Результат интеллектуальной деятельности: 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 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 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 и возникновение кавитации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, плунжер с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину, расположенную в зоне выходного патрубка, а другим в кольцевую впадину в плунжере, причем в поперечном сечении проволока пружины имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ и впадину треугольной формы [Патент РФ № 2681871, МПК F16K 1/12, F16K 3/24, F16K 47/14, опубл. БИ № 8 от 13.03.2019].

К недостаткам данного клапана следует отнести возникновение кавитации.

Задачей данного изобретения является создание регулирующего клапана, обладающего высокой надежностью и позволяющего снизить кавитацию.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, плунжер с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину, расположенную в зоне выходного патрубка, а другим в кольцевую впадину в плунжере, причем в поперечном сечении проволока пружины имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ и впадину треугольной формы.

Отличительными признаками предлагаемого регулирующего клапана является то, что соосно пружине сжатия, в ее внутреннем объеме, размещены расположенные по образующей цилиндра, прикрепленные одним концом к плунжеру, стержни круглого поперечного сечения, причем длина стержней равна длине пружины сжатия в ее полностью сжатом состоянии.

На фиг. 1 изображена схема регулирующего клапана (пружина показана схематически).

На фиг. 2 показан разрез А-А.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение проволоки пружины.

Регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 патрубки с фланцами 5 и 6 соответственно, плунжер 7 с приводом поступательного движения в виде реечного механизма 8. Делитель потока представляет собой цилиндрическую пружину сжатия 9, одним концом упирающуюся в кольцевую впадину 10, расположенную в зоне выходного патрубка 4, а другим в кольцевую впадину 11 в плунжере 7. В поперечном сечении проволока пружины 9 имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ 12 и впадину 13 треугольной формы. С целью предотвращения возникновения кавитации соосно пружине сжатия 9, в ее внутреннем объеме, размещены, расположенные по образующей цилиндра, прикрепленные одним концом к плунжеру 7, стержни 14 круглого поперечного сечения. Длина стержней 14 равна длине пружины сжатия 9 в ее полностью сжатом состоянии.

Регулирующий клапан работает следующим образом.

При закрытом клапане пружина 9 находится в сжатом положении, зазоры между ее витками отсутствуют, свободные концы стержней 14 находятся в одной плоскости с в кольцевой впадиной 10, расположенной в зоне выходного патрубка 4.

Открытие клапана осуществляется путем прямолинейного перемещения плунжера 7, приводимого в движение от реечного механизма 8, при этом происходит расширение пружины 9 и перемещение стержней 14.

Жидкость, поступившая во внутренний объем внешнего корпуса 1 через входной 3 патрубок, обтекает внутренний корпус 2 и проходит в зазоры между витками пружины 9, образованными в результате ее расширения. Далее жидкость взаимодействует со стержнями 14, обтекая которые, поток дополнительно разделяется на струи, что способствует снижению кавитации. Затем жидкость направляется к выходному патрубку 4 и поступает в трубопровод.

В начальном этапе открытия клапана, когда скорости потока максимальны и вероятность возникновения кавитации наибольшая, стержни 14 взаимодействуют с потоком практически по всей его длине. Это обеспечивается тем, что длина стержней 14 равна длине пружины 9 сжатия в ее полностью сжатом состоянии. Далее, по мере открытия клапана, стержни смещаются вместе с плунжером 7 в сторону входного патрубка 3. Это позволяет обеспечить увеличение проходного сечения и снизить гидравлическое сопротивление при открытых положениях клапана.

За счет того, что стержни 14 расположены по образующей цилиндра, удается обеспечить такое их взаимодействие с потоком, при котором происходит его деление по всему объему, что приводит к снижению кавитации.

Круглое поперечное сечение стержней 14 способствует организации дополнительной смены направления струй, вышедших из зазоров между витками пружины, при их обтекании, что необходимо для эффективной борьбы с кавитацией.

Благодаря тому, что в поперечном сечении проволока пружины 9 имеет прямоугольное сечение, имеющее с противоположных больших боковых сторон выступ 12 и впадину 13 треугольной формы, при ее сжатии в процессе закрытия клапана исключается протекание жидкости между витками. Это обеспечивается тем, что в процессе деформации впадины 13 и выступы 12 соседних витков входят друг в друга и надежно перекрывают поток. Кроме того, наличие выступов и впадин способствует изменению формы зазоров между витками пружины в процессе ее деформации и позволяет эффективно управлять процессом регулирования на начальных фазах открытия клапана, где имеет место наиболее сильный перепад давлений и возникновение кавитации. Треугольная форма выступов и впадин препятствует турбулизации потока в зазорах между витками пружины, изменяет его направление и наиболее эффективно устраняет возникновение кавитации.

Предлагаемый регулирующий клапан обладает высокой надежностью и позволяет снизить кавитацию.