Регулирующий клапан Советский патент 1991 года по МПК G05D7/00 

Изобретение относится к средствам для регулирования расхода среды и может быть использовано преимущественно в схемах регенерации паровых турбин мощных энергоблоков ТЭС и АЭС, например, для регулирования уровня воды в смешивающих подогревателях, конденсаторах

Цель изобретения - повышение надежности клапана и уменьшение нерегулируе- мых протечек в закрытом положении.

На фиг. 1 дан клапан, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - графики зависимости величины смещений в выходном сечении внутренней втулки от толщины ее стенки (при наружном диаметре 440 мм и перепаде давления 2,0 МПа); на фиг. 5 - графики зависимости величины смещений в

любом текущем сечении от расстояния до выходного сечения втулки.

Клапан содержит корпус 1 с крышкой 2. закрепленной шпильками 3 и герметизированной прокладкой 4. Корпус 1 снабжен входной 5 и выходной 6 полостями для подачи и отвода дросселирующего потока воды, и закреплен в горизонтальном положении. Соосно с корпусом 1 установлена наружная втулка 7, жестко соединенная с корпусом 1 при помощи колец 8 и 9, и образующая совместно с ними кольцевую полость 10. В наружной втулке 7 выполнены два симметрично расположенных прямоугольных окна 11. Внутренняя втулка 12 выполнена п виде пустотелого поршня, жестко связанного с приводным валом 13 при помощи шпонки 14 и гаек 15 и 16. Во внутренней втулке 12

Ch

а- ч о

-ч

выполнено два фасонных окна 17, развернутых друг относительно друга вокруг оси втулки на 180°.

Приводной вал 13 выведен наружу клапана через радиальную опору 18, сальник 19 и крышку 20 сальника, смонтированную на шпильке 21.

На квадратном хвостовике 22 вала закреплена рукоятка 23, связанная с приводом клапана, В боковой стенке внутренней втулки 12 выполнены разгрузочные отверстия 24. Между наружной поверхностью внутренней втулки 12 и внутренней поверхностью наружной втулки 7 предусмотрен радиальный зазор д. выбираемый минимальным по условиям изготовления и обеспечения возможности вращения без заклинивания. При этом нерегулируемые протечки в закрытом положении клапана не должны превышать допустимые по техническому заданию (4-5% номинального расхода). Зазор б в этом случае не должен превышать 0,2-0,3 мм на сторону. В наружной втулке 7 выполнен бурт 25, а на приводном валу 13 выполнен буртик 26 ограничения осевого перемещения втулки 12, на выходном конце которой выполнен конус 27. Длина конуса h равняется

I2 L-h- Л

где L - длина выходного конца втулки за фасонным окном 17, выбираемая по условиям обеспечения прочности внутренней втулки;

li - длина участка цилиндрической поверхности втулки, необходимая для обеспечения требуемой герметичности в закрытом положении;

Д- половина разности ширины прямоугольного 11 и фасонного 17 окон наружной и внутренней втулок (например, для клапана Ду 700 12 90-35-5 50 мм).

При этом конусность выполнена таким образом, чтобы разность диаметров ее начала и конца была не менее разности величин максимально возможных упругих деформаций в этих же сечениях.

Клапан работает следующим образом,

Рабочая среда, в данном случае вода, под давлением подается через входную полость 5 в кольцевую полость 10, откуда через два прямоугольных окна 11 наружной втулки 7 и открытую часть фасонных окон 17 внутренней втулки 12 попадает во внутреннюю полость клапана и далее через выходную полость 6 подается в отводной трубопровод. Поворотная часть клапана разгружена от восприятия осевых нагрузок за счет того, что левая и правая внутренние полости соединены разгрузочными отверстиями 24. Незначительная осевая нагрузка от воздействия струй воды воспринимается торцом втулки радиальной опоры 18, в которой упирается буртик 26 приводного вала

13. Перемещение внутренней втулки 12 влево ограничивается буртом 25 наружной втулки 7. В процессе работы, когда к клапану подведена вода под давлением, между входом в дросселирующую пару (через

прямоугольные окна) и выходом из нее (во внутреннюю полость клапана) всегда существует перепад давления. В зависимости от режима работы энергоблока этот перепад давления изменяется в некотором диапазоне, например, от 0,15 до 1.5 МПа. Наибольший перепад на клапане, а следовательно, наибольшая деформация внутренней втулки имеет место при малой нагрузке блока (до 30% номинальной). Деформация поверхности втулки увеличивается но мере приближения проверяемого сечения к выходному концу втулки, причем практически линейно. Поэтому, при выполнении конусности таки образом, чтобы разность диаметров начал

и конца ее была не менее разности максимальных упругих деформаций в этих же сечениях, действительный размер в любом сечении конуса будет меньше действительного размера герметизирующего цилиндрического участка поверхности внутренней втулки. Это означает, что лимитирующим, с точки зрения заклинивания, является зазор б в районе герметизирующего участка Но этот зазор априори подобран с учетом максимально возможных упругих деформаций на данном участке, поэтому заклинивания клапана не происходит.

