КЛАПАН РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА Российский патент 2023 года по МПК F16K3/03 F16K3/30 

Изобретение относится к устройствам регулирования параметров потока рабочей среды и может быть использовано в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является, принятый за прототип, известный (RU 2682468, МПК F16K3/03, F16K 31/54, опубликовано 18.02.2019) клапан регулирования потока (далее - регулятор), содержащий привод, корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки с проходными отверстиями и подвижными и неподвижными регулирующими зубьями (дросселирующие элементы), при этом 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.

Достижение указанного ниже технического результата в известном изобретении невозможно из-за сужения проточной части, обусловленного размещением элементов дросселирования. В процессе движения среды в любом режиме регулирования, в том числе и в положении "открыто", возникает изменение площади поперечного сечения потока, что приводит к изменению его характеристик даже в том случае, если в этом нет необходимости в данный момент. Это ведет к снижению расходных характеристик регулятора.

Задача (техническая проблема), на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в снижении затрат на прокачку.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, состоит в достижении оптимальных характеристик потока среды.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в клапане регулирования потока, содержащем привод и корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки с проходными отверстиями одинакового диаметра и находящуюся между патрубками соосную с ними центральную часть c равномерно расположенными на ее внутренней цилиндрической поверхности радиально направленными, продольно ориентированными дросселирующими элементами: неподвижными - в виде выступов, имеющих каждый в поперечном сечении форму треугольного зуба, и расположенными между ними подвижными дросселирующими элементами, выполненными c целью изменения величины проходного отверстия центральной части с возможностью радиального, по направлению к/от продольной оси регулирующего элемента поступательного движения вдоль боковых стенок (вершинных граней) неподвижных дросселирующих элементов, контактируя с ними; при этом все дросселирующие элементы имеют конечную часть в форме треугольного клина с размером вершинного угла 360/n, где n - количество подвижных дросселирующих элементов, поперечное сечение сужающегося к центру в процессе перекрытия потока проходного отверстия центральной части регулирующего элемента в положении регулятора "открыто" имеет форму симметричной многолучевой звезды, а внутренний диаметр центральной части регулирующего элемента больше внутреннего диаметра любого из патрубков на величину, при которой площадь любого поперечного сечения указанной центральной части с учетом площади сечения дросселирующих элементов в положении регулятора "открыто" имеет отклонение от площади сечения проточной части любого из патрубков не более 2%.

Регулирование величины потока осуществляется при изменении величины проходного отверстия центральной части регулирующего элемента за счет радиального смещения подвижных элементов дросселирования между положениями регулятора "открыто" - "закрыто".

Поперечное сечение проходного отверстия в центральной части регулирующего элемента в положении регулятора "открыто" ограничено вершинными гранями (гранями при клиновидной вершине) дросселирующих элементов. В процессе регулирования величины потока подвижные элементы дросселирования смещаются от первоначального положения (положение регулятора "открыто") до момента полного смыкания их вершинных граней на продольной оси регулирующего элемента и полного контакта их боковых граней с вершинными гранями неподвижных дросселирующих элементов в пределах центральной части регулирующего элемента (положение регулятора "закрыто").

Увеличение объема центральной части регулирующего элемента за счет увеличения ее внутреннего диаметра компенсирует объем, занимаемый в этой части элементами дросселирования. В результате такой компенсации площадь поперечного сечения проходного отверстия в любой точке вдоль всей зоны регулирования (центральная часть регулирующего элемента) в положении регулятора "открыто" остается одинаковой или имеет незначительные (в пределах 2%) отклонения. При этом достигаются равные или очень близкие характеристики изменения формы и площади поперечного сечения проходного отверстия, что приводит к оптимизации движения потока среды через регулятор в положении "открыто" до характеристик потока среды в трубе. То есть, в открытом состоянии пропускная способность регулятора равна (или отличается на величину не более 2%) пропускной способности трубопровода, на котором установлен регулятор.

Указанные изменения проходного отверстия, характеризующиеся коэффициентом пропускной способности, позволяют потоку среды оставаться ровно в тех же характеристиках (объем и скорость) как до, так и после регулирующего элемента. За счет отсутствия изменений указанных характеристик потока среды в положении регулятора "открыто" затраты на прокачку снижаются в несколько раз.

В зависимости от используемого привода регулятор может быть изготовлен как в регулирующем, так и в антипомпажном исполнении.

Заявленное устройство является единственным регулирующим устройством, отвечающим в полной мере критерию "осесимметричности".

Для пояснения сущности заявленного изобретения представлены следующие графические материалы:

фиг. 1 - продольный разрез корпуса регулятора, проходное отверстие проточной части в положении регулятора "открыто";

фиг. 2 - сечение Б-Б центральной части регулятора, проходное отверстие проточной части в положении регулятора "открыто";

фиг. 3 - продольный разрез центральной части регулятора, проходное отверстие проточной части в положении регулятора "закрыто";

фиг. 4 - сечение А-А центральной части регулирующего элемента, проходное отверстия проточной части в положении регулятора "закрыто";

В качестве доказательства промышленного осуществления заявленного изобретения представлено описание конкретной конструкции клапана регулирования потока и способа его функционирования.

