходном канале корпуса, перекрываемом запорным органом, и обеспечить соответствие эффективного диаметра прохода потока среды расчетному минимальному проходному сечению предохранительного клапана

Поставленная задача решается тем, что в предохранительном клапане, содержащем корпус, подводящий и отводящий патрубки, запорный орган, имеющий седло, выполненное в корпусе, и тарелку, сочлененную подпружиненным штоком с сервоприводом и открывающуюся навстречу потоку, согласно изобретению в корпусе выполнена кольцевая канавка, ограничивающая седло запорного органа, с образованием на внутренней поверхности корпуса по ходу потока кромки для предварительного отрыва потока.

К внутренней поверхности корпуса и/или подводящему патрубку прикреплены направляющие лопасти, расположенные наклонно относительно продольной оси корпуса.

Кромка для предварительного отрыва потока имеет скругление или фаску.

Выполнение в корпусе кольцевой канавки, ограничивающей седло запорного органа, и образование на внутренней поверхности корпуса кромки для предварительного отрыва потока позволяют пропускать через минимальное проходное сечение клапана уже поджатый при предварительном отрыве от кромки поток, чем значительно увеличивает эффективное проходное сечение клапана.

Установка на внутренней поверхности корпуса и/или в подводящем патрубке направляющих лопастей, расположенных наклонно относительно продольной оси корпуса, позволяет закрутить поток среды, увеличить ее давление в приграничном слое у внутренней поверхности корпуса и уменьшить поджатие эффективного проходного сечения зоной турбулизации.

Наличие на кромке для отрыва потока скругления или фаски способствует снижению гидравлического сопротивления предохранительного клапана и увеличению его расходных характеристик.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

на фиг.1 схематично изображен заявляемый предохранительный клапан;

на фиг.2 - сечение по А-А.

Предохранительный клапан содержит корпус 1 с внутренней 2 поверхностью, подводящий 3 и отводящий 4 патрубки и запорный орган. Запорный орган состоит из седла 5, выполненного в корпусе 1, и тарелки 6, открывающейся навстречу потоку и сочлененной подпружиненным штоком 7 с сервоприводом (на чертеже не показан). В корпусе 1 выполнена кольцевая канавка 8, ограничивающая седло 5 запорного органа, с образованием на внутренней поверхности 2 кромки 9 для отрыва потока. К внутренней поверхности 2 корпуса 1 или к внутренней поверхности подводящего патрубка 3 прикреплены направляющие лопасти 10, расположенные наклонно относительно продольной оси корпуса 1. Наклонные лопасти 10 могут быть одновременно установлены как в корпусе 1, так и в подводящем патрубке 3. Кромка 9 для отрыва потока имеет скругление или фаску (на чертеже не показано).

Предохранительный клапан работает следующим образом.

При увеличении давления в защищаемом объекте выше допустимого предела сервопривод (на чертеже не показан) посредством подпружиненного штока 7 открывает запорный орган, перемещая его тарелку 6 навстречу потоку среды. Поток, под давлением двигаясь по подводящему 3 патрубку и внутренней 2 полости корпуса 1, наклонными лопастями 10, установленными на пути его движения, закручивается, значительно увеличивая давление в приграничном слое внутренней поверхности 2 корпуса 1. При прохождении закрученного потока кромки 9, образованной кольцевой канавкой 8, происходит отрыв потока и образование зоны турбулизации, которая заполняет пространство кольцевой канавки 8 (см. на фиг.1). Наличие скругления или фаски на кромке 9 способствует снижению сопротивления клапана.

Наличие зоны турбулизации в непосредственной близости перед проходным каналом запорного органа сглаживает закрученный поток и исключает повторный его отрыв и образование зоны турбулизации в проходном канале запорного органа.

Заявляемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет исключить образование зоны турбулизации в канале запорного органа и значительно увеличить эффективный диаметр прохода потока среды в минимальном проходном сечении предохранительного клапана.

Предохранительный клапан относится к защитной энергетической арматуре и предназначено для использования, например, в составе импульсно-предохранительного устройства для защиты от превышения давления в котельных агрегатах, трубопроводах, сосудах, работающих под давлением, и других объектах ТЭС. Предохранительный клапан содержит корпус 1 с внутренней 2 поверхностью, подводящий 3 и отводящий 4 патрубки и запорный орган. Запорный орган состоит из седла 5, выполненного в корпусе 1, и тарелки 6, открывающейся навстречу потоку и сочлененной подпружиненным штоком 7 с сервоприводом. В корпусе 1 выполнена кольцевая канавка 8, ограничивающая седло 5 запорного органа, с образованием на внутренней поверхности 2 кромки 9 для предварительного отрыва потока. Изобретение позволяет исключить образование зоны турбулизации в канале запорного органа и значительно увеличить эффективный диаметр прохода потока среды в минимальном проходном сечении предохранительного клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Предохранительный клапан, содержащий корпус, подводящий и отводящий патрубки, запорный орган, имеющий седло, выполненное в корпусе, и тарелку, сочлененную подпружиненным штоком с сервоприводом, и открывающуюся навстречу потоку, отличающийся тем, что в корпусе выполнена кольцевая канавка, ограничивающая седло запорного органа, с образованием на внутренней поверхности корпуса кромки для предварительного отрыва потока.

2. Предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что к внутренней поверхности корпуса и/или подводящему патрубку прикреплены направляющие лопасти, расположенные наклонно относительно продольной оси корпуса.

3. Предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что кромка для предварительного отрыва потока имеет скругление или фаску.