Результат интеллектуальной деятельности: КЛАПАН

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе. Известны клапаны с коническим золотником и седлом, выполненным в виде тонкостенной цилиндрической оболочки. Недостатком таких клапанов является то, что при изменении условий эксплуатации (давления герметизируемой среды, скорости посадки золотника) возможен преждевременный выход из строя седла ввиду его разрушения.

Известна конструкция клапана [SU 479917 A1, кл. F16K 1/34, 1973], в котором используется стакан (упор) ограничивающий ход золотника.

Недостатком такой конструкции является снижение ресурса клапана из-за снижения контактных нагрузок в стыке «золотник-седло» (а тем самым уменьшение герметизирующей способности клапана) в результате износа седла, который нельзя компенсировать дополнительным ходом золотника из-за наличия упора (т.е. происходит ограничение хода золотника).

Указанный недостаток может быть устранен путем снижения динамических нагрузок (а тем самым контактных давлений) при срабатывании клапана путем снижения жесткости седла.

Известна конструкция упругого седла клапана [SU 167104 A1, кл. F16K 1/42, 1964 (прототип)], содержащая упругую диафрагму, выполненную заодно с уплотнительным кольцом, и установленного на диафрагме кольцевого упора, воспринимающего перегрузку при повышении усилия привода клапана.

Недостатком такой конструкции является чувствительность диафрагмы к давлению герметизируемой среды, которая в аварийном случае может превысить расчетное.

Изобретение направлено на повышение надежности и увеличение ресурса работы клапанного уплотнительного соединения.

Указанная цель достигается тем, что в клапане, содержащем золотник, тонкостенное седло, выполненное на упругой диафрагме и упор, ограничивающий ход золотника, в отличие от прототипа предусмотрен по крайней мере один упругий упор диафрагмы, обеспечивающий ее прочность при давлениях герметизируемой среды превышающих расчетное.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан открытый клапан, состоящий из золотника 1, седла 2, выполненного на диафрагме 3, упругих упоров 4 и ограничителя хода золотника 5; на фиг.2 показан клапан в закрытом состоянии, когда прочность диафрагмы 3, нагруженной давлением герметизируемой среды P_p обеспечивается подпором диафрагмы упругими упорами; на фиг.3 показан вариант выполнения клапана при подаче давления среды «на золотник»; на фиг.4 показан вариант выполнения клапана при переменном направлении потока рабочей среды.

Устройство работает следующим образом.

При посадке золотника 1 на седло 2 с расчетной скоростью, седло и диафрагма воспринимают динамическую ударную нагрузку, при этом жесткость диафрагмы выбирается минимально возможной для снижения динамической нагрузки, а прочность диафрагмы обеспечивается подпором ее при большом значении динамической нагрузки упругими упорами 4.

Ударный процесс посадки золотника на седло протекает быстро, после чего начинает расти давление герметизируемой среды, нагружая как седло 2, так и диафрагму 3, как это показано на фиг.2.

Упругие упоры 4 установлены с зазором (зазоры h₁,…,h₃ показаны на фиг.1) обеспечивающих минимальную жесткость системы седло -золотник по крайне мере на начальном участке ударного нагружения.

Зазоры h₁,…,h₃ подобраны таким образом, чтобы в расчетном

статическом состоянии нагруженного клапана они не контактировали с диафрагмой, при этом обеспечивается минимальная жесткость системы седло - диафрагма и как следствие - наиболее высокая герметизирующая способность клапана.

Упругие упоры подпирают диафрагму при возможном повышении давления герметизируемой среды выше расчетного, а ограничитель хода 5 ограничивает нагрузку на седло, диафрагму и упругие упоры при возможном возрастании скорости посадки золотника на седло выше расчетного.

Предлагаемый клапан обеспечивает минимизацию требуемого герметизирующего усилия за счет выполнения седла и диафрагмы минимальной толщины, выбранной из условий прочности для расчетных условий эксплуатации клапана, защиты седла и диафрагмы от избыточной ударной динамической нагрузки за счет ограничения хода и от избыточного давления среды за счет наличия упругих упоров, тем самым повышая ресурс клапана и его надежность за счет сохранения работоспособности при возникновении условий эксплуатации, превышающих расчетные.