Клапан регулирования потока содержит привод (не показан) и корпус с регулирующим элементом 6, имеющим входной 3 и выходной 3 патрубки одинакового диаметра D. В центральной части 5 регулирующего элемента 6 равномерно расположены шесть радиально направленных продольно ориентированных дросселирующих элемента (регулирующие зубья): неподвижные 2 дросселирующие элементы, имеющие в поперечном сечении форму треугольного зуба каждый, выполненные в виде выступов на внутренней цилиндрической поверхности центральной части 5 регулирующего элемента 6; и расположенные между ними подвижные 1 дросселирующие элементы. Все дросселирующие элементы 1 и 2 имеют обтекаемую форму и заканчиваются клином, у которого размер вершинного угла в сечении равен 120°.

Регулятор находится в положении "открыто" (фиг. 1,2), когда поперечное сечение проходного отверстия центральной части 5 регулирующего элемента 6 имеет форму симметричной многолучевой звезды с четным количеством лучей (фиг. 2).

Регулятор находится в положении "закрыто" (фиг. 3, 4) при смыкании вершинных граней подвижных 1 дросселирующих элементов друг с другом на продольной оси регулирующего элемента 6.

Внутренний диаметр D1 центральной части 5 регулирующего элемента 6 увеличен по сравнению с внутренним диаметром D патрубков 3 регулятора на величину, при которой площадь любого поперечного сечения центральной части 5 регулирующего элемента 6 с учетом площади сечения дросселирующих элементов 1, 2 в положении регулятора "открыто" (Фиг. 1, 2) сохраняется в пределах +/- 2 % от площади сечения проточной части любого 3 (4) из патрубков.

Регулирование величины потока осуществляется при изменении величины проходного отверстия в центральной части 5 регулирующего элемента 6 в результате радиального, по направлению к/от ее продольной оси смещения неподвижных 2 дросселирующих элементов вдоль и в контакте с боковыми стенками (вершинные грани) 4 неподвижных 2 дросселирующих элементов.. Поступательное движение подвижных 1 дросселирующих элементов обеспечивается при вращении колеса привода регулятора и передачи этого движения через систему зубчатых передач на диск привода, с которым каждый из подвижных 1 дросселирующих элементов находится в зацеплении через ответную планку.

Изобретение относится к устройствам регулирования параметров потока рабочей среды и может быть использовано в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности. Клапан регулирования потока содержит привод и корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки одинакового диаметра. В центральной части регулирующего элемента равномерно расположены радиально направленные продольно ориентированные дросселирующие элементы. Неподвижные дросселирующие элементы имеют в поперечном сечении форму треугольного зуба каждый, при этом они выполнены в виде выступов на внутренней цилиндрической поверхности центральной части регулирующего элемента. Между ними расположенные подвижные дросселирующие элементы. Все дросселирующие элементы имеют обтекаемую форму и заканчиваются клином, у которого размер вершинного угла в сечении равен 120°. При этом выполнение внутреннего диаметра центральной части регулирующего элемента больше внутреннего диаметра любого из патрубков на величину, при которой площадь любого поперечного сечения указанной центральной части с учетом площади сечения дросселирующих элементов в положении регулятора "открыто" имеет отклонение от площади сечения проточной части любого из патрубков не более 2%, позволяет достичь оптимальных характеристик потока среды. 4 ил.

Клапан регулирования потока, содержащий привод и корпус с регулирующим элементом, имеющим входной и выходной патрубки с проходными отверстиями одинакового диаметра и находящуюся между патрубками соосную с ними центральную часть c равномерно расположенными на ее внутренней цилиндрической поверхности радиально направленными продольно ориентированными дросселирующими элементами: неподвижными - в виде выступов, имеющих каждый в поперечном сечении форму треугольного зуба, и расположенными между ними подвижными дросселирующими элементами, выполненными c целью изменения величины проходного отверстия центральной части регулирующего элемента с возможностью радиального по направлению к/от продольной оси регулирующего элемента поступательного движения вдоль боковых стенок неподвижных дросселирующих элементов, контактируя с ними; при этом все дросселирующие элементы имеют конечную часть в форме треугольного клина с размером вершинного угла 360/n, где n – количество подвижных дросселирующих элементов, а поперечное сечение сужающегося к центру в процессе перекрытия потока проходного отверстия центральной части регулирующего элемента в положении регулятора "открыто" имеет форму симметричной многолучевой звезды, отличающийся тем, что внутренний диаметр центральной части регулирующего элемента больше внутреннего диаметра любого из патрубков на величину, при которой площадь любого поперечного сечения указанной центральной части с учетом площади сечения дросселирующих элементов в положении регулятора "открыто" имеет отклонение от площади сечения проточной части любого из патрубков не более 2%.