регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством

Формула изобретения

Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством, содержащий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами и соединенным со шпинделем, закрепленную на корпусе крышку, цилиндр, в котором установлен поршень, неразъемно соединенный с золотником, секторные пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с центральным каналом седла, отличающийся тем, что седло расположено между золотником и поршнем, неразъемно соединенных через центральное отверстие седла посредством штока, при этом цилиндр расположен в корпусе и разделяет сливную и напорную полости клапана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано в клапанах дискового типа для регулирования расхода и перекрытия потока жидкой или газообразной среды в различных технологических линиях.

Надежность работы запорно-регулирующей арматуры на трубопроводах определяет безаварийность, стабильность работы клапанов и влияет на экономические показатели работы технологических линий.

Известен разгруженный дисковый клапан, содержащий корпус с седлом, шпиндель, соединенный с плоским поворотным регулирующим элементом, расположенным во входной полости корпуса, и разгрузочное средство, выполненное за одно целое со шпинделем, при этом площадь в поперечном сечении конца шпинделя, воспринимающего входное давление, больше или равна площади регулирующего элемента в поперечном сечении (RU, №2079028 С1, кл. Р 16 К 39/04, oп. 10.05.97 г.).

Недостатком известного клапана является то, что пропускная способность его напрямую зависит от размеров регулирующего элемента. Это связано с тем, что разгрузочное средство выполнено за одно целое со шпинделем и для обеспечения усилия разгрузки клапана площадь поперечного сечения шпинделя в зоне сальника выбирается не меньше площади поперечного сечения регулирующего элемента, что приводит к значительному повышению нагрузок на опорный узел и, как следствие, к снижению надежности работы клапана. Кроме того, с увеличением размеров шпинделя и регулирующего элемента увеличиваются размеры и масса клапана и, как следствие, увеличивается его материалоемкость.

Известен регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством, содержащий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами и соединенным со шпинделем, закрепленную на корпусе крышку, цилиндр, в котором установлен поршень, неразъемно соединенный с золотником, секторные пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с центральным каналом седла (RU, №2099623 С1, кл. F 16 K 39/04, oп. 20.12.97 г.).

Однако жесткое соединение цилиндра в крышке и расположение в нем поршня, неразъемно соединенного с золотником, расположенного перпендикулярно к поверхности седла, связано с технологическими проблемами по обеспечению их соосности и перпендикулярности. Как правило, поршень заклинивает в цилиндре или золотник стоит с перекосом к поверхности седла. Невозможно обеспечить одновременно вертикальное перемещение поршня в цилиндре для создания разгрузки и поворота золотника в горизонтальной плоскости с одновременным обеспечением герметичности поверхностей, расположенных на разных элементах, что приводит к повышенным протечкам между золотником и седлом, снижает работоспособность и надежность клапана.

В процессе регулирования возможен подъем или отрыв золотника от седла под действием давления со стороны сливной полости или попадания механических примесей, что приводит к прекращению регулирования и разгерметизации клапана.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности клапана за счет более рациональной его конструкции.

Для достижения указанного технического результата в регулирующем дисковом клапане с разгрузочным устройством, содержащем установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами и соединенным со шпинделем, закрепленную на корпусе крышку, цилиндр, в котором установлен поршень, неразъемно соединенный с золотником, секторные пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с центральным каналом седла, дополнительно седло расположено между золотником и поршнем, неразъемно соединенных через центральное отверстие седла посредством штока, при этом цилиндр расположен в корпусе и разделяет сливную и напорную полости клапана.

Отличительными признаками предлагаемого регулирующего клапана от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что седло расположено между золотником и поршнем, неразъемно соединенных через центральное отверстие седла посредством штока, при этом цилиндр расположен в корпусе и разделяет сливную и напорную полости клапана.

Размещение цилиндра в корпусе клапана, прямое сообщение напорной и сливной полостей с цилиндром упрощает технологию изготовления и ремонта клапана, повышает точность, так как поршень и седло находятся в одной детали, что увеличивает срок службы клапана и его надежность.

Расположение седла между золотником и поршнем позволяет разместить цилиндр в корпусе и тем самым обеспечить разгрузку золотника с помощью поршня, расположенного в этом цилиндре, что повышает надежность клапана.

Неразъемное соединение золотника и поршня посредством штока позволяет создать жесткую конструкцию и обеспечить плотное прилегание золотника к седлу и свободное перемещение поршня в цилиндре без заеданий и перекосов за счет нахождения поршня и седла в одной детали-корпусе, что повышает также надежность клапана.

Наличие полостей, образованных поршнем и цилиндром, и соединение их с напорной и сливной полостями клапана позволяет создать разгрузку золотника за счет перепада давления между напорной и сливной полостями.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен описываемый регулирующий клапан с разгрузочным устройством;

на фиг.2 - вид золотника с седлом в открытом и закрытом положении.

Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством содержит корпус 1 (см. фиг.1), напорную 2 и сливную 3 полости, седло 4, поворотный золотник 5 с вырезами (см. фиг.2). Седло 4 снабжено профилированными окнами 6 (см. фиг.2) для прохождения регулируемой среды, и каналом 7. Окна 6 седла 4 и вырезы на золотнике 5 при их совмещении сообщают напорную 2 и сливную 3 полости корпуса 1. Золотник 5 жестко соединен с поршнем 8 при помощи штока 9. Поршень 8 расположен в отверстии 10 цилиндра 11, составляющим с корпусом 1 одно целое. Полость 12, образованная поверхностью цилиндра и нижней поверхностью поршня, соединена с напорной полостью 2. Полость 13, образованная поверхностью цилиндра и верхней поверхностью поршня, соединена со сливной полостью 3. Золотник 5 