Осевой регулирующий клапан Российский патент 2021 года по МПК F16K1/12 F16K47/14 

Описание патента на изобретение RU2754648C1

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.

Известен прямоточный регулирующий клапан DN 100 - 1800 PN 10 - 160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf - С. 15], содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.

Недостатком данного клапана является возникновение кавитации, приводящее к разрушению его элементов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является осевой регулирующий клапан [Патент РФ №2727278, МПК F16K 1/12, F16K 3/24, F16К 47/14, опубл. 21.07.2020, БИ №21], содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые. Отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах.

Недостатками данного клапана является возникновение кавитации, приводящее к разрушению его элементов.

Задачей данного изобретения является создание осевого регулирующего клапана, обладающего высокой надежностью и предотвращающего возникновение кавитации и кавитационного разрушения его элементов.

Поставленная задача достигается тем, что в осевом регулирующем клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах.

Отличительными признаками предлагаемого осевого клапана является то, что соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки, причем один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления.

На фиг. 1 изображена схема осевого регулирующего клапана.

На фиг. 2 показано положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при полностью открытом клапане.

На фиг. 3 представлено положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при частично открытом клапане.

На фиг. 4 показано положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при полностью закрытом клапане.

На фиг. 2 - фиг. 4 схемы показаны в увеличенном масштабе.

Осевой регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр 5, соосно которому установлен запирающий орган 6. На поверхности перфорированного цилиндра 5 выполнены отверстия 7, а на поверхности запирающего органа 6 - отверстия 8. Запирающий орган 6 соединен с реечным приводом 9 при помощи штока 10. В выходном фланце 4 установлена расширительная втулка 11. С целью обеспечения запирающему органу возможности поворота вокруг своей оси концевой участок штока 10 установлен в полости внутреннего корпуса 2 при помощи подшипника 12, а в зоне выходного фланца за счет цилиндрического выступа, выполненного в расширительной втулке 11. Для осуществления поворота запирающего органа на поверхности штока 10 и реечного привода 9 выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы 13 и 14.

Соосно запирающему органу 6, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий 8 в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент 15. Боковая поверхность цилиндрического элемента 15 выполнена из сетки, причем один его край прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа 6, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки 11 при помощи подвижного крепления 16.

Осевой регулирующий клапан работает следующим образом.

Жидкость поступает через входной фланец 3 в полость между внутренней поверхностью внешнего корпуса 1 и наружной поверхностью внутреннего корпуса 2, обтекает внутренний корпус и направляется через отверстия 7 и 8 в перфорированном цилиндре 5 и запирающем органе 6 и сквозь боковую поверхность цилиндрического элемента 15 к выходному фланцу 4.

При полностью открытом клапане запирающий орган 6 повернут относительно перфорированного цилиндра таким образом, что проходное сечение, образованное отверстиями 8 и 7, имеет максимальную площадь.

При полностью закрытом клапане отверстия 7 полностью закрыты поверхностью запирающего органа 6.

Для осуществления поворота запирающего органа 6 относительно своей оси на поверхности штока 10 и реечного привода 9 выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы 13 и 14. Это обеспечивает поворот запирающего органа 6 при вертикальном перемещении реечного привода 9. При этом концевой участок штока 10 установлен в полости внутреннего корпуса 2 при помощи подшипника 12, а в зоне выходного фланца крепится за счет цилиндрического выступа (упирается в его поверхность), выполненного в расширительной втулке 11.

За счет увеличенного угла поворота запирающего органа 6 и специальной формы отверстий 7 в перфорированном цилиндре 5 и отверстий 8 в запирающем органе 6 удается обеспечить высокую точность регулирования расхода и широкий диапазон регулирования. Этому также способствует то, что отверстия 7 в перфорированном цилиндре 5 выполнены в виде прямоугольных окон, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра 5, а отверстия 8 в запирающем органе 6 имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам отверстий 7 (прямоугольных окон) в соответствующих рядах.

За счет того что длина больших сторон отверстий 7 уменьшается в рядах от выходного фланца 4 к внутреннему корпусу 2, а меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, в начале открытия происходит перекрытие только ближних к выходному фланцу 4 отверстий 7 и отверстий 8 в запирающем органе 6, имеющих форму равнобедренных треугольников, то есть жидкость проходит только через проходные сечения при перекрытии ближних к выходному фланцу 4 отверстий 7 и отверстий 8 в запирающем органе 6.

Выполнение отверстий 8 в запирающем органе 6 в виде равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам отверстий 7 в соответствующих рядах, позволяет обеспечить плавное открытие проходного сечения от минимального до максимального значения, что обеспечивает широкий диапазон регулирования.

Длина больших сторон отверстий 7 уменьшается в рядах от выходного фланца 4 к внутреннему корпусу 2, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, поэтому удается обеспечить последовательное открытие проходных сечений от ближнего к выходному фланцу 4 ряда к последующим. Это позволяет обеспечивать большой диапазон регулирования.

С целью снижения интенсивности кавитации соосно запирающему органу 6, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий 8 в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент 15, боковая поверхность которого выполнена из сетки. При прохождении потоков жидкости через сетку происходит деление потока на струи (один из наиболее эффективных способов борьбы с кавитацией) и разрушение образованных кавитационных пузырей на более мелкие с последующим их схлопыванием в центральной части клапана, то есть на удалении от стенок и поверхностей. Наличие сетки на цилиндрическом элементе 15 предотвращает также вынос кавитационных пузырей из центральной части клапана к поверхностям его деталей. Таким образом, размещение цилиндрического элемента 15, боковая поверхность которого выполнена из сетки, позволяет снизить как интенсивность кавитации, так и уменьшить ее негативное воздействие (разрушение) на внутренние элементы клапана.

Для фиксации цилиндрического элемента 15 в необходимом положении один его край прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа 6, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки 11 при помощи подвижного крепления 16, которое позволяет ему перемещаться при температурных деформациях.

Предлагаемая конструкция осевого регулирующего клапана позволяет обеспечить надежную его работу и предотвратить кавитационное разрушение его элементов.

Похожие патенты RU2754648C1

название год авторы номер документа
Осевой регулирующий клапан 2019
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Гуданов Илья Сергеевич
  • Калининская Александра Николаевна
  • Викторов Александр Геннадьевич
  • Щаднев Дмитрий Андреевич
RU2727278C1
ПРЯМОТОЧНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 2019
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2702027C1
Прямоточный регулирующий клапан 2021
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Гуданов Илья Сергеевич
  • Федоров Дмитрий Олегович
  • Рябцев Владислав Александрович
  • Королев Иван Павлович
  • Шлыков Кирилл Сергеевич
  • Овеченкова Елизавета Викторовна
  • Крутилов Дмитрий Алексеевич
  • Зайцев Сергей Александрович
  • Власов Валерий Владимирович
RU2771894C1
Прямоточный регулирующий клапан 2018
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2692607C1
ОСЕСИММЕТРИЧНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 2018
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2702022C1
ПРЯМОТОЧНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 2017
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Борисовский Михаил Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2657371C1
ПРЯМОТОЧНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 2018
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2702021C1
Прямоточный регулирующий клапан 2023
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Шлыков Кирилл Сергеевич
  • Крутилов Дмитрий Алексеевич
  • Сажин Александр Валентинович
  • Назимова Дарья Андреевна
  • Дудко Алина Андреевна
  • Изумрудов Леонид Сергеевич
  • Клушин Богдан Дмитриевич
  • Стогов Иван Александрович
  • Чубко Илья Игоревич
  • Овчинников Иван Алексеевич
  • Тупин Дмитрий Николаевич
  • Есин Егор Алексеевич
  • Чаленко Александр Михайлович
RU2798965C1
Осевой регулирующий клапан 2018
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2681717C1
Осевой клапан 2022
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Гуданов Илья Сергеевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Голубев Дмитрий Евгеньевич
  • Мишанин Олег Владимирович
  • Лащевский Никита Сергеевич
  • Рознер Владислав Александрович
  • Стогов Иван Александрович
RU2781394C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 754 648 C1

Реферат патента 2021 года Осевой регулирующий клапан

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам прямоточного типа. Прямоточный регулирующий клапан содержит внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку. Соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки. Один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления. Изобретение направлено на обеспечение надежной работы осевого регулирующего клапана и предотвращение кавитационного разрушения его элементов. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 754 648 C1

Осевой регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах, отличающийся тем, что соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки, причем один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2754648C1

Осевой регулирующий клапан 2019
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Гуданов Илья Сергеевич
  • Калининская Александра Николаевна
  • Викторов Александр Геннадьевич
  • Щаднев Дмитрий Андреевич
RU2727278C1
РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 2013
  • Коренякин Андрей Федорович
  • Пономаренко Дмитрий Владимирович
  • Филиппов Андрей Геннадьевич
  • Тищенко Виталий Валерьевич
  • Зилевич Наталья Борисовна
RU2529962C1
ПРЯМОТОЧНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 2017
  • Лебедев Антон Евгеньевич
  • Борисовский Михаил Евгеньевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Мельцер Александр Михайлович
  • Воронин Дмитрий Викторович
  • Неклюдов Сергей Владимирович
  • Серов Егор Михайлович
RU2657371C1
DE 102013108940 A1, 19.02.2015
US 9151407 B2, 06.10.2015.

RU 2 754 648 C1

Авторы

Лебедев Антон Евгеньевич

Капранова Анна Борисовна

Гуданов Илья Сергеевич

Бахматова Валерия Олеговна

Карельская Анита Станиславовна

Крыга Татьяна Андреевна

Быков Дмитрий Андреевич

Чуранова Анастасия Алексеевна

Рябцев Владислав Александрович

Даты

2021-09-06Публикация

2020-11-26Подача