ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2017 года по МПК F16K3/02 F16K3/32 

Изобретение относится к машиностроению, к разделу арматуростроения, а именно к регулирующей арматуре, и может быть применено в технологических трубопроводах для регулирования потока различных рабочих жидкостей.

Известно запорно-регулирующее устройство (см. RU 2464470 С2 F16K 3/12), содержащее корпус с подводящим и отводящим патрубком с установленными в них седлами и с размещенным между ними шибером, взаимодействующим при закрытии торцевыми выполненными профилированными поверхностями с подпружиненной пятой.

К недостаткам данной конструкции относится невозможность обеспечения пропускной характеристики, соответствующей ГОСТ Р 55508-2013, а именно равнопроцентной или прямолинейной.

Известно также запорно-регулирующее устройство (см. RU 119835 U1 F 16К 3/12) прототип, содержащее корпус с подводящим и отводящим каналами, расположенными на одной оси, перпендикулярно которой размещен управляемый шпинделем от ручного привода шибер, взаимодействующий со вставкой (седлом), установленной в отводящем канале корпуса, в которой выполнен прямоугольный канал с длинной стороной, параллельной оси шпинделя, обеспечивающий получение прямолинейной расходной характеристики.

К недостаткам известного устройства относится невозможность обеспечения равнопроцентной пропускной характеристики.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание профиля канала во вставке (седле), обеспечивающего получение равнопроцентной пропускной характеристики.

Поставленная техническая задача решается тем, что запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с соосными подводящим и отводящим каналами с установленными в них седлами, охватывающими шибер, управляемый от привода, причем в отводящем канале седло либо вставка в нем снабжены профилированным каналом, который образован исходящими из одной линии криволинейными поверхностями, контур которых подобен веткам Циссоиды Диокла, соединенными в верхней части горизонтальной плоскостью, а в нижней с верхней плоскостью либо прямоугольника, либо квадрата, либо с верхней полуокружностью круга, а графики криволинейных поверхностей соответствуют полиному «n» степени, предпочтительно пятой при этом площадь прямоугольника, либо квадрата, либо круга выполнена равной с площадью замещенной части между криволинейными поверхностями.

На фиг. 1 изображен продольный разрез запорно-регулирующего устройства; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график в осях координат криволинейного контура поверхностей канала, полученный расчетным путем.

Запорно-регулирующее устройство состоит из корпуса 1 с подводящим патрубком 2 и отводящим патрубком 3, в которых установлены соответственно седло 4 с круглым каналом и седло 5 с профилированным каналом, и размещенным между ними шибером 6, управляемым через шпиндель 7, ходовую гайку 8 ручным приводом 9.

На верхнем торце шпинделя 7 установлен указатель 10 положения шибера 6. Привод закрыт прозрачным колпаком 11 с делениями 12, относительно которых производится считывание положения шибера 6, определяющего расход среды в данный момент.

В седле 5 выполнен профилированный канал 13, образованный двумя криволинейными поверхностями 14 и 15, исходящими из одной линии, контур которых подобен веткам Циссоиды Диокла, соединенным в верхней части горизонтальной плоскостью 16, а нижняя узкая часть 17 канала 13, как показала практика, из-за малых величин расхода в регулировании не используется и поэтому заменена выемкой 18 квадратного, либо прямоугольного, либо круглого сечения, равной по площади с замещаемой узкой частью 17 канала 13 с замером по верхней плоскости 19 либо полуокружности, соединенной с поверхностями 14 и 15.

Расчет графика криволинейного контура производится в декартовых координатных осях х и y с приростом по оси y с шагом 0,1 хода шибера 6 и определением координаты с соответствующим знаком в зависимости от полуоси координат х с использованием формулы полинома «n» степени. При использовании формулы полинома третьей степени достоверность равна 0,9986, полинома четвертой степени достоверность равна 0,9999, а пятой степени достоверность равна 1,0.

,

где a₀,… a₅ - коэффициенты уравнения регрессии, определяемые, например, по методу наименьших квадратов согласно ГОСТ Р 55508-2013.

Полученные таким образом точки 20 соединяются плавной кривой.

Работа запорно-регулирующего устройства из положения «закрыто».

При повороте рукоятки 9 привода через шпиндель 7 шибер 6 поднимается вверх и его положение считывается по шкале 12 относительно указателя 10. С достижением нижним торцом шибера 6 нижней плоскости выемки 18 начинается поступление проводимой среды из подводящего патрубка 2 в отводящий патрубок 3 и ее регулирование. На малых расходах до достижения нижним торцом шибера 6 плоскости 19 происходит регулирование по линейной расходной характеристике, при дальнейшем подъеме шибера 6 регулирование производится с обеспечением равнопроцентной характеристики до полного открытия шибером 6 канала 13.

Закрытие запорно-регулирующего устройства производится в обратном направлении и при совпадении указателем 10 нижней отметки на делении 12 шибер 6 полностью перекрывает канал 13. Запорно-регулирующее устройство «закрыто».

Таким образом, благодаря тому что в выходном седле или в его вставке выполнен профилированный канал, образованный двумя зеркально расположенными относительно вертикальной оси кривыми, соответствующими полиному пятой степени поверхностями, соединенными в верхней части прямой горизонтальной поверхностью, а в нижней - верхней поверхностью либо прямоугольника, либо квадрата, либо круга, получена при регулировании проводимой среды равнопроцентная расходная характеристика.

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к регулирующей арматуре, и может быть применено в технологических трубопроводах для регулирования потока различных рабочих жидкостей. Запорно-регулирующее устройство содержит корпус с соосными подводящим и отводящим каналами с установленными в них седлами, охватывающими шибер, управляемый от привода. Выполнение в выходном седле или в его вставке профилированного канала, образованного исходящими из одной линии криволинейными поверхностями, контур которых выполнен в декартовых координатных осях х и у с приростом по оси у с шагом 0,1 хода шибера и определением координаты х, с соответствующим шагом, в зависимости от полуоси координаты х с использованием полинома «n» степени, соединенными в верхней части горизонтальной плоскостью, в нижней - верхней плоскостью канала, сечение которого выполнено либо прямоугольным, либо квадратным, либо круглым, позволило получить при регулировании проводимой среды равнопроцентную расходную характеристику. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с соосными подводящим и отводящим каналами с установленными в них седлами, охватывающими шибер, управляемый от привода, причем в отводящем канале седло либо вставка в нем снабжены профилированным каналом, отличающееся тем, что профилированный канал образован исходящими из одной линии криволинейными поверхностями, контур которых выполнен в декартовых координатных осях х и у с приростом по оси у с шагом 0,1 хода шибера и определением координаты х, с соответствующим шагом, в зависимости от полуоси координаты х с использованием полинома «n» степени, соединенными в верхней части горизонтальной плоскостью, в нижней - верхней плоскостью канала, сечение которого выполнено либо прямоугольным, либо квадратным, либо круглым.

2. Запорно-регулирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что площадь каналов прямоугольника, либо квадрата, либо круга выполнена равной с площадью замещенной части между криволинейными поверхностями.