Результат интеллектуальной деятельности: ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН

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

Известен 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 являются утечки жидкости в закрытом положении, возникновение кавитации, разрушающей детали клапана, увеличенные размеры и сложность внутренней полости из-за размещения преобразователя вращательного движения в поступательное кривошипно-шатунного типа, а также сложность конструкции, высокая нагруженность и сопротивление движению запирающего устройства, а также повышенные нагрузки в приводе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный регулирующий клапан [Патент на ПМ РФ №175446, F16K 1/12, 47/34, 3/24, опубл. БИ №34 05.12.2017], содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма. Запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку, коническая часть которой установлена со стороны выходного патрубка, при этом внутренняя поверхность обечайки взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра, который выполнен закрытым с одного торца, а в боковых частях - с поверхностью внутреннего корпуса, причем на внутренней поверхности обечайки, в зоне ее цилиндрической части размещены радиальные перегородки, соединенные с реечным механизмом.

К недостаткам данного клапана следует отнести утечки в закрытом положении и возникновение кавитации, разрушающей детали клапана.

Задачей данного изобретения является создание запорно-регулирующего клапана предотвращающего утечки жидкости в закрытом положении и предотвращающего кавитационное разрушение деталей клапана.

Поставленная задача достигается тем, что в запорно-регулирующем клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, закрытого с одного торца, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку, контактирующую в боковых частях с поверхностью внутреннего корпуса, причем коническая часть установлена со стороны выходного патрубка, а на внутренней поверхности обечайки, в зоне ее цилиндрической части размещены радиальные перегородки, соединенные с реечным механизмом, на торце внутреннего корпуса со стороны выходного патрубка выполнена коническая впадина, угол конусности которой совпадает с углом конусности конической части обечайки, на внутренней поверхности внешнего корпуса в зоне выходного патрубка выполнена кольцевая впадина, внешний диаметр которой равен максимальному диаметру конической части обечайки, а в выходном патрубке выполнены карманы, в которых установлены лопасти с возможностью поворота относительно шарниров, размещенных внутри карманов и снабженных механизмом поворота.

На фиг. 1 изображена схема запорно-регулирующего клапана в полностью закрытом положении.

На фиг. 2 изображена схема запорно-регулирующего клапана в полностью открытом положении.

Запорно-регулирующий клапан содержит внешний корпус 1, входной и выходной патрубки 2 и 3 соответственно, фланцы 4 и 5, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра 6, с отверстиями 7. Запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку 8, коническая часть которой установлена со стороны выходного патрубка 3. Привод поступательного движения обечайки 8 осуществляется от реечного механизма 9. На внутренней поверхности, в зоне цилиндрической части обечайка 8 снабжена радиальными перегородками 11, соединенными с реечным механизмом 9. Обечайка 8 своей цилиндрической частью взаимодействует с внутренней поверхностью внутреннего корпуса 10.

С целью предотвращения протечек в открытом положении на торце внутреннего корпуса 10 со стороны выходного патрубка 3 выполнена коническая впадина 12, угол конусности которой совпадает с углом конусности конической части обечайки 8. Это обеспечивает плотный контакт по коническим поверхностям в открытом положении.

Для предотвращения утечек в закрытом положении на внутренней поверхности внешнего корпуса 1 в зоне выходного патрубка 3 выполнена кольцевая впадина 13, внешний диаметр которой равен максимальному диаметру конической части обечайки 8. В этом положении образуется дополнительная герметизирующая плоскость препятствующая протеканию.

Для уменьшения кавитации в выходном патрубке 3 выполнены карманы 14, в которых установлены лопасти 15 с возможностью поворота относительно шарниров 16, размещенных внутри карманов 14 и снабженных механизмом поворота 17.

Запорно-регулирующий клапан работает следующим образом

В полностью открытом положении (крайнее левое положение обечайки 8, при котором открыты все отверстия 7 в перфорированном полом цилиндре 6) жидкость поступает во внутренний объем внешнего корпуса 1 через входной патрубок 2. Далее поток проходит вдоль клапана, обтекая внутренний корпус 10, и направляется к отверстиям 7 перфорированного полого цилиндра 6. Проходя через них, жидкость попадает в выходной патрубок 3.

Благодаря плотному контакту поверхностей конической впадины 12 и конической части обечайки 8 с одинаковыми углами конусности обеспечивается надежная герметизация, предотвращающая при максимальном расходе попадание жидкости внутрь внутреннего корпуса.

Процесс регулирования в данном клапане осуществляется путем перекрытия отверстий 7 перфорированного цилиндра 6 выходным патрубком 3, внутренняя поверхность которого взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра 6 и при перемещении которого открывает (движение влево) или закрывает (движение вправо) отверстия 7. Привод перфорированного цилиндра 6 и обечайки 8 осуществляется от реечного механизма 9.

Закрытие всех отверстий 7 соответствует полностью закрытому клапану (крайнему правому положению перфорированного цилиндра 6, полностью убранному во внутренний объем выходного патрубка 3).

В этом положении для предотвращения утечек обеспечивается плотный контакт поверхности кольцевой впадина 13 и торца конической части обечайки 8, то есть образуется дополнительная герметизирующая плоскость препятствующая протеканию, причем усилие прижима данных поверхностей формируется от реечного механизма 9.

Промежуточные положения перфорированного цилиндра 6 соответствуют частичному перекрытию отверстий 7 (часть отверстий открыта, часть закрыта, то есть находится внутри выходного патрубка 3).

С целью снижения кавитации при течении жидкости лопасти 15, поворачиваясь относительно шарниров 16, выдвигаются из карманов 14. При взаимодействии потока с лопастями происходит его закручивание. При таком режиме течения менее плотные кавитационные пузыри смещаются к центру, где их схлопывание не разрушает детали клапана. Поворот лопастей 15 осуществляется от механизма поворота 17.

Отсутствие в данном клапане контакта боковых поверхностей делителя потока - перфорированного полого цилиндра и запирающего органа - обечайки снижает нагрузки на привод, упрощает конструкцию и повышает надежность клапана.

Предлагаемый запорно-регулирующий клапан имеет сравнительно простую конструкцию, предотвращает протекание жидкости в закрытом положении и снижает кавитационные эффекты.