Результат интеллектуальной деятельности: ПРОХОДНОЙ КЛЕТКОВЫЙ КЛАПАН

Изобретение относится к области энергетического арматуростроения.

Известен регулирующий клапан (Заявка РФ №2003116179, опубл. 27.01.2005), содержащий корпус с входными и выходными патрубками, размещенные в нем уравновешенный затвор с направляющей клеткой и седло, выходной патрубок клапана выполнен в виде диффузора, в узкой части которого закреплена полая втулка, выступающая внутрь клапана на 0,3-1,0 его длины, торец втулки, обращенный к выходу, заглушен, а на ее боковой поверхности выполнены радиальные отверстия.

Недостатком известного клапана является то, что в диффузоре не происходит восстановления давления, а при необходимости поворота потока на выходе из перфорированной втулки на 90° (из радиального в осевое направление) заглушенный конец втулки способствует увеличению гидравлических потерь.

Известен проходной клетковый клапан Cavitrol (Э.Е.Благов, Б.Я.Ивницкий "Дроссельно регулирующая арматура ТЭС и АЭС", M.: Энергоатомиздат, 1990 г., стр.59-60), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло, опирающийся на него перфорированный цилиндр, внутри которого перемещается поршневой плунжер, соединенный со штоком, проходящим через крышку корпуса.

К недостаткам известного клеткового клапана следует отнести повышенное гидравлическое сопротивление, высокий уровень вибрации, вызванный возмущением потока при двукратном повороте его на 90°.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении гидравлического сопротивления и повышенной вибрации, вызванной возмущениями потока при двукратном повороте его на 90°, и повышении коэффициента расхода.

Поставленная задача решается тем, что в известном клетковом клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, размещенный в нем цилиндр с перфорацией, внутри которого проходит плунжер, соединенный со штоком, проходящим через крышку корпуса, согласно изобретению, цилиндр снабжен окнами в боковой поверхности, причем окна и перфорация выполнены под острым углом по отношению к продольной оси клапана, плунжер снабжен стаканом с основанием в виде плавной профилированной чаши, в котором выполнены отверстия, ориентированные под острым углом по отношению к продольной оси клапана, седло клапана снабжено поворотным коленом, соединенным с выходным патрубком, на выходе поворотного колена установлен вихрегаситель диафрагменного типа, выполненный совместно с последующим коническим диффузором.

На чертеже представлен проходной клетковый клапан в разрезе. Проходной клетковый клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 размещен цилиндр 4 с перфорацией 5 и окнами 6, выполненными под острым углом по отношению к продольной оси клапана. Внутри цилиндра 4 проходит плунжер 7, состоящий из поршня 8, соединенного со штоком 9. Плунжер 7 снабжен стаканом 10 с основанием в виде плавной профилированной чаши, в котором выполнены отверстия 11, ориентированные под острым углом по отношению к продольной оси клапана. Стакан 10 соединен с поршнем 7 посредством прессовой посадки и штифтов 12 (остальные не показаны), а поршень 7 соединен со штоком 9 при помощи двух полуколец 13, 14. Клапан снабжен поворотным коленом 15, которое опирается на стойку 17, расположенную во входном патрубке 2 корпуса 1. Во входной части поворотного колена 15 расположено конфузионное седло 18 с плавной поверхностью, сопрягаемой с плавной входной частью поворотного колена 15. Входное отверстие поворотного колена 15 установлено под плунжером 7, а выходное отверстие снабжено вихрегасителем 16 диафрагменного типа, выполненным совместно с последующим коническим диффузором 19.

Работа клапана происходит следующим образом. Рабочая среда через входной патрубок 2 входит внутрь корпуса и заполняет все свободное пространство. При подъеме плунжера 7 через перфорацию 5 цилиндра 4 поток проходит к поворотному колену 15 и затем через вихрегаситель 16, диффузор 19 и выходной патрубок 3 направляется в магистральный трубопровод. Благодаря тому, что перфорация 5 в цилиндре 4 выполнена с наклоном по потоку, а также благодаря выполнению наружной поверхности стакана 10 и конфузионного седла 18 плавными, поток рабочей среды движется с минимальным возмущением. Возникающие же в этой области возмущения гасятся далее вихрегасителем 16. Установка его сразу после поворотного колена 15 не позволяет вторичным течениям в этом колене сформировать классические парные вихри. Наличие в основании стакана 10 наклонных отверстий 11 также способствует гашению возможных пульсаций давления в потоке, обеспечивая глубокую разгрузку клапана от осевых усилий.

При больших подъемах плунжера 7 открываются окна 6 в цилиндре 4 и, соответственно, заметно падает общее сопротивление клапана. Экспериментальные исследования показали, что коэффициент сопротивления предлагаемого клапана ζ<2,5 при коэффициентах расхода μ=0,85-0,88. Одновременно отмечается резкое снижение неравномерности потока в выходном сечении клапана.