Осевой 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 невысокая точность регулирования расхода.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный регулирующий клапан [Патент РФ №2657371, МПК F16K 1/12, F16K 3/24, F16K 47/14,] 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 с 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 малый диапазон и невысокая точность регулирования расхода, вызванная малой величиной поворота запирающего органа, ограниченного размерами отверстий в рядах.

Задачей данного изобретения является создание осевого регулирующего клапана, обеспечивающего высокую точность регулирования расхода в широком диапазоне за счет увеличения угла поворота запирающего органа при регулировании и специальной формой отверстий.

Поставленная задача достигается тем, что в осевом 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 с 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 размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах.

На фиг. 1 изображена схема осевого регулирующего клапана.

На фиг. 2 показано положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при полностью открытом клапане.

На фиг. 3 представлено положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при частично открытом клапане.

На фиг. 4 показано положение отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе при полностью закрытом клапане.

На фиг. 2, 3, 4 схемы показаны в увеличенном масштабе.

Осевой 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.

Осевой 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 проходное сечение, образованное отверстиями 8 и 7 имеет максимальную площадь.

При полностью закрытом клапане отверстия 7 полностью закрыты поверхностью запирающего органа 6.

Для осуществления поворота запирающего органа 6 относительно своей оси 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.

Высокая точность регулирования расхода и увеличение диапазона регулирования в предлагаемом клапане достигается за счет увеличения угла поворота запирающего органа 6 и специальной формы отверстий 7 в перфорированном цилиндре 5 и отверстий' 8 в запирающем органе 6. Для этого отверстия 7 в перфорированном цилиндре 5 выполнены в виде прямоугольных окон, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра 5, а отверстия 8 в запирающем органе 6 имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам отверстий 7 (прямоугольных окон) в соответствующих рядах.

За счет того, что длина больших сторон отверстий 7 уменьшается в рядах от выходного фланца 4 к внутреннему корпусу 2, а меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, в начале открытия происходит перекрытие только ближних к выходному фланцу 4 отверстий 7 и отверстий 8 в запирающем органе 6, имеющих форму равнобедренных треугольников, то есть жидкость проходит только через проходные сечения при перекрытии ближних к выходному фланцу 4 отверстий 7 и отверстий 8 в запирающем органе 6. Выполнение отверстий 8 в запирающем органе 6 в виде равнобедренных треугольников основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам отверстий 7 в соответствующих рядах позволяет обеспечить плавное открытие проходного сечения от минимального до максимального значения, что позволяет увеличить диапазон регулирования.

Благодаря тому, что длина больших сторон отверстий 7 уменьшается в рядах от выходного фланца 4 к внутреннему корпусу 2, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, удается обеспечить последовательное открытие проходных сечений от ближнего к выходному фланцу 4 ряда к последующим. Это позволяет также расширить диапазон регулирования.

Предлагаемая конструкция осевого регулирующего клапана позволяет обеспечить высокую точность регулирования расхода в широком диапазоне.