Нерегулируемые протечки в закрытом положении клапана по зазору «3 перемещаются в обе стороны от прямоугольных окон наружной втулки во внутреннюю полость клапана. Наличие конуса на выходном участке втулки облегчает выведение из зазора попадающих туда инородных частичек.

При отклонении уровня воды в подогревателе от требуемого, например, в результате изменения расхода воды датчик контроля уровня подает сигнал на включение привода клапана, который, воздействуя через исполнительный механизм на рукоятку 23 приводного вала 13, передает вращение внутренней втулке 12. Вращение втулки 12 продолжается до тех пор, пока площадь открытой части фасонных окон 17, совмещенной с прямоугольными окнами 11, не станет требуемой по условиям обеспечения изменившегося расхода. По достижении прежнего уровня воды в подогревателе датчики контроля подают сигнал на отключение привода клапана. Если по условиям эксплуатации требуется произвести сброс нагрузки или останов блока (наиболее опасный, с точки зрения заклинивания, режим), клапан начинает закрываться; перепад давления, а следовательно, деформация внутренней втулки увеличивается, достигая максимальных значений, однако заклинивание клапана не произойдет по вышеуказанным причинам.

Использование клапана предлагаемой конструкции обеспечивает повышение надежности в связи с устранением опасности заклинивания из-за накопления инородных частичек: сварочного грата, окалины и пр., - в зазоре между наружной и внутренней втулками; улучшение регулировочной характеристики клапана из-за уменьшения нерегулируемых протечек в связи с малым зазором 6 в дросселирующей паре.

Особенно актуально предложен мое изобретение для клапанов, предназначенных

для регулирования больших расходов (до 4000-5000 т/ч) при обеспечении нерегулируемых протечек не более 4-5% номинального .расхода.

Формула изобретения Регулирующий клапан, содержащий корпус с закрепленной в нем наружной втулкой, в которой выполнены прямоугольные окна, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку, в которой выполнены фасонные окна, причем окна втулок расположены между входной и выходной полостями корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности клапана и уменьшения нерегулируемых протечек в закрытом положении, конец наружной поверхности внутренней втулки выполнен

конусным, причем разность диаметров начала и конца конусности не менее разности величин максимально возможных упругих деформаций в этих сечениях.

Изобретение относится к средствам регулирования расхода среды и может быть использовано преимущественно в схемах регенерации паровых турбин мощных энергоблоков ТЭС и АЭС, например, для регулирования уровня воды в смешивающих подогревателях, конденсаторах. Цель изобретения - повышение надежности клапана и уменьшение нерегулируемых протечек в закрытом положении. Регулирующий клапан содержит корпус 1 с закрепленной в нем наружной втулкой 7, в которой выполнены прямоугольные окна 11, и размещенную в наружной втулке и сочлененную с приводным валом внутреннюю втулку 12, в которой выполнены фасонные окна 17, сообщенные соответственно с входной и выходной полостями корпуса, поверхность внутренней втулки за фасонным окном и цилиндрическим герметизирующим участком со стороны ее выходного конца выполнена конусной, причем разность диаметров начала и конца конуса не менее разности величин максимально возможных упругих деформаций в этих сечениях. 5 ил.

s

S в i

// № f

Ц /

яr1)

/A &

У2 14 (6

OOSS СЫЧ ООП 0,W ф S/tf ™Ј%% )

/.- Материал Сталь МХ&М°7

2- Материал - Вроньо 6рАЖМц/0-&$

Ри-г.

Фиг.З

Rconst 220 rn/)

Л рconst З.ОМПо.

8 SO t.i -8g%p

20 W 60 SO 400 tf /у/у

ЬРconst 8,0ПЛсг

S to net - 48 Mff.

Материал - Сталь 12XMW07:

Фиг. 5.