Запорно-регулирующий клапан Советский патент 1981 года по МПК F16K25/04 

1

Изобретение относится к арматурестроению и може7 найти применение в судостроительной и машиностроительной промышленности.

Известен дроссельный отсечной клапан, имеющий конусный затвор и окружающую его кольцевую плоскую уплотняющую поверхность. Затвор вэатлодействует с седлом в процессе дросселирования потока, и уплотняющая поверхность затвора садится на соответствующую кольцевую плоскую уплотняющую поверхность седла при закрытии клапана. При этом уплотняющие поверхности расположены так, что на них непосредственно не действует высокоскоростной поток, который возникает при дросселировании и может вызвать их эррозию 1.

Таким образом, в конструкции известного клапана для повышения коррозионной стойкости его элементов предусмотрено изменение гидродинамических свойств проходного сечения клапана, обеспечивающее наименьший контакт агрессивной среды с элеменТс1Ми проходного сечения клапана. Данный способ обеспечивает надежную защиту элементов проходного сечения клапана струевой коррозии, но

конкретное конструктивное- выполнение его обеспечивает защиту только уплотняющих поверхностей затвора и седла и не предусматривает защиту от коррозии корпуса. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является запорно-регулирующий угловой клапан, содержащий корпус с входным и вы10ходным патрубками и седлом с уплотнением, запорный орган со штоком. Проходное сечение входного патрубка имеет равный диаметр по всей длине, проходное сечение выходного патруб15ка выполнено конусным 2.

Недостатком конструкции известного клапана является то, что профиль ;проходного сечения является гидро20динамически несовершенным и не обеспечивает придания потоку направления исключающего воздействие струевой коррозии на элементы проходного.сечения . Наибольшим коррозионным .пора25жениям подвергаются уплотнительные поверхности тарелки и-седла клапана.

