Результат интеллектуальной деятельности: ПРЯМОТОЧНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.

Известен прямоточный регулирующий клапан DN 100 - 1800 PN 10 - 160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf страница 15] содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.

Недостатками данного клапана является возникновение кавитации по причине высокого перепада давлений и разрушение внутренних деталей клапана.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный регулирующий клапан [Патент РФ №2657371 МПК F16K 1/12] содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку. Запирающий орган установлен возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе имеют одинаковую форму, размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий и угловой шаг между центрами отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые.

Недостатками данного клапана являются возникновение кавитации и разрушение внутренних деталей клапана.

Задачей данного изобретения является создание прямоточного регулирующего клапана, позволяющего снизить кавитацию и предотвратить разрушение внутренних деталей клапана.

Поставленная задача достигается тем, что в прямоточном регулирующем клапане содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе имеют одинаковую форму, размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий и угловой шаг между центрами отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, в зоне соединения запирающего органа и расширительной втулки, к их внутренним поверхностям, сторонами, имеющими максимальную длину, прикреплены направляющие лопасти треугольной формы, с возможностью поворота, относительно шарниров, расположенных на внутренней поверхности расширительной втулки, и соединенные с внутренней поверхностью запирающего органа при помощи параллельных пластин между которыми установлены перегородки с осями, причем одна из пластин выполнена меньшей длины.

На фиг. 1 изображена схема прямоточного регулирующего клапана.

На фиг. 2 изображен вид А.

На фиг. 3 изображен вид Б.

Прямоточный регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр 5, соосно которому установлен запирающий орган 6. На поверхности перфорированного цилиндра 5 выполнены отверстия 7, а на поверхности запирающего органа 6 - отверстия 8. Запирающий орган 6 соединен с реечным приводом 9 при помощи штока 10. В выходном фланце 4 установлена расширительная втулка 11. С целью обеспечения запирающему органу возможности поворота вокруг своей оси, концевой участок штока 10 установлен в полости внутреннего корпуса 2 при помощи подшипника 12, а в зоне выходного фланца за счет цилиндрического выступа, выполненного в расширительной втулке 11. Для осуществления поворота запирающего органа на поверхности штока 10 и реечного привода 9 выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы 13 и 14.

С целью снижения кавитации в зоне соединения запирающего органа 6 и расширительной втулки 11, к их внутренним поверхностям, сторонами, имеющими максимальную длину, прикреплены направляющие лопасти 15 треугольной формы, с возможностью поворота, относительно шарниров 16, расположенных на внутренней поверхности расширительной втулки 11.

Направляющие лопасти 15 соединены с внутренней поверхностью запирающего органа 6 при помощи параллельных пластин 17, между которыми установлены перегородки 18 с осями 19. Оси 19 контактируют с внутренней поверхностью запирающего органа 6 и позволяют осуществлять поворот направляющих.

Прямоточный регулирующий клапан работает следующим образом.

Жидкость поступает через входной фланец 3 в полость между внутренней поверхностью внешнего корпуса 1 и наружной поверхностью внутреннего корпуса 2, обтекает внутренний корпус и направляется через отверстия 7 и 8 в перфорированном цилиндре 5 и запирающем органе 6 к выходному фланцу 4.

При полностью открытом клапане запирающий орган 6 повернут относительно перфорированного цилиндра таким образом, что оси отверстий 7 и 8 совпадают, то есть имеет место полное открытие (совпадение) отверстий. В этом положении направляющие лопасти 15 располагаются вдоль оси клапана, что позволяет обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление потоку. Для уменьшения расхода жидкости запирающий орган поворачивается относительно своей оси, при этом происходит смещение осей отверстий 8 и проходное сечение, через которое проходит жидкость, уменьшается. Вместе с запирающим органом 6 происходит поворот направляющих лопастей 15 относительно шарниров 16. Это способствует закручиванию потока, при котором возникшие кавитационные пузырьки смещаются к центру потока, где схлопываются, не разрушая детали клапана. Так как при уменьшении проходного сечения скорость потока возрастает, повышается и вероятность возникновения кавитации. По этой причине угол поворота направляющих лопастей 15 связан с величиной проходного сечения. То есть чем меньше проходное сечение, тем на больший повернуты направляющие лопасти 15 и тем сильнее закрутка потока. Кроме того, закручивание потока увеличивает гидравлическое сопротивление, что необходимо при уменьшении расхода.

При полностью закрытом клапане отверстия полностью закрыты, а направляющие лопасти 15 располагаются под максимальным углом к оси клапана.

Наличие параллельных пластин 17, между которыми установлены перегородки 18 с осями 19 позволяет осуществлять поворот направляющих лопастей 15 вокруг шарниров 16 с их продольным перемещением относительно параллельных пластин 17 и перегородок 18. Контакт осей 19 с внутренней поверхностью запирающего органа 6 и позволяет осуществлять поворот направляющих при его повороте без использования дополнительного привода.

Расположение направляющих лопастей, при котором стороны, имеющие максимальную длину, контактируют с поверхностями запирающего органа и расширительной втулки обеспечивает наилучшую закрутку потока в промежуточных положениях и минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении.

С целью упрощения монтажа и компактности одна из пластин выполнена меньшей длины.

Для осуществления поворота запирающего органа 6 относительно своей оси и направляющих лопастей 15 относительно шарниров на поверхности штока 10 и реечного привода 9 выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы 13 и 14. Это обеспечивает поворот запирающего органа 6 при вертикальном перемещении реечного привода 9. При этом концевой участок штока 10 установлен в полости внутреннего корпуса 2 при помощи подшипника 12, а в зоне выходного фланца крепится за счет цилиндрического выступа (упирается в его поверхность), выполненного в расширительной втулке 11.

Благодаря тому, что запирающий орган установлен возможностью поворота вокруг своей оси, в предлагаемом клапане удается исключить поступательное движение запирающего органа, что позволяет снизить нагрузки в приводе и снизить кавитационные эффекты за счет уменьшения турбулизации потока.

Одинаковая форма отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе и размещение кольцевыми рядами, позволяет обеспечить одинаковое перекрытие всех отверстий одновременно. Это позволит обеспечить постоянный характер течения жидкости через все отверстия одновременно (перекрываются все отверстия сразу на одну и ту же величину), что невозможно достичь при поступательном перемещении запирающего органа, когда в процессе регулирования часть отверстий полностью перекрывается, а часть остается полностью открытыми при этом усиливаются кавитационные эффекты.

С целью полного совпадения осей отверстий и их одинакового перекрытия расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий и угловой шаг между центрами отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе выполнены одинаковыми.

Предлагаемый прямоточный регулирующий клапана позволяет снизить кавитацию и предотвратить разрушение внутренних деталей клапана.