Клапан редукционный Российский патент 2024 года по МПК G05D16/08 F16K17/06 

Изобретение относится трубопроводной арматуре, а именно к регуляторам давления воды «после себя» и предназначено для использования в системах холодного и горячего водоснабжения, в системах смешивания рабочих жидкостей, водяного отопления, гидроприводах, а также иных технологических трубопроводах.

Известен «Регулятор давления квартирный» по патенту №185578, состоящий из корпуса, выполненного со сквозной в продольном направлении полостью, разделенной на входную и выходную части расположенной продольно перегородкой, в которой поперечно продольному направлению корпуса выполнено отверстие с седлом, крышки корпуса, пробки. В корпусе расположен клапан, состоящий из подвижного поршня со штоком и золотника, установленных на одной оси с помощью гайки, также упорный конус, гайка настройки, защитный колпачок, пружина, кольца уплотнительные большое и малое, прокладка золотника.

Недостатком данного устройства является возможность его несанкционированной регулировки пользователем, неспециалистом, что может вызвать нарушение работы сети, в которой он используется. Так же недостатком является большой габаритный размер по высоте, соответственно невозможность установки регулятора давления в трубопроводных системах с плотно расположенными трубами друг относительно друга.

Известен «Регулятор давления» по патенту №2465625, взятый за прототип, содержащий корпус, выполненный со сквозной полостью и с элементом со стороны первого торца для подключения к трубопроводу, пробку, жестко связанную с корпусом со стороны его второго торца, выполненную со сквозной полостью и элементом для подключения к трубопроводу со стороны, противоположной расположению корпуса, обойму, расположенную внутри полости корпуса и жестко в нем зафиксированную, также выполненную со сквозной полостью, клапан, установленный в пробке с возможностью продольного перемещения и фиксации положения с обеспечением прохождения транспортируемой среды через сквозную полость пробки, втулку, выполненную со сквозной полостью и установленную в сквозной полости обоймы с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с одной торцевой поверхностью с клапаном для предотвращения движения транспортируемой среды, пружину сжатия, расположенную в обойме с возможностью взаимодействия с втулкой со сжатием в направлении движения втулки к клапану.

Недостатком устройства является сборный корпус, состоящий из двух частей с резьбой, что приводит к снижению надежности и увеличению вероятности протечек по резьбе. Также недостатком является то, что нужно время для «ответа» рабочего органа (втулки) на резкое повышение давления, из-за инерционности пружины и силы трения в уплотнительных кольцах. Данный регулятор давления работает без скачков только в случае плавного стабильного изменения входного давления. При отсутствии элемента трубопровода, создающего гидравлическое сопротивление после регулятора давления, регулятор давления не работает. Еще одним недостатком является требование, предъявляемое к чистоте рабочей жидкости из-за наличия уплотнительных колец.

Технический результат заключается в создании клапана редукционного повышенной надёжности и долговечности, обладающего минимальными габаритными размерами, приближенными к стандартным габаритным размерам трубопроводного фитинга, не имеющего требований к чистоте рабочей среды, работающего при нестабильном изменении входного давления и исключающего возможность несанкционированной регулировки.

Технический результат достигается за счет того, что клапан редукционный, содержит корпус, выполненный со сквозной полостью и с входным штуцером для подключения к трубопроводу, золотник, установленный с возможностью продольного перемещения в корпусе, пружину, расположенную в опоре с возможностью взаимодействия с золотником со сжатием в направлении движения золотника, опору пружины, расположенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и также выполненной со сквозными полостями и выходной штуцер для подключения к трубопроводу со стороны, противоположной расположению корпуса. При этом корпус клапана выполнен литым, входной штуцер снабжён рассекателем, имеющим конусообразную форму, золотник, размещённый в корпусе, имеет каплеобразные фрезерованные проточки, расположенные вдоль оси золотника, а втулка опорная, имеющая маркировку выходного давления, включает втулку регулировочную, содержащую трапецеидальную резьбу и шлиц, использующийся как указатель выходного давления.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующими фигурами:

- фиг. 1, где представлен продольный разрез клапана редукционного;

- фиг. 2, где представлен общий вид золотника.

Клапан редукционный включает:

- корпус 1, имеющий цилиндрическую литую форму и выполненный со сквозной полостью;

- рассекатель 2, имеющий конусообразную форму и расположенный во входном штуцере 3 корпуса 1, выполняющий функцию рассечения потока для снижения влияния набегающего потока на золотник 4.

- входной штуцер 3 для подключения к трубопроводу по направлению к потоку жидкости;

- золотник 4, имеющий цилиндрическую форму с каплеобразными фрезерованными проточками вдоль оси, размещённый в корпусе 1 с возможностью продольного перемещения в корпусе 1, и служащий для изменения проходного сечения жидкости через корпус 1 для снижения давления. Количество каплеобразных фрезерованных проточек зависит от габаритных размеров клапана и может быть от 2 до 10. При этом форма и размеры каплеобразных проточек получены расчётным путём и подтверждены экспериментально;

- пружину 5, размещённую в опоре пружины 6, которая обеспечивает поджатие пружины 5;

- втулку опорную 7, ограничивающую ход опоры пружины 6 вдоль потока жидкости и имеющую маркировку выходного давления для упрощения настройки клапана редукционного;

- втулку регулировочную 8 со шлицем (указателем), расположенную внутри втулки опорной 7 и предназначенную для поджатия опоры пружины 6. При этом втулка регулировочная имеет трапецеидальную резьбу, что предотвращает саморазвинчивание;

- выходной штуцер 9 для подключения к трубопроводу со стороны, противоположной расположению корпуса 1.