Цель изобретения - защита клапана от струевой коррозии путем усовершенствования гидродинамических ка30честв проходного сечения. Поставленная цель достигается тем что в клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением и запорный орган со штоком, в корпусе за уплотнением седла установлен направляющий .аппара выполненный в виде закрепленнойна уровне верхней стенки выходного патрубка диафрагмы сотверстием, соприкасающимся с запорным органом, и направляющих элементов, жестко смонтированных под диафрагмой, а входной патрубок имеет сужающуюся и расширяю щуюся части, причем проходные сечения сужающейся и расширяющейся часте входного патрубка и проходное сече.ние выходного патрубка профилированы по закону постоянства градиента статического деления по длине патрубков а на запорном органе жестко установлен наконечник, наружная поверхность которого эквидистантна, поверхности расгоиряющейся части выходного патруб ка. . Кроме того, направляющие элемен ты выполнены в виде лопаток, размещенных по дуге 120-135 в обе стороны от оси выходного патрубка по направлению потока так, что любая радиальная прямая пересекает тело одной из лопаток, а со стороны противоположной расположению вьисодного патрубка - в виде сплошной стенки, и выходные кромки направлякяцих элементов составляют со стенкой корпуса угол 10-15. На фиг.1 изображен запорно-регули рующий клапан, общий вид в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Запорно-регулирующий клапан содержит корпус 1, имеющий входной патрубок 2, выходной патрубок 3 и седло 4. Седло 4 выполнено с уплотнением 5. За уплотнением 5 седла 4 в корпусе 1 установлен направляющий аппарат, выполненный в виде диафрагмы б, установленной на уровне верхне стенки выходного патрубка 3, и обкладки 7, размещенной на уплотнении Si В диафрагме б и обкладке 7 выполнены отверстия 8 для размещения запорного органа 9. Запорный орган 9 снабжен штоком 10 с маховиком (не показан). Диафрагмд б выполнена совместно с направляющими элементами и прикреплена к обкладке 7 с помощью пружинной шайбы 11, которой одновременно крепят весь направляющий аппарат к корпусу 1 Направляющие эле менты выполнены в виде десяти криво линейных лопаток 12, неравнойерно размещенных по дуге 130 и обе стор ны от оси выходного патрубка 3. Количество лопаток 12 определено криволинейностью лопаток и тем, что любая радиальная прямая, проведенна из центра направляющего аппарата, пересекает тело одной из лопаток. Лопатки 12имеют форму крыла, наибо шая толцина которого определена технологичностью изготовления лопаток. Со стороны, противоположной располоЖению выходного патрубка 3, направляющие элементы выполнены в виде сплошной стенки 13, расположенной вдоль дуги наружной поверхности обкладки 7, так что выходные кромки стенки 13 составляют со стенкой корпуса 1 угол 12°. Выходные кромки лопаток 12 также образуют со стенкой корпуса 1 угол Проточные части входного 2 и выходного 3 патрубков профилированы по закону постоянства градиента статического давления по длине .патрубков по формуле |. X г. /a-iwT rk)J где dj - переменный диаметр сечения; )( - переменная ордината окружности;d - диаметр окружности начального сечения; dfl - диаметр окружности конечного сечения; L - расстойние от начального до конечного сечения. Входной патрубок 2 имеет в начале сужающуюся часть проходного сечения, а затем расширяющуюся часть проходного сечения. Обе части проходного сечения входного патрубка профилированны по указанному закону. На запорном органе 9 жестко с помощью центрального винта 14 закреплен наконечник 15. Наружная поверхность направляющего наконечника 15 имеет профиль, эквидистантный профилю расширя1ощейся части входного патрубка 2, Устройство работает следующим образом. Запорно-регулируюцие клапаны устанавливают на трубопроводе морской воды. При подаче агрессивной среда в трубопровод она поступает в сужающуюся часть входного патрубка 2, а затем в его расширяющуюся часть. Спрофилированная по закону постоянства градиента статического давления проточная часть входного патрубка обеспечивает плавное перемещение потока без образования его завихрений. Также плавно поток проходит по каналу, образованному направляющим наконечником 15 и расширяющейся частью входного патрубка 2, и радиально выходит из этого канала, попадая в направляющий аппарат. Лопатки 12 и стенка 13 направляют поток по касательной к поверхности корпуса, исключая прямой удар струи о стенки корпуса. Выходной патрубок 3, проходное сечение которого спрофилировано по закону постоянства градиента статического давления обеспечиваетплавный выход потока из клапана. Регулирование потока производят за счет подъема и опускания запорного органа 9 с помощью штока 10 с маховиком, т.е. изменение проходного сечения между седлом и та релкой клапана. Усовершенствование гидродинамичес ких качеств проходного сечения клапана на всем протяжении обеспечивает плавнр.е перемещение потока,позволяет свести к минимуму отрыв потока от стенок клапана,исключает обраэоi вание турбулентности и завихрений его и прямой удар струи в к орпус клапана. Все это способствует значительному повышению коррозийной стойкости вход ного и выходного патрубков и седла клапана, исключает воздействиеструе вой коррозии на стенки корпуса клапа на. Кроме того, предлагаемые усовершенствования проходного сечения клапана способствует уменьшению гидравлического сопротивления клапана. Формула изобретения 1. Запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с уплотнением, запорный орган со штоком, отличающийся тем, что, с целью обеспечения защиты клапана от струевой коррозии, в корпусе за уплотнением седла установлен направляющий аппарат, выполненный в виде закрепленной на уровне верхней стенки выхо ного патрубка диафрагмы с отверстием соприкасающимся с запорным органом, и направляющих элементов, жестко смонтированных на корпусе под диафрагмой, а входной патрубок имеет сужающуюся и расширяющуюся части, причем проходные сечения сужающейся и расширяющейся частей входного патрубка и проходное сечение выходного патрубка профилированы по закону постоянства градиента статического :давления по длине патрубков, а на запорном органе установлен наконечник, наружная поверхность которого эквивалентна поверхности расширяющейся части выходного патрубка. 2. Клапан поп.1, отличающий с я тем, что направляющие элементы выполнены в виде лопаток, размещенных по дуге 120-135 в обе стороны от оси выходного патрубка по направлению потока так, что любая радиальная прямая пересекает тело одной из лопаток, а со стороны, противоположной расположению выходного патрубка - в виде сплошной стенки,и выходные кромки направляющих элементов составляют со стенкой корпуса угол 10-15°. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3767164, кл. 251-122, опублик. 1971. 2.Судовая арматура. Л., Судостроение, 1975, с.225-228 (прототип) .

А-К