Клапан Советский патент 1980 года по МПК G05D7/03 F16K1/06 

(54)КЛАПАН

Изобретение относится к устройствам для регулирования расхода газообразной и жидкой среды и может быть использовано в энергетическом машиностроении, в частности в паротурбостроении.

По основному авт.св. № 423105 известен клапан, содержащий паровую коробку, рабочий орган со штоком и возвратной пружиной, диффузорное седло (в виде трубки Вентури) с управляющим элементом, выполненным в виде нескольких равномерно расположенных по окружности в зоне кри.тического сечения проходного канала и наклонных к его продольной оси активных сопел, связанных с внешним источником управляющей среды .

Такое выполнение клапана позволяет осуществить автоматическое регулирование расхода рабочей среды по сравнению с известными ранее конструкциями.

Недостатком этой конструкции явля ется неуправляемость пограничным слоем в расширяющейся части диффузорного седла. Кроме того, для управ ления основным потоком требуются

значительАые расходы спеды высокого давления.

Целью изобретения является повьонение экономичности газодинамического регулирования расходом среды.

Указанная цель достигается тем, что в проходном канале выполнена кольцевая проточка, образующая в зоне критического сечения канала

10 кольцевое пассивное сопло, сообщенное с проходным каналом и образующее с активными соплами систему перепускных каналов, причем между осью сопел и осью клапана в направлении

15 рабочего органа образован тупой угол. Кроме того, пассивное сопло сообщено с проходным каналом отверстиями, выполненными в стенке проходного канала.

20

На фиг. 1 изображен .разрез клапана; на фиг. 2 - клапан, в котором пассивное сопло сообщено с проходным каналом отверстиями (вариант

25 выполнения).

Клапан состоит из паровой коробки 1, рабочего органа 2 со штоком 3 и возвратной пружиной 4, проходйого канала 5, выполненного в труб.- ки Вентури, криволинейная поверхность

которого образует седло 6. В проходком канале 5 выполнена кольцевая проточка 7, образующая в зоне критического сечения 8 кольцевое пассивное сопло 9, сообщенное с проходным каналом. На фиг. 2 показан вариант конструктивного выполнения, при котором пассивное сопло 9 сообщается с проходным каналом 5 отверстиями 10, выполненными в стенке проходного канала, площадь которых выбирается с учетом ростапограничного слоя. Активные сопла 11 соединены магистралью 12 через дополнительный управляющий орган 13 с источником среды более высокого давления.

Пассивное сопло 9 и активные сопла 1 1 и кольцевая проточка 7 образуют систему перепускных каналов. Ось сопел составляет с осью клапана в направлении рабочего органа тупой угол (130°-140°) , который обеспечивает оптимальный режим устройства, так как такая ориентация вдуваемых струй способствует максимальному проникновению регулирующих струй в регулируемый поток.

Клапан обеспечивает регулирование расхода среды от закрытого положения до полного открытия следующим образом.

В начальный момент рабочий орган 2 прижат к седлу б, а управляющий орган 13 начинает от.крываться обеспечивая тем caNiHM пропуск среды в критическое .сечение 8 проходного канала 5 через активные сопла 11. При этом через пассивное сопло 9 в критическое сечение.8 поступает часть среды, отсасываемой (например через отверстия 10) с внутренней поверхности расширяющейся части проходного канала 5.

По достижении максимально возможного расхода через магистраль 12 начинается подт-ем рабочего орган 2 клапана, и среда поступает в кольцевой зазор между рабочим органом 2 и седлом б. При этом происходит взаимодействие основного потока среды, т.е. потока через зазор между рабочим органом 2 и седлом б клапана, со струями, поступающими из критического сечения 8 через пассивное 9 и активные 11 сопла.

Вдуваемая через кольцевую проточку 7 или отверстия 10 в критическое сечение 8 проходного канала 5 струя загромождает проходное сечение седла, уменьшая таким образом расхо основного потока . При этом -пульсации давления в основном потоке демпфируются за счет вдувания рабочей Среды от внешнего источника, а также за счет отсоса пограничного слоя по всей длине внутренней поверхности диффузора. В результате повышается вибрационная надежность клапана,.

После того, как рабочий орган 2 полностью открывается, для дашьнейшего увеличения расхода среды необходимо управляющий орган 13 закрывать, тем самым уменьшая загромождение проходного сечения седла 6.

Максимальный расход среды через клапан обеспечивается при полностью поднятом рабочем органе 2 и полность закрытом управляющем органе 13, причем основная часть расхода регулируется при полностью поднятом запорном органе 2.

Клапан может быть выполнен любых размеров без существенного увеличения подъемных усилий, так как наличие расхода среды через магистраль 12 обеспечивает достаточную разгрузк рабочего органа 2. Увеличение размеров клапана позволяет уменьшить потери давления на клапане и, соответственно, повысить экономичность.

Таким образом, клапан обеспечивае возможность регулирования значительной части расхода среды без перемещения основной чашки. Такое регулирование, осуществляемое изменением размеров зоны рециркуляции, ограниченной жидкой стенкой , создает условия для безотрывного течения среды в зоне регулирования, обеспечивая стабильное течение потока через клапан.

Формула изобретения

и осью клапана в направлении .рабоче-. го органа образован тупой угол.

сообщено с Проходным каналом отверстиями, выполненными в стенке проходного канала.