Клапан редукционный может работать без использования фильтра перед входным штуцером и при любой чистоте рабочей жидкости.

Заявляемый клапан редукционный при резком повышении выходного давления выполняет функцию обратного клапана, при этом золотник запирает проходное сечение клапана редукционного, не давая потоку жидкости двигаться в направлении, противоположном заданному изначально.

При входном давлении в системе равному атмосферному клапан редукционный не работает как регулятор давления, но при этом не препятствует протеканию рабочей жидкости. В момент начала работы клапан редукционный, за счет положения золотника, имеет минимальное проходное сечение, обеспечивающее выходное давление 0,15 МПа. При отсутствии элемента трубопровода, создающего гидравлическое сопротивление потока после клапана редукционного, клапан ограничивает и поддерживает постоянный расход жидкости.

Клапан редукционный работает следующим образом.

В исходном положении клапан редукционный открыт. Рабочая среда подается во входной штуцер 3, ударяясь о рассекатель 2 корпуса 1, поворачивает и обтекает его, создавая за рассекателем 2 корпуса 1 зону статического давления и минимизирует влияние набегающего потока на золотник 4. Редуцирование жидкости происходит за счет её дросселирования при прохождении через каплеобразную фрезеровку золотника 4. Перемещение золотника 4 вызывает нелинейную зависимость изменения проходного сечения и соответственно изменение давления. Рабочая среда обтекает золотник 4 и создает зону статического давления за золотником 4. При повышении входного давления проходное дросселирующее сечение уменьшается за счет перемещения золотника 4 в продольном направлении корпуса 1 в сторону выходного штуцера 9, что приводит к восстановлению заданного выходного давления. Золотник 4 перемещает опору пружины 6, которая в свою очередь сжимает пружину 5.

Настройка клапана редукционного производится до установки его в систему, это обеспечивает защиту от несанкционированной регулировки пользователем, неспециалистом.

Настройка осуществляется из следующего соотношения, учитываемого конструкцией клапана редукционного в целом:

,

где

ρ - плотность проводимой жидкости;

w - скорость потока жидкости;

κ - коэффициент влияния скоростного напора жидкости;

F _p - площадь поверхности регулирования;

P _вх - давление на входе в клапан редукционный;

Q - предварительное поджатие пружины 5 для регулировки клапана редукционного;

c - жёсткость пружины 5;

h - ход клапана редукционного, перемещение пружины 5;

P _вых - давление на выходе из клапана редукционного.

При изменении направления потока рабочей жидкости происходит полное перекрытие проходного сечения клапана редукционного для транспортировки среды, в этом случае клапан редукционный выполняет функцию обратного клапана.

При совместном использовании двух клапанов редукционных в системах смешивания клапаны имеют обратную связь друг относительно друга и могут выполнять функцию регулятора смешения за счёт поддержания постоянной пропорции смешивания рабочих жидкостей.

Заявленное техническое решение позволит сделать конструкцию клапана редукционного надёжной, обеспечивающей минимальные массогабаритные характеристики, позволяющие установить его в любой системе холодного и горячего водоснабжения, в системах смешения рабочих жидкостей, водяного отопления, гидроприводах, а также иных технологических трубопроводах, работающих при нестабильных изменениях давления; не имеющую требований к чистоте рабочей среды, также позволит продлить срок службы клапана редукционного.

Изобретение относится трубопроводной арматуре, а именно к регуляторам давления жидкости «после себя». Клапан редукционный содержит корпус, выполненный со сквозной полостью и с входным штуцером для подключения к трубопроводу, золотник, установленный с возможностью продольного перемещения в корпусе, пружину, расположенную в опоре с возможностью взаимодействия с золотником со сжатием в направлении движения золотника, опору пружины, расположенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и также выполненную со сквозными полостями, и выходной штуцер для подключения к трубопроводу со стороны, противоположной расположению корпуса. При этом корпус клапана выполнен литым, входной штуцер снабжён рассекателем, имеющим конусообразную форму, а золотник, размещённый в корпусе, имеет каплеобразные фрезерованные проточки, расположенные вдоль оси золотника. При этом втулка опорная, имеющая маркировку выходного давления, включает втулку регулировочную, содержащую трапецеидальную резьбу и шлиц, использующийся как указатель выходного давления. Изобретение направлено на создание клапана редукционного повышенной надёжности и долговечности, обладающего минимальными габаритными размерами, не имеющего требований к чистоте рабочей среды, работающего при нестабильном изменении входного давления и исключающего возможность несанкционированной регулировки. 2 ил.

Клапан редукционный, содержащий

корпус, выполненный со сквозной полостью и с входным штуцером для подключения к трубопроводу,

золотник, установленный с возможностью продольного перемещения в корпусе,

пружину, расположенную в опоре с возможностью взаимодействия с золотником со сжатием в направлении движения золотника,

опору пружины, расположенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и также выполненную со сквозными полостями,

выходной штуцер для подключения к трубопроводу со стороны, противоположной расположению корпуса,

отличающийся тем, что

корпус клапана выполнен литым;

входной штуцер снабжён рассекателем, имеющим конусообразную форму;

золотник, размещённый в корпусе, имеет каплеобразные фрезерованные проточки, расположенные вдоль оси золотника;

втулка опорная, имеющая маркировку выходного давления, включает втулку регулировочную, содержащую трапецеидальную резьбу и шлиц, использующийся как указатель выходного давления.