Клапан Советский патент 1992 года по МПК F16K1/34 F01D17/14 

Изобретение относится к системам и средствам паро- и газораспределения турбоагрегатов, а именно к регулирующим и защитным органам.

Известен клапан, содержащий рабочий орган в виде полой чаши с отверстиями в ее стенках, которые сообщают канал в седле клапана с входным потоком рабочего тела.

Известный клапан характеризуется большим усилием рабочей среды, которое приходится преодолевать в момент отрыва рабочего органа от седла. Кроме того, при открытии клапана уменьшается динамическая составляющая усилия перемещения рабочего органа, т.е. повышается вибрационная надежность клапана.

Известен также выбранный в качестве прототипа клапан, содержащий полый рабочий орган, полость которого сообщена с вы- ходным каналом посредством двух обособленных перфорированных участков, первый из которых расположен со стороны входа, а второй - со стороны выхода потока.

Такое расположение перфорированных участков приводит к повышению стабильности течения рабочего тела через канал клапана вследствие уменьшения степени завихрения потока и уменьшению времени, необходимого для создания противодавления за клапаном при его подъеме.

Однако, как показал опыт эксплуатации, стенки отверстий небольшого размера подвержены грязесолевому заносу. При этом ухудшаются расходные характеристики и возрастают потери давления в среднем на 15% в течение одного года эксплуатации.

Целью изобретения является повышение надежности за счет уменьшения грязе- солевых отложений на стенках отверстий,

На чертеже представлены рабочий орган и седло клапана.

Парорегулирующий клапан содержит полый рабочий орган 1 с чзшсй 2 обтекаемой формы, соединенной с основанием 3 посредством резьбы. Шток 4 рабочего органа 1 пропущен через отверстие 5 в основа(Л

С

х| х|

4

О

ими 3. Головка б штока 4 взаимодействует с одной стороны с перегородкой 7 основания 3, а с другой стороны - с плоской стенкой 8 чаши 2.

Под чашей 2 расположено седло 9 кон- фузорио-диффузорного типа, с которым контактирует чаша 2 посредством кольцевого участка (посадочного места) 10, имеющего диаметр Dn. Ниже этого участка находится первый перфорированный участок с отверстиями 11, расположенными в три ряда. Отверстия первого ряда имеют продольные оси, расположенные под углом 80°, отверстия второго ряда- под углом 65°, а отверстия третьего ряда - под углом 45° к продольной оси рабочего органа.

На некотором удалении от участка отверстий 11 расположен перфорированный участок с отверстиями 12, насчитывающий девять рядов отверстий 12. При этом продольные оси отверстий 12 второго (нижнего) перфорированного участка имеют углы наклона, изменяющиеся от 20 до 10° сверху вниз.

Отверстия 11 и 12 обоих перфорированных участков сообщают полость 13 чаши 2 с основным выходным каналом 14 клапана. Наименьший диаметр отверстий 12 нижнего перфорированного участка равен 0,01- 0,03 диаметра Dn посадочного места 10, а их суммарная площадь равна 0,05-0,10 площади полусферы, построенной на посадочном месте 10. Наименьший диаметр отверстий 11 верхнею перфорированного участка в 1,05-2,5 раза превышает размеры отверстий 12 нижнего перфорированного участке, а их суммарная площадь равна 1,10-1,50 суммарной площади отверстий 12. В случае выполнения отверстий 11 и 12 обоих перфорированных участков с иной нежели круглая формой (зллипсная, щелевидная и др.) о указанном соотношении вместо диаметров берутся характерные размеры отверстий отмеченных перфорированных участков.

Клапан работает следующим обр.азом.

При частичном подъеме полой чаши 2 пар, разделяясь па два потока, омывает чашу 2 снаружи (основной поток пара) и изнутри (неосновной поток пара), проходя через отверстия 11 верхнего перфорированного участка, полость 13 и отверстия 12 нижнего перфорированного участка, устремляясь затем к конфузорной части седла 9.

Неосновной поток пара повышает давление за клапаном, что приводит к уменьшению динамической составляющей усилия, необходимого для перестановки клапана.

Указанные потоки пара, смешиваясь друг с другом, создают оптимальное поле скоростей для безотрывной высокоэффективной работы пароотводящего диффузорного участка седла 9, вследствие чего потери давления в проточной части клапана сведены к минимуму.

Так как траектория движения грязесо- левых частиц в основном потоке пара направлена по касательной линии к наружной поверхности чаши 2, важным условием является расположение продольных осей отверстий 11 под большим углом к продольной оси рабочего органа 1. Эти отверстия интенсивно вентилируются частицами, содержащими растворенные соли и шлам, которые перемещаются по указанной касательной линии мимо отверстий 11.

Еще более важным условием является увеличение диаметра указанных отверстий

11, наиболее подверженных грязевому и солевому заносу. Увеличение диаметра поиво- дит к уменьшению скорости течения пара через эти отверстия, а следовательно, меньшему подсосу этим течением частиц пара,

утяжеленных растворенными в них солями и шламом, и меньшей адгезии частиц солей и шлама к стенкам отверстий.

Проведенные эксперименты показали, что интенсивность заноса клапана согласно

изобретению солями и шламом снижается по меньшей мере в 2 раза по сравнению с известными клапанами,

Формула изобретения

1. Клапан, содержащий полый рабочий

орган, полость которого сообщена с выходным каналом посредством двух обособленных перфорированных участков, первый из которых расположен со стороны входа, а второй - со стороны выхода потока, о т л и ч а ю щ и н с я тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения грязесоле- вых отложений на стенках отверстий, отношение минимальных характерных размеров отверстий первого и второго участков лежит о диапазоне 1,05-2,5.

2. Клапан по п. 1, о т л и ч э ю щ и и с я тем, что продольные оси отверстий первого участка образуют с продольной осью рабочего органа угол в диапазоне 65-80°.

Использование: в системах и средствах паро- и газораспределения турбоагрегатов. Сущность изобретения: полость полого рабочего органа сообщена с выходным каналом двумя обособленными перфорированными участками. Первый участок расположен со стороны входа, второй - со стороны выхода потока. Отношение миним. характеристик размеров отверстий участков лежит в пределах 1,05-2,5. Продольные оси отверстий первого участка образуют с продольной осью рабочего органа угол в диапазоне 65-80°. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.