Регулирующий двухплунжерный клапан Российский патент 2024 года по МПК F16K1/44 F16K47/04 F16K47/14 

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

Известен проходной клапан, содержащий корпус с крышкой, между которыми установлена прокладка крышки, во внутреннем объеме корпуса размещено седло с уплотнением, вертикальный приводной шток. Данный клапан снабжен системой внутренней разгрузки, представляющей собой дополнительный внутренний клапан меньшего диаметра [Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза. Часть 1. Трубопроводная арматура: Учебное пособие. / В.Т. Новиков, Томский политехнический университет ун-т.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 292 с., страница 117 рис 3.25].

Недостатками данного клапана являются малый диапазон регулирования расхода, высокие нагрузки на привод, достаточно большие габариты, возникновение кавитации, высокое гидравлическое сопротивление в открытом положении и не достаточную герметичность в закрытом положении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является регулирующий двухплунжерный клапан, содержащий корпус со входным и выходным патрубками, внутри корпуса размещены седло, два затвора, связанные со штоком, управляемым приводом, шток выполнен ступенчатым с уплотнительными элементами и буртом, первый затвор выполнен в виде охватывающего шток ступенчатого плунжера с уплотнительным элементом и уплотнительной поверхностью, ступенчатый плунжер расположен соосно второму затвору с уплотнительным элементом, внешняя поверхность ступенчатого плунжера и его внутренняя полость выполнены цилиндроконическими, причем высота цилиндрической части внешней поверхности больше глубины цилиндрической части внутренней полости, а угол конусности конической части внешней поверхности больше угла конусности конической части внутренней полости, на цилиндрической поверхности ступенчатого плунжера выполнены прямоугольные окна, нижние грани которых расположены на границе конической и цилиндрической частей внутренней полости, а уплотнительный элемент установлен в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера. [Патент РФ №2727199, МПК F16K 39/024; F16K 39/024, опубл. 21.07.2020, БИ №21].

К недостаткам данного клапана следует отнести возникновение кавитации.

Технический результат - снижение кавитации.

Технический результат достигается тем, что предлагается регулирующий двухплунжерный клапан, содержащий корпус со входным и выходным патрубками, внутри корпуса размещены седло, два затвора, связанные со штоком, управляемым приводом, шток выполнен ступенчатым с уплотнительными элементами и буртом, первый затвор выполнен в виде охватывающего шток ступенчатого плунжера с уплотнительным элементом и уплотнительной поверхностью, ступенчатый плунжер расположен соосно второму затвору с уплотнительным элементом, внешняя поверхность ступенчатого плунжера и его внутренняя полость выполнены цилиндроконическими, причем высота цилиндрической части внешней поверхности больше глубины цилиндрической части внутренней полости, а угол конусности конической части внешней поверхности больше угла конусности конической части внутренней полости, на цилиндрической поверхности ступенчатого плунжера выполнены прямоугольные окна, нижние грани которых расположены на границе конической и цилиндрической частей внутренней полости, а уплотнительный элемент установлен в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера,

Отличительными конструктивными элементами предлагаемого изобретения является то, что к нижней части второго затвора прикреплены радиальные направляющие, а к верхней боковой поверхности ступенчатого плунжера кольцевые пластины с отверстиями причем диаметр кольцевых пластин увеличивается от нижней кольцевой пластины к верхней, а диаметр отверстий уменьшается от нижней кольцевой пластины к верхней, а в корпусе, вокруг ступенчатого плунжера, установлены цилиндрические рассеиватели.

На фиг. 1 изображена схема регулирующего двухплунжерного клапана.

На фиг. 2 показано полностью закрытое положение.

На фиг. 3 показано начальное положение открытия клапана с поднятым (открытым) вторым затвором.

На фиг. 4 показано полностью открытое положение.

На фиг. 5 показано сечение А-А.

На фиг. 6 показан вид Б.

Регулирующий двухплунжерный клапан содержит корпус 1 со входным 2 и выходным патрубками 3. Внутри корпуса 1 размещены два затвора, связанные со штоком 4, управляемым приводом 5. Шток 4 выполнен ступенчатым с уплотнительными элементами 6 и буртом 7. Первый затвор выполнен в виде охватывающего шток 4 ступенчатого плунжера 8 с уплотнительным элементом 9 и уплотнительной поверхностью 10. Ступенчатый плунжер 8 расположен соосно второму затвору 11 с уплотнительным элементом 12, который установлен в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера 8.

Внешняя поверхность ступенчатого плунжера 8 и его внутренняя полость выполнены цилиндроконическими, причем высота цилиндрической части внешней поверхности больше глубины цилиндрической части внутренней полости, а угол конусности конической части внешней поверхности больше угла конусности конической части внутренней полости.

На цилиндрической поверхности ступенчатого плунжера 8 выполнены прямоугольные окна 13, нижние грани которых расположены на границе конической и цилиндрической частей внутренней полости.

Ступенчатый плунжер 8 в закрытом положении контактирует с седлом 14. К нижней части второго затвора 11 прикреплены радиальные направляющие 15, а к верхней боковой поверхности ступенчатого плунжера 8 кольцевые пластины 16 с отверстиями 17 причем диаметр кольцевых пластин 16 увеличивается от нижней кольцевой пластины 16 к верхней, а диаметр отверстий 17 уменьшается от нижней кольцевой пластины 16 к верхней. В корпусе 1, вокруг ступенчатого плунжера 8, установлены цилиндрические рассеиватели 18.

Регулирующий двухплунжерный клапан работает следующим образом.

В полностью закрытом положении (Фиг. 2) ступенчатый плунжер 8 контактирует с седлом 14, а второй затвор 11 нижним концом упирается в уплотнительный элемент 12, который установлен в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера 8.

В начальной фазе открытия (Фиг. 3) происходит поднятие штока 4 с размещенным на его нижнем конце вторым затвором 11. При этом жидкость начинает двигаться между радиальными направляющими 15, а далее в зазоре между внешней поверхностью второго затвора 11 и конической частью внутренней полости ступенчатого плунжера 8, а далее проходит через прямоугольные окна 13 и взаимодействует с установленными в корпусе 1, вокруг ступенчатого плунжера 8, цилиндрическими рассеивателями 18 и кольцевыми пластинами 16 с отверстиями 17, а далее направляется к выходному патрубку 3.

Далее, когда второй затвор 11 достигает верхней поверхности внутренней полости ступенчатого плунжера 8, происходит открытие основного проходного сечения за счет поднятия ступенчатого плунжера 8.

По мере поднятия ступенчатого плунжера 8 увеличивается размер проходного сечения и повышается расход. Таким образом, процесс плавного увеличения расхода осуществляется вначале путем поднятия второго затвора, а затем при подъеме ступенчатого плунжера 8. Такой способ позволяет увеличить диапазон регулирования.

Благодаря тому, что угол конусности конической части внешней поверхности больше угла конусности конической части внутренней полости удается обеспечить плавное возрастание расхода на начальной фазе открытия (при поднятии только штока 4 с размещенным на его нижнем конце вторым затвором 11).

За счет того, что внешняя поверхность ступенчатого плунжера 8 и его внутренняя полость выполнены цилиндроконическими, причем высота цилиндрической части внешней поверхности больше глубины цилиндрической части внутренней полости удается обеспечить прохождение среды при полностью открытом клапане с минимальным гидравлическим сопротивлением.

Наличие на цилиндрической поверхности ступенчатого плунжера прямоугольных окон, нижние грани которых расположены на границе конической и цилиндрической частей внутренней полости, позволяет осуществлять деление потока на струи (не взаимодействующие между собой), что обеспечивает снижение кавитации.

Размещение уплотнительного элемента в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера позволяет обеспечить герметичность в полностью закрытом положении.

Благодаря тому, что к нижней части второго затвора 11 прикреплены радиальные направляющие 15, происходит разбиение потока на струи, что способствует снижению кавитации.

За счет того, что к верхней боковой поверхности ступенчатого плунжера 8 присоединены кольцевые пластины 16 с отверстиями 17 на начальных фазах открытия создается дополнительное гидравлическое сопротивление и деление потока на струи, что снижает перепад давлений и предотвращает кавитацию.

Благодаря тому, что диаметр кольцевых пластин 16 увеличивается от нижней кольцевой пластины 16 к верхней, а диаметр отверстий 17 уменьшается от нижней кольцевой пластины 16 к верхней обеспечивается многократное деление потока на струи разного размера.

Для дополнительного разделения потока на струи и снижения кавитации в корпусе 1, вокруг ступенчатого плунжера 8, установлены цилиндрические рассеиватели 18.

Предлагаемый регулирующий двухплунжерный клапан позволяет предотвратить возникновение кавитации.

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов. Регулирующий двухплунжерный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, внутри корпуса размещены седло, два затвора, связанные со штоком, управляемым приводом, шток выполнен ступенчатым с уплотнительными элементами и буртом, первый затвор выполнен в виде охватывающего шток ступенчатого плунжера с уплотнительным элементом и уплотнительной поверхностью, ступенчатый плунжер расположен соосно второму затвору с уплотнительным элементом, а уплотнительный элемент установлен в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера. К нижней части второго затвора прикреплены радиальные направляющие, а к верхней боковой поверхности ступенчатого плунжера - кольцевые пластины с отверстиями, причем диаметр кольцевых пластин увеличивается от нижней кольцевой пластины к верхней, а диаметр отверстий уменьшается от нижней кольцевой пластины к верхней, а в корпусе вокруг ступенчатого плунжера установлены цилиндрические рассеиватели. Предлагаемый регулирующий двухплунжерный клапан позволяет предотвратить возникновение кавитации. 6 ил.

Регулирующий двухплунжерный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутри корпуса размещены седло, два затвора, связанные со штоком, управляемым приводом, шток выполнен ступенчатым с уплотнительными элементами и буртом, первый затвор выполнен в виде охватывающего шток ступенчатого плунжера с уплотнительным элементом и уплотнительной поверхностью, ступенчатый плунжер расположен соосно второму затвору с уплотнительным элементом, внешняя поверхность ступенчатого плунжера и его внутренняя полость выполнены цилиндроконическими, причем высота цилиндрической части внешней поверхности больше глубины цилиндрической части внутренней полости, а угол конусности конической части внешней поверхности больше угла конусности конической части внутренней полости, на цилиндрической поверхности ступенчатого плунжера выполнены прямоугольные окна, нижние грани которых расположены на границе конической и цилиндрической частей внутренней полости, а уплотнительный элемент установлен в нижней зоне конической части внутренней полости ступенчатого плунжера, отличающийся тем, что к нижней части второго затвора прикреплены радиальные направляющие, а к верхней боковой поверхности ступенчатого плунжера - кольцевые пластины с отверстиями, причем диаметр кольцевых пластин увеличивается от нижней кольцевой пластины к верхней, а диаметр отверстий уменьшается от нижней кольцевой пластины к верхней, а в корпусе, вокруг ступенчатого плунжера, установлены цилиндрические рассеиватели.