Клапан уменьшения высокого давления Советский патент 1992 года по МПК F16K31/50 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам уменьшения высокого давления рабочей среды, содержащей также составные части твердого вещества в форме золы, катализатора, а также непреобразованных составных частей угля продукта горячего осаждения гидрогенизируемого сжижения угля с уровня 700 бар до более низкого промежуточного давления или до нормального давления..

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности клапана путем преобразования поступательного перемещения исполнительного механизма во вращательное движение с последующим преобразованием (редуцированием) его в

уменьшенное линейное перемещение запорного органа.

На фиг. 1 изображен клапан уменьшения высокого давления: на фиг. 2 -узел I на фиг. 1, разрез, вугеличенном масштабе; на фиг. 3 - хромовая муфта, разрез, в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - шпиндельная гайка, изометрия.

Клапан уменьшения высокого давления содержит корпус 1 с посадочным гнездом 2 и установленным а нем седлом 3 и 4. В корпусе 1 размещен запорный орган в виде конуса 5 с возможностью взаимодействия с седломЗ иобрэзования мемду ними дросселирующей щели 6. Запорный орган- конус 5 закреплен на шпинделе 7, кинематически связанном с исполнительным механизмом 8, нагруженным пакетом пруV

К

X,

с

о

о

5

IG

жин 9, расположенным за ним в верхней части цилиндра через подшипник качения. Пакет пружин 9 подбор-затея на рабочее давление, находящееся в корпусе 1.

Кинематическая связь шпинделя 7 с исполнительным механизмом 8 выполнена 8 виде шпиндельной гайки 10 с внутренней сферической резьбой 11, связанной с расположенным внутри нее шнековым элементом 12, жестко соединенным со шпинделем 7. Дросселирующая щель 6 выполнена в виде зазора, образованного двумя коническими поверхностями конуса 5 и седла 3. Ход запорного органа-конуса 5 1 мм с отклонением в сторону уменьшения примерно на 1 % хода конуса 5. Для компенсации износа конической поверхности запорного органа и седла за счет изменения величины перемещения конуса в направлении седла на шпинделе 7 установлены регулировочные элементы 13 с возможностью контактирования с наружной поверхностью 14 корпуса 1.

Для обеспечения одностороннего вращательного движения шпинделя 7 с запорным органом-конусом 5 клапан снабжен храповой муфтой 15, образующей со скобой 16 захватный механизм. При этом один конец скобы 16 жестко связан со шпиндельной гайкой 10, а другой-с храповой муфтой 15, внутренняя часть которой закреплена на шпинделе 7.

Угол раскрытия конуса выполнен больше 90° и предпочтительно находится в пределах 120-170°. Конус 5 и соответственно обработанное седло 3 клапана, не считая посадочного гнезда, выполнены в соответствии с этим предпочтительно тупоугольными. Тупоугольная конструкция конуса клапана не исключает того, что конус клапана на своем острие оканчивается в виде острого конуса со значительно меньшим, чем указано ранее, значением угла при вершине конуса. Однако выполненная сравнительно короткой вершина конуса не имеет контакта с седлом клапана или со стенкой посадочного гнезда и, следовательно, не способствует также уплотняющему или дросселирующему воздействию. Благодаря этому достигается влияние условий обтекания в этой зоне.

Седло 3 выполнено в виде съемного патрона, иг еющего внутри элементы из твердого-материала. Также и запорный орган-конус 5 замещен элементами из твердого материала, например, в виде сменной вставки из твердого материала. При этом конус 5 располагается по отношению „к седлу 3 так, чтобы обеспечивать воронкообразное поступление потока через тангенциально расположенный сходной канал 17

в полость корпуса 1 и. благодаря о основном равномерному по всей окружности турбулентному потоку вокруг выпускного отверстия выходного канала 18, способствовать

выравниванию износа обоих дроссельных элементов - седла 3 и конуса 5.

Нагруженные пружинами сальники 19 с контрольным 20 и промывочным 21 штуцерами выполнены так, чтобы их независимые

0 одна от другой уплотняющие части били расположены -в соответствующих частях корпуса 1 и, благодаря напряжению пружин, передавали одинаковое уплотняющее усилие на уплотнительные элементы. 8 ка5 честве материалов для уплотнения используют устойчивые к высокому давлению и термостатике вещества..например чистый графит, графитасбест. набивку графита с вискозной целлюлозой. Контрольный штуцер

0 20 размещен между обоими сальниками 19 с целью проверить в какой мере другой (нижний) сальник еще обладает уплотняющей способностью. Шпиндель 7 свободно удерживается в корпусе 1 с небольшим ко5 личеством промывочного масла, предотвращающего попадание в зону расположения сальников рабочей среды, содержащей твердые вещества.

Клапан управляется следующим обра0 зом.

Установленный сбоку, от клапана исполнительный механизм 8 (сервопривод) через шарнирно соединенный рычаг приводит зафиксированную шпиндельную гайку 10 со

5 сферической резьбой 11 во вращательное движение, которое преобразуется в линейное перемещение с помощью шпинделя 7. Посредством углового перемещения шпиндельной гайки 10 и шага сферической

0 резьбы 11 ход шпинделя 7 изменяется на необходимую величину.

Также посредством шарнирно соединенного рычага, который прикреплен к шпиндельной гайке 10, движение вращения

5 через захватный механизм передается на храповую муфту 15. При каждом движении вращения шпиндельной гайки 10, которое способствует открытому положению клапана, шпиндель 7 поворачивается аксиально

0 на такую же угловую величину, как и шпиндельная гайха 10. Движения вращения при закрытии клапана не происходит для того, чтобы избежать фрикционного замыкания конуса 5 на седл.З клапана. Вращение

5 шпинделя 7 с конусом 5 необходимо для того, чтобы избежать точечного износа на седле 3 и конусе 5 «таким образом достичь равномерного износа седла 3 и конуса 5.

При известной степени износа существует возможность посредством регулировочных элементов 13. содержащих резьбовую часть на шпинделе 7, резьбовую гайку и опору, шпиндель 7 в его фиксированном положении переставить в аксиальном направлении. Посредством этого может быть выравнен износ материала на седле 3 и конусе 5.

Таким образом, при любом изменении положения %клап а на, т.е. при любом ходе шпинделя 7, последний.а в вместе с ним и конус 5, поворачивается, и вызываемый твердыми веществами точечный износ распределяется по всему периметру конуса 5 клапана.

Регулирование давления посредством седла 3 и конуса 5 достигается путем установки расстояния между обеими частями при помощи выбора определенной длины получающейся при этом дросселирующей щели б (зазора). При этом имеется сужение, образованное посредством расстояния относительно одна другой двух конических поверхностей седла 3 и конуса 5, которым достигается редуцирование скорости внутри зазора, действующего в качестве капилляров до самого выходного канала 18.

Выполнение дросселирующей щели 6 в виде зазора между двумя коническими поверхностями седла 3 и конуса 5 и выполнение клапана уменьшения высокого давления в виде короткоходного клапана обеспечивает то, что открытое или закрытое положение клапана достигается за сравнительно короткое время. Это приводит к существенному уменьшению скорости износа, так как время, в течение которого клапан открыт, лишь частично, экспоненциально входит в скорость износа. Кроме того, скорость износа в клапане может быть сведена до минимума благодаря тому, что путем минимизации длины хода в значительной степени предотвращаются .промежуточные положения, которые особенно интенсивно вызывают износ.

Формул а из обретения

1. Клапан уменьшения высокого давления, содержащий корпус с посадочным гнездом и установленным в нем седлом.

скобу и размещенный в корпусе запорный орган в виде конуса с возможностью взаимодействия с седлом и образования между ними дросселирующей щели, причем запорный орган закреплен на шпинделе, кинематически связанном с исполнительным механизмом, нагруженным пакетом пружин, расположенным в верхней части за ним, отличающийся тем, что, с целью

повышения надежности и долговечности клапана путем преобразования поступательного перемещения исполнительного механизма во вращательное движение с последующим преобразованием (редуцировакием) его в уменьшенное линейное перемещение запорного органа, кинематическая связь выполнена в виде шпиндельной гайки с внутренней сферической резьбой, связанной с расположенным внутри нее шнековым элементом, жестко соединенным со шпинделем, а дросселирующая щель выполнена в виде зазора, образованного двумя коническими поверхностями конуса и седла.

2. Клапан по п. 1, о т л ичающийся тем. что ход запорного органа (конуса) равен 1 мм с отклонением в сторону уменьшения примерно на 1% хода конуса.

3.Клапан по п. 1, от пинающийся тем, что. с целью копенсации износа конических поверхностей запорного органа ко- нуса и седла за счет изменения величины перемещения конуса в направлении седла, на шпинделе установлены регулировочные

элементы с возможностью контактирования с наружной поверхностью корпуса.

4.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одностороннего вращательного движения шпинделя с

запорным органом (конусом), он снабхчен храповой муфтой со скобой, образующих захватный механизм, причем один конец скобы жестко связан со шпиндельной гайкой, а другой - с храповой муфтой, внутренняя

часть которой закреплена на шпинделе.

5.Клапан по п. 1,о тли чающийся тем, что угол раскрытия конуса выполнен в пределах 120-170°.;

Составитель А.Бмрюкова Редактор М.Кобылянская Техред М.МоргенталКорректор $.10еауленко

;;/,; tpE.::

Заклз 1285ТиражПодписное

3i {ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35. Раушская наб.. -1/5

Изобретение м.б. использовано в клапанах уменьшения высокого давления рабочей среды, содержащей составные части твердого вещества. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности клапана путем преобразования поступательного перемещения исполнительного механизма во вращательное движение с последующим преобразованием (редуцированием) его в уменьшенное линейное перемещение запорного органа. Кинематическая связь выполнена в виде шпиндельной гайки с внутренней сферической резьбой, связанной с расположенным внутри нее шнековым элементом, жестко соединенным с шпинделем. Дросселирующая щель выполнена а виде зазора, образованного двумя коническими поверхностями конуса и седла. Ход запорного органа (конуса) 1 мм с отклонением в сторону уменьшения примерно на 1 % хода конуса. Угол раскрытия конуса выполнен в пределах 120-170°. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.