Клапан Советский патент 1992 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к арматурост- роению, в частности к дроселирующей и запорной арматуре, предназначенной для работы в условиях вакуума, в контакте с газообразными и жидкими средами с высокой проникающей способностью, и может быть использовано в нефтяной, химической, газовой, лесотехнической отраслях промышленности.

Известно клапанное устройство, содержащее корпус, перекрывающий седло запорный орган и взаимодействующее с ним отжимное устройство в виде кольцевых постоянных магнитов, один из которых закреплен на запорном органе, а другой - на седле с осевым смещением относительного первого в сторону открытия клапана.

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за утечек уплотняемой среды при закрытии клапана через

межповерхностный контакт седла и запорного органа и отжимного устройства.

Известно клапанное устройство, содержащее корпус с запорным органом, взаимодействующим с седлом, межповерхностный контакт которых соединен с емкостью со смачивающим составом с помощью зазора, выполненного шероховатым и соединенного с емкостью выше уровня, а входной патрубок - ниже уровня смачивающего состава.

Недостатком известного клапанного устройства является невысокая надежность и ограниченная область применения.

Цель изобретения - повышение надежности клапана за счет повышения его герметичности и предотвращения попадания продуктов смачивающего состава в тракт рабочей среды.

Поставленная цель достигается тем что клапан, содержащий корпус с седлом входVI

vj Ю 00

Os

о

ным и выходным патрубками, взаимодействующий с седлом запорный орган, зона контакта которых сообщена с камерой, содержащей смачивающую жидкость, причем стенки зазора выполнены с выступами, снабжен постоянными магнитами и распорной втулкой, смачивающая жидкость выполнена намагниченной, а запорный ооган

выполнен в виде соединенных штоком двух частей, охватывающих установленный на штоке постоянный магнит и размещенную соосно ему распорную втулку, между соответствующими стенками которых расположена камера со смачивающей жидкостью, при этом в запорном органе выполнен канал, сообщающий входной патрубок с упомянутой камерой, а зазор, образованный торцевыми поверхностями распорной втулки и частью запорного органа, обращенной к входному патрубку, выполнен с уменьша. ющимися в направлении к седлу величиной зазора, а также высотой выступов на его стенках, причем упомянутые части запорного органа размещены в седле с образованием между ними и седлом зазора, заполненного смачивающей жидкостью. При этом на торцевой поверхности распорной втулки со стороны зазора размещены концентраторы магнитного потока, контактирующие с цилиндрической поверхностью постоянного магнита.

Конструкция запорного органа обеспечивает возникновение градиентной магнитной силы в результате взаимодействия намагничивающейся жидкости с магнитным потоком, создаваемым в замкнутой магнитной цепи клапана от постоянного магнита, что препятствует вытеканию намагничивающейся жидкости под действием перепада давлений рабочей уплотняемой среды. Неравномерное градиентное магнитное поле, сформированное в рабочем зазоре между седлом и полюсными наконечниками с концентраторами магнитного потока, позволяетобеспечитьзалипаниенамагничивающейся жидкости на этих полюсных наконечниках и предотвратить попадание и унос намагничивающегося смачивающего состава. Магнитная сила дополнительно обеспечивает повышение облитерирующих свойств намагничивающейся жидкости в магнитном поле как за счет повышения вязкости в поле, так и за счет повышения адгезионного взаимодействия намагничивающейся жидкости с маг- нитопроводящими поверхностями седла и полюсных наконечников запорного органа в магнитном поле, что в целом повышает надежность работы клапана и предоставляет реальные возможности расширить области применения клапана в различных узлах арматуры.

Выполнение емкости для смачивающего состава в запорном органе позволяет повысить надежность работы клапана. В процессе работы клапана возможно испарение жидкой основы намагничивающейся жидкости как смачивающего состава, что может привести к значительному снижению

0 герметичности из-за усиления процесса фильтрации уплотняемой среды через засохшие частицы магнитной фазы. Для устра- нения этого явления предусмотрена система автоматической, управляемой са5 мим магнитным полем введенного в конструкцию постоянного магнита, дозировки по соединительному каналу. Давление проталкивания намагничивающейся жидкости в соединительном зазоре создается, во-пер0 вых, за счет втягивающей градиентной магнитнойсилы,обусловленной концентрацией и усилением магнитного потока на полюсных наконечниках, прилегающих к седлу. Во вторых, давление

5 проталкивания намагничивающейся жидкости в емкости создается за счет увеличения разности давлений газообразной среды на концах канала, выполненного в штоке клапана и соединенного с входным патрубком.

0Конструктивное выполнение соединительного зазора, образованного торцевыми поверхностями втулки и нижнего полюсного наконечника, с переменной по величине высотой выступов, уменьшающейс-я в направ5 лении к седлу, позволяет сформировать градиентное неоднородное магнитное поле, причем магнитная сила, действующая на намагничивающуюся жидкость, направлена в сторону уменьшения зазора, т.е. к седлу.

0 Тем самым достигается увеличение втягивания жидкости в зазор из емкости и обеспечиваетсянадежнаяподпиткауплотнительных пробок намагничивающейся жидкости в рабочем зазоре.

5 На фиг 1 схематично изображен клапан; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1: на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 уста0 новлено седло 4, выполненное из магнитного материала и взаимодействующее с запорным органом 5, Запорный орган 5 выполнен сборным в виде полюсных наконечников 6 и 7, которые образуют рабочий

5 зазор с седлом 4, заполненный намагничивающейся жидкостью в качестве смачивающего состава 8. Между торцевыми поверхностями полюсных наконечников 6 и 7 размещен постоянный магнит 9, устаноь ленный на штоке 10 запорного органа 5. а

также распорная немагнитная втулка 11. примыкающая к поверхности седла 4. В запорном органе 5 размещена емкость 12 со смачивающим составом 8. Емкость 12 образована полюсными наконечниками 6 и 7, магнитом 9 и втулкой 11. В штоке 10 выполнен канал 13, соединяющий емкость 12 с входным патрубком 2. Межповерхностный контакт взаимодействующего с седлом 4 запорного органа 5 соединен с емкостью 12 со смачивающим составом 8 с помощью соединительного зазора 14. Зззор 14 образован торцевыми поверхностями втулки 11 и нижнего полюсного наконечника 7 и выполнен с переменными по величине высотой зазора и выступами на стенках, уменьшающимися в направлении к седлу 4.

На фиг.2 показано выполнение соединительного зазора 14, который снабжен концентраторами магнитного потока 15, примыкающими к боковой поверхности постоянного магнита 9 и установленными на торцевой поверхности распорной втулки 11. Концентраторы 15 могут быть выполнены в виде дискретно установленных в радиаль- ном направлении вкладышей, выполненных из магнитопроводного материала, например, с зубцевидным или трапециевидными профилем.

Клапан работает следующим образом. Запорный орган 5 под действием приводного механизма (не показан) движется вниз. Его поверхность приходит в контакт с седлом 4. При опускании запорного органа 5 полюсные наконечники 6 и 7 образуют рабочий зазор с сопрягаемой поверхностью магнитопровода седла 4 и находящаяся на концентраторах 15 магнитного потока и удерживаемая за счет магнитного поля рассеяния постоянного магнита 9 намагничива- ющаяся жидкость 8 замыкает магнитную цепь. При этом жидкость 8 под действием градиентной магнитной силы распределяется по кольцевым пробкам, притягиваясь к концентраторам 15 магнитного поля на по- люсных наконечниках 6 и 7. Автоматически через соединительный зазор 14 из емкости 12 поступает смачивающий намагничивающийся состав 8, облитерируя в магнитном поле магнитопровода в клапане с повышен- ной эффективностью, предотвращая просачивание рабочей среды через уплотнительные пробки намагничивающейся жидкости 8, причем сформированное магнитное поле за счет своей неоднородно- сти обеспечивает как уплотнение межповерхностного контакта, удержание намагничивающейся жидкости 8, увеличивает степень прилипания и адгезии ее к магнито про водящим элементам клапана в

рабочем зазоре, так и увеличивает вязкоеп и предельное напряжение сдвига, при котором начинается разрушение на прочность пространственной и укрепленной магнитным полем структурной сетки в намагничивающейся жидкости 8. Все это в целом препятствует уносу смачивающего состава 8 под действием потока и перепада давления уплотняемой среды, повышает надежность работы клапана и повышает уровень герметизации, позволяет расширить области применения как в сторону расширения диапазона рабочих параметров уже существующего арматурного оборудования.так и в совершенно новых направлениях.

Возможность испарения жидкой основы в намагничивающейся жидкости 8 компенсируетсяподпиткой через соединительный зазор 14 из емкости 12 со смачивающим составом 8 При этом эксплуатационные расходы по обслуживанию клапана резко снижаются, поскольку обеспечена автоматизация этого процесса режима работы клапана в целом, кроме того клапан обеспечивает экономию смачивающего состава в процессе эксплуатации

Формула изобретения

1.Клапан, содержащий корпус с седлом входным и выходным патрубками, взаимодействующий с седлом запорный орган, зона контакта которых сообщена зазором с камерой, содержащей смачивающую жидкость, причем стенки зазора выполнены с выступами, отличающийся тем что, с целью повышения надежности, он снабжен постоянным магнитом и распорной втулкой, смачивающая жидкость выполнена намагниченной, а запорный орган выполнен в виде соединенных штоком двух частей, охватывающих установленный на штоке постоянный магнит, и размещенную соосно с ним распорную втулку, между соответствующими стенками которых расположена камера со смачивающей жидкостью, при этом в запорном органе выполнен канал, сообщающий входной патрубок с упомянутой камерой, а зазор, образованный торцевыми поверхностями распорной втулки и частью запорного органа, обращенной к входному патрубку, выполнен с уменьшающимися в направлении к седлу величиной зазора, а также высотой выступов на его стенках, причем упомянутые части запорного органа размещены в седле с образованием между ними и седлом зазора, заполненного смачивающей жидкостью.

2.Клапан по п.1, отличающийся тем, что на торцевой поверхности распорной втулки со стороны зазора размещеныгирующие с цилиндрической поверхностью

концентраторы маг нитного потока контэк- постоянного магнита

Использование: в дросселирующей и запорной арматуре, работающей в условиях вакуума. Сущность изобретения: зона контакта запорного органа с седлом сообщена зазором с камерой, содержащей смачивающую жидкость. Стенки зазора выполнены с выступами. Смачивающая жидкость намагничена. Запорный орган выполнен в виде соединенных штоком двух частей, охватывающих установленный на штоке постоянный магнит и размещенную соосно ему распорную втулку, между стенками к-рых расположена камера со смачивающей жидкостью. В запорном органе выполнен кэнал, сообщающий входной патрубок с камерой. Зазор, образованный торцевыми поверхностями распорной втулки и частью органа, обращенной к входному патрубку, выполнен с уменьшающимися в направлении к седлу величиной зазора и высотой выступов на его стенках. Упомянутые части запорного органа размещены в седле с образованием между ними и седлом зазора, заполненного смачивающей жидкостью. 1 з.п ф-лы. 3 ил. ю с

Фиг.1

Фиг.1

ФигЗ