Клапан регулирующий угловой клеточного типа Российский патент 2021 года по МПК F16K3/24 F16K47/14 F16K27/04 

Предлагаемое устройство относится к запорно-регулирующим устройствам, и предназначено для регулирования расхода (давления) рабочей среды путем изменения проходного сечения, в трубопроводе.

Устанавливается на технологических трубопроводах, предназначенных для транспортировки жидкой или газообразной рабочей среды, в том числе горючей и воспламеняющейся, используемой в процессах нефтехимии, нефтепереработки, добычи, транспорта, хранения и подготовки газа.

Практически у всех имеющихся дроссельных клапанов углового типа очень высокие скорости потока рабочей среды, что является основным источником шума, эрозии, вибрации и сбоев в работе, по причине не сбалансированного распределения нагрузок во входном отверстии клапана.

Наиболее близким источником является патент Китая CN 205226409 от 11.05.2016, в котором раскрыт клапан угловой клеточного типа, включающий корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную, установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку с размещенным в ней штоком со шкалой герметично уплотненным в ней, и средство поворота, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер. Недостатком данного решения является недостаточная надежность, ввиду высоких скоростей потока рабочей среды из-за чего происходит быстрый износ клеточной втулки.

Технический результат - повышение надежности и износостойкости клапана.

Технический результат достигается тем, что клапан регулирующий угловой клеточного типа включает:

корпус,

входной горизонтальный и выходной вертикальный каналы корпуса, расположенные под углом 90°,

втулку клеточную, установленную вертикально в месте пересечения каналов, ориентированную вертикально,

плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы,

крышку с размещенным в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и

штурвал, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер.

При этом корпус в месте пересечения каналов содержит цилиндрическую вертикальную камеру в центральной части, которой расположена втулка клеточная, при этом входной горизонтальный канал корпуса выполнен плавно расширяющимся до диаметра цилиндрической вертикальной камеры, с которой он соединен, а вертикальный канал корпуса гидроизолирован от цилиндрической вертикальной камеры корпусом клапана.

Так в входном и выходном каналах корпуса могут быть расположены внешние защитные втулки из сплава с высокой твердостью.

Кроме того выходной канал корпуса может быть выполнен расширяюшимся.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами и рисунками фиг. 1-4, где

на фигуре 1 показана схема распределения нагрузок при прохождении среды через клапан при обычном цилиндрическом входном отверстии в корпусе, как в прототипе;

на фигуре 2 показана схема распределения нагрузок при прохождении среды через клапан с расширительной камерой и плавным переходом входного отверстия корпуса в расширительную камеру;

на фигуре 3 показан сборочный чертеж предлагаемого клапана;

на фигуре 4 показан разрез клапана по оси входного отверстия и перехода в расширительную камеру.

На фигурах позициями обозначены следующие детали:

1 - корпус,

2 - седло,

3 - втулка клеточная,

4 - плунжер.

Схема распределения нагрузок при прохождении среды через перфорированные отверстия втулки клетки прототипа показана на фиг. 1. Как видно из схемы максимальная нагрузка при «столкновении» потока среды с втулкой клеткой сосредоточена со стороны входного отверстия в корпусе клапана, где происходит интенсивная эрозия отверстий втулки клетки (сектор Б).

В предлагаемой конструкции клапана с расширительной камерой и плавным переходом в виде радиуса R (фиг. 4) от входного отверстия корпуса до расширительной камеры достигнуто равномерное распределение нагрузок при прохождении среды через перфорированные отверстия втулки клетки 3. Схема распределения нагрузок показана на фиг. 2. Как видно из схемы нагрузка потока среды равномерно распределяется по всему периметру сечения втулки клетки 3 при прохождении среды через перфорированные отверстия.

В предлагаемой конструкции клапана углового типа удалось устранить турбулентность потока среды в области камеры расширения, равномерно распределить поток через втулку клетку, снизить скорость потока среды до момента прохождении потока среды через запорно-регулирующие элементы клапана. Это обеспечит надежную работу клапана, поскольку предотвращает вибрацию и не сбалансированное распределение нагрузок, а эрозия уменьшается в несколько раз. При минимуме турбулентности и изменения скорости среды преобразование энергии в самом корпусе клапана ограничено. Падение давления за счет предлагаемой конструкции расширительной камеры в корпусе происходит в основном над затвором, который изготавливается из специальных особо прочных материалов, способного не подвергаться эрозии.

Клапан состоит из механизма регулирующего и привода.

Механизм регулирующий включает в себя корпус 1, в котором установлены: седло 2 из сплава ВК8, втулка клеточная 3, плунжер 4 из сплава ВК8 (фиг. 3).

Клапан может комплектоваться как ручным, так и электрическим приводом.

Принцип устройства и работы клапана - регулирование параметров рабочей среды осуществляется путем изменения площади проходных сечений отверстий во втулке клеточной 3 при перемещении плунжера 4 относительно втулки клеточной 3 из верхнего положения в нижнее и полного отсечения потока при контакте торца плунжера 4 с уплотнительной поверхностью седла 2.

Оригинальность и новизна конструкции клапана регулирующего углового клеточного типа состоит в том, что конструкция входного отверстия корпуса для прохода транспортируемой среды выполнена с расширительной камерой и плавным переходом в виде радиуса R (фиг. 4), что позволяет:

- обеспечить сбалансированное распределение нагрузок на регулирующем элементе (втулка клетка-плунжер);

- уменьшить эрозию в несколько раз;

- устранить шум и вибрацию;

- обеспечить надежную и долговечную работу клапана.

Предлагается клапан регулирующий угловой клеточного типа, включающий корпус, входной горизонтальный и выходной вертикальный каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную, установленную вертикально в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку с размещенным в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и средство поворота, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер. При этом корпус в месте пересечения каналов содержит цилиндрическую вертикальную камеру, в центральной части которой расположена втулка клеточная. Входной горизонтальный канал корпуса выполнен плавно расширяющимся до диаметра цилиндрической вертикальной камеры. Изобретение направлено на повышение надежности и износостойкости клапана. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Клапан регулирующий угловой клеточного типа, включающий корпус, входной горизонтальный и выходной вертикальный каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную, установленную вертикально в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку с размещённым в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и средство поворота, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер, отличающийся тем, что корпус в месте пересечения каналов содержит цилиндрическую вертикальную камеру, в центральной части которой расположена втулка клеточная, при этом входной горизонтальный канал корпуса выполнен плавно расширяющимся до диаметра цилиндрической вертикальной камеры.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что выходной канал корпуса выполнен расширяющимся.