Запорный клапан Советский патент 1990 года по МПК F16K49/00 

t

(21)4341051/40-29

(22)10.12.87

(46) 15.01.90. Бюл. (С 2

(72) В.И. Лебедевич и В.В. Никитин

(53)621.646(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 487267, кл. F 16 К 41/10, 1973.

(54)ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН

(57)Изобретение относится к армату- ростроению и может быть использовано

в качестве трубопроводной арматуры в установках и технологических системах, в которых процессы протекают с большой скоростью изменения температуры рабочей среды. Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения температурных напряжений в соединении корпуса с крышкой. В корпусе 1 размещены связанный со штоком 6 запорный орган 5, взаимодействующий с седлом 2, и гильза 16 с

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве трубопроводной арматуры в установках и технологических системах, в которых процессы протекают с большой скоростью изменения температуры рабочей среды. Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения температурных напряжений в соединении корпуса с крышкой. В корпусе 1 размещены связанный со штоком 6 запорный орган 5, взаимодействующий с седлом 2, и гильза 16 с перегородкой 17. На наружной поверхности гильзы 16 размещены последовательно два сильфона 14 и 15, концы которых закреплены в зоне расположения перегородки 17. Сильфон 14 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности, большим чем у материала гильзы 16, а сильфон 15 - из материала с коэффициентом теплопроводности, меньшим чем у материала гильзы 16. При термоударе происходит различное изменение линейных размеров гильзы 16и сильфонов 14, 15, в результате чего происходит перекрытие одного из зазоров 20 и 21 благодаря чему прекращается вынужденная циркуляция рабочей среды в горловине 3 корпуса 1, а следовательно, температура в соединении корпус-крышка поддерживается постоянной. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

%

(Л

ел

со

ОЭ

00

со

перегородкой 17. На наружной поверхности гильзы 16 размещены последовательно два сильфона 14 и 15, концы которых закреплены в зоне расположения перегородки 17. Сильфон 14 вы- полней из материала с коэффициентом теплопроводности большим чем у материала гильзы 16, а сильфон 15 - из материала с коэффициентом теплопро- водности меньшим, чем у материала гильзы 16. При термоударе происходит

Изобретение относится к арматуро- строению и может быть использовано в качестве трубопроводной арматуры в установках и технологических систе- мах, в которых процессы протекают с большой скоростью изменения температуры рабочей среды.

Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения температурных напряжений в соединении корпуса с крышкой.

На фиг. 1 изображен клапан, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (положение отрезков сильфо- на при термоударах).

Клапан содержит корпус 1 с седлом 2, горловиной 3 и проточной частью 4, перекрываемой по седлу 2 запорным органом 5, связанным штоком 6 с при- водом (маховиком) 7. Герметизация по штоку 6 обеспечивается сильфоном 8. Корпус 1 соединен с крышкой 9 при помощи фланцев 10 и 11, выполненных на корпусе 1 и крышке 9, стянутых шпильками 12 и гайками 13 с обеспечением необходимой герметиза1/ии между крышкой 9 и корпусом 1. В горловине 3 корпуса 1 размещена гофрированная оболочка, выполненная в виде двух последовательно установленных сильфонов 14 и 15, соединенных своими концами с наружной поверхностью гильзы 16. Гильза 16 закреплена на штоке 6 при помощи перегородки 17 (например, сваркой по контуру гильзы 16 и штока 6), разделяющей внутреннюю полость гильзы 16 на две герметичные полости 18 и 19, сообщенные с горловиной 3 и проточной частью 4 со- ответственно. Перегородка 17 установлена в зоне крепления обращенных друг к другу концов сильфонов 14 и 15. Между гофрами сильфонов 14 и 15 и

различное изменениелинейных размеров гильзы 16 и сильфонов 14, 15, в результате чего происходит перекрытие одного из зазоров 20 и 21, благодаря чему прекращается вынужденная циркуляция рабочей среды в горловине 3 корпуса 1, а следовательно, температура в соединении корпус - крышка поддерживается постоянной. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

5

0

30

35

Ш

45 50 „

внутренней стенкой корпуса 1 предусмотрены зазоры 20 и 21, обеспечивающие свободное перемещение запорного органа 5 при управлении клапаном. Сильфон 14 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности большим, чем у материала гильзы 16,например из латуни ( 1 22,4-1 27 , 7 Вт/м град) и стали 08 ( 46,5- 65,1 Вт/м-град) соответственно, Сильфон 15 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности меньшим, чем у материала гильзы 16, например из стали 08Х18Н9Т ( 16,9-20,3 Вт/м- хград). Сильфоны 14 и 15 имеют профиль гофр, обеспечивакл:цш изменение наружного диаметрл выступов при изменении длины оболочки (при растяжении, сжатии), например гофры треугольного сечения.

Клапан работает следующим образом.

При медленном (нормальном) разогреве-охлаждении рабочей среды, проходящей через проточную часть 4 клапана, равномерно прогреваются-охлаждаются все узлы и детали клапана, в том числе сильфоны 14 и 15 и гильза 16. Благодаря равномерному прогреву- охлаждению всех узлов корпуса 1 в соединении корпус-крышка не возникают температурные напряжения, превышающие допустимые значения, а сильфоны 14 и 15 и гильза 16 прогреваются-охлаждаются одновременно. Температурное удлинение-укорачивание гильзы 16 способствует сохранению зазоров 20 и 21 между внутренней стенкой корпуса 1 и сильфонами 14 и 15. Зазоры 20 и 21 обеспечивают свободное перемещение рабочей срелы из проточной части 4 во внутренне пространство 3 корпуса 1 и обратно при возвратнопоступательном движении запорного органа 5. Усилие на перемещение запорного органа 5 сохраняется постоянным, расчетным.

При резком повышении температуры рабочей среды в проточной части 4 (горячий термоудар, осуществляемый, например, подачей горячей рабочей среды в холодный клапан после его открывания) защиту фланцевого соединения от термоудара осуществляет силь- фон 14 (из материала с коэффициентом теплопроводности большим, чем у матенапример, подачей холодной рабочей среды в горячий клапан после его от крывания) защиту фланцевого соедине

5 ния от термоудара осуществляет силь фон 15 (из материала с коэффициенто теплопроводности меньшим, чем у мат риала гильзы 16). Нижняя часть гиль зы 16, омываемая рабочей средой, ци

10 кулирующей в полости 19, охлаждаетс быстрее, чем сильфон 15, сжимается укорачиванием от величины е до е . Сжимаясь, нижняя часть деформирует (сжимает) сильфон 15 (точка креплен

риала гильзы 16). Гильза 16 прогрева- 15 Ј перемещается в положение f). При

ется с запаздыванием по сравнению с сильфоном 14, а следовательно, в момент термоудара ее верхняя часть удлиняется незначительно. Сильфон 14, сдерживаемый в точках крепления а, в гильзой 16, под воздействием температуры удлиняется в сторону выступов и впадин гофров. Деформируясь, гофры занимают положение с, обозначенное штриховой линией. При этом гофры перекрывают зазор 20, сообщающий верхнюю часть горловины 3 (зону фланцевого соединения) с проточной частью 4. В горловине 3 исчезает вынужденная циркуляция рабочей среды, благодаря чему рабочая среда в горловине 3 разогревается медленнее, только за счет свободной конвекции. Одновременно с рабочей средой в горловине 3 прогреваются узла клапана, омываемые этой средой, т.е. эти узлы прогреваются, как и при нормальных эксплуатационных режимах, когда температурные напряжения во фланцевом соединении незначительны. Защита фланцевого соединения от горячего термоудара осуществлена.

По мере прогрева рабочей среды в горловине 3 и в полости 18, стенка верхней части гильзы 16 прогревается и удлиняется (величина d увеличивается), растягивая сильфон 14. Зазор 20 открывается, обеспечивая разгруженное перемещение запорного органа 5 при управлении клапаном. Величина зазора 21 в момент горячего термоудара увеличивается, так как нижняя часть гильзы 16 разогревается быстрее сильфона 15 и, удлиняясь, растягивает сильфон 15. Сильфон 15 от горячего термоудара не защищает.

При резком понижении температуры рабочей среды в проточной части 4 (холодный термоудар, осуществляемый,

61396

например, подачей холодной рабочей среды в горячий клапан после его открывания) защиту фланцевого соедине5 ния от термоудара осуществляет силь- фон 15 (из материала с коэффициентом теплопроводности меньшим, чем у материала гильзы 16). Нижняя часть гильзы 16, омываемая рабочей средой, цир10 кулирующей в полости 19, охлаждается быстрее, чем сильфон 15, сжимается с укорачиванием от величины е до е . Сжимаясь, нижняя часть деформирует (сжимает) сильфон 15 (точка крепления

15 Ј перемещается в положение f). При

0

деформации выступы гофров перемещаются по траектории 23 радиусом R и гофры занимают положение h, обозначенное штриховой линией. Зазор 21 закрывается, исключая проникновение в горловину 3 холодной рабочей среды из проточной части 4. Охлаждение рабочей среды в горловине 3 происходит за счет естественной конвекции с не- 5 большой скоростью. Охлаждение стенок корпуса 1 и деталей фланцевого соединения (10-13) медленное, равномерное, как при нормальном эксплуатационном режиме. Температурные напряжения в узлах корпуса 1 клапана незначительны, т.е. защита от холодного термоудара осуществлена. По мере охлаждения сильфона 15 происходит сжатие его с уменьшением высоты гофров. Величина зазора 21 увеличивается. Запорный орган 5 готов к перемещению в разгрузочном состоянии.

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

фонов.

//

фонов.