КЛАПАН РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА Российский патент 2019 года по МПК F16K3/03 F16K31/54 

Изобретение относится к устройствам для регулирования параметров потоков рабочих сред и может быть использовано в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности.

Известна конструкция регулирующего клапана, содержащего корпус с входным и выходными патрубками с проходными отверстиями, шаровой поворотный затвор с зауженным проходным отверстием V-образного профиля и привод шарового поворотного затвора (см. https://ru.kisspng.com/kisspng-p52cc4/).

Недостатком этой конструкции является нарушение осесимметричности регулируемого потока в проходном отверстии V-образного профиля, что приводит к повышению гидравлического сопротивления проточной части из-за значительного сужения и расширения.

Наиболее распространены регуляторы седельного типа. Недостатком является значительное нарушение потока перекачиваемой среды из-за изменения формы проходной части и большого количества конструктивных элементов нарушающих равномерное движение.

За прототип изобретения взята конструкция регулятора фирмы Mokveld Valves bv клапан «Моквелд». Это клапан осевого типа, содержащий наружный и внутренний корпусы, представляющие одну отливку, поршень со штоком, перемещающийся вдоль продольной оси клапана. Поршень перемещается посредством передачи, состоящей из двух расположенных под углом 90 град, зубчатых реек, являющихся соответственно частью штока поршня и шпинделя клапана. Зубчатая передача защищена от воздействия рабочей среды двойными первичными уплотнениями, установленными на штоке поршня и в его направляющей.

Недостатками этой конструкции являются

- скорость перемещения регулирующего механизма ограничена из-за возможности создания ударной волны при движении поршня из-за значительного паспортного времени срабатывания;

- расположение регулирующей части в середине потока приводит к деформации равномерного движения, в особенности газов;

- регулирование происходит за счет движения поршня, что помимо ограничения количества пропускаемой среды изменяет характер этого движения и приводит к дополнительным потерям энергии потока;

- поток газа меняет свое направление при обтекании рабочего механизма и еще 2 раза под углом примерно 90 град, при прохождении через перфорацию, при этом происходит значительная потеря энергии потока (не менее 30%);

- герметичность закрытия регулятора достигается за счет полного смещения поршня за границы перфорации и может быть нарушена при попадании посторонних предметов при загрязненной среде перекачки;

- регулятор имеет определенное направление движения потока, то есть не может работать в оба направления;

- под воздействие потока попадают все элементы конструкции, что приводит к их быстрому износу.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение скорости срабатывания клапана, уменьшение потерь энергии, повышение износоустойчивости, долговечности и ремонтопригодности.

Поставленная задача обеспечивается тем, что клапан регулирования потока содержит привод, корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки с проходными отверстиями и подвижными и неподвижными регулирующими зубьями, причем регулирующие зубья расположены по внешней части потока, все зубья выполнены обтекаемой формы и заканчиваются клином, у которого размер угла в сечении определяется как 360/n, где n - количество подвижных зубьев, проход регулятора выполнен симметричным в поперечном разрезе в виде многолучевой звезды с возможностью сужения к центру в процессе перекрытия потока.

На фиг. 1 прилагаемых чертежей изображен общий вид предлагаемого клапана регулирования потока;

на фиг. 2 - то же, в разрезе;

на фиг. 3 - клапан регулирования потока с четырьмя парами регулирующих зубьев, вид слева в разрезе;

на фиг. 4 - клапан регулирования потока с тремя парами регулирующих зубьев, вид слева в разрезе, где стрелками показано направление потока;

на фиг. 5 - клапан регулирования потока с шестью парами регулирующих зубьев, разрез А-А на фиг. 1;

на фиг. 6 - подвижный регулирующий зуб клапана регулирования.

Клапан регулирования потока содержит корпус, состоящий из верхней части 1 и нижней части 2, установленной на опоре 3. В верхней части корпуса 1 установлен ручной привод с колесом привода 4, редуктор 5 с шестернями 6, и диск привода 7 с нанесенной на его боковую поверхность спиралью Архимеда. Ролики 8 служат для удержания диска 7 от перекоса. В корпусе установлен регулирующий элемент 9 с входным и выходным патрубками одинакового диаметра и равномерно расположенными выступами в центральной части, образующими неподвижные регулирующие зубья 10, в промежутках между выступами размещены подвижные регулирующие зубья 11, при этом все регулирующие зубья выполнены обтекаемой формы и заканчиваются клином, у которого размер угла в сечении определяется как 360/n, где n - количество подвижных регулирующих зубьев, для обеспечения сцепления с диском 7 на подвижных регулирующих зубьях установлена ответная планка 12 с насечками, соответствующими параметрам спирали Архимеда на диске привода 7.

Ниже приведена работа клапана.

При вращении колеса привода 4 вращение передается на шестерни 6, через которые движение передается на диск 7, находящийся через ответную планку 12 в зацеплении с подвижными регулирующими зубьями 11. Под действием усилия вращения подвижные регулирующие зубья 11 движутся по катетам симметричным им неподвижных регулирующих зубьев 10, перемещаясь к центру или от центра, в результате чего перекрытие или открытие прохода в поперечной плоскости происходит в форме уменьшающейся или увеличивающейся по площади многолучевой звезды. Таким образом, принцип действия регулятора потока заключается в симметричном перемещении подвижных регулирующих зубьев 11 от периферии к центру, перекрывая проход регулятора.

Работа регулятора с количеством подвижных регулирующих зубьев 4 (фиг. 3), и 6 (фиг. 5) осуществляется аналогичным образом.

Обтекаемая форма всех элементов, а также отсутствие различных дополнительных конструктивных элементов, являющихся необходимыми в других типах регуляторов, обеспечивает оптимальность прохождения перекачиваемой по трубопроводу среды через данный регулятор. Регулирование происходит только за счет изменения прохода без нарушения «рисунка» движения среды. Кроме того, данное устройство обеспечивает уровень диссипации потока газа или жидкости на порядок ниже других регулирующих устройств.

Клапан регулирования потока относится к устройствам для регулирования параметров потоков рабочих сред и может быть использован в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности. Клапан регулирования потока содержит привод, корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки с проходными отверстиями и подвижными и неподвижными регулирующими зубьями. Регулирующие зубья расположены по внешней части потока. Все зубья выполнены обтекаемой формы и заканчиваются клином, у которого размер угла в сечении определяется как 360/n, где n - количество подвижных зубьев. Проход регулятора выполнен симметричным в поперечном разрезе в виде многолучевой звезды с возможностью сужения к центру в процессе перекрытия потока. Такое выполнение обеспечивает уровень диссипации потока газа или жидкости на порядок ниже других регулирующих устройств, позволяет увеличить скорость срабатывания, уменьшить потери энергии, повысить износоустойчивость, долговечность и ремонтопригодность клапана. 6 ил.

Клапан регулирования потока, содержащий привод, корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки с проходными отверстиями и подвижными и неподвижными регулирующими зубьями, отличающийся тем, что регулирующие зубья расположены по внешней части потока, все зубья выполнены обтекаемой формы и заканчиваются клином, у которого размер угла в сечении определяется как 360/n, где n - количество подвижных зубьев, проход регулятора выполнен симметричным в поперечном разрезе в виде многолучевой звезды с возможностью сужения к центру в процессе перекрытия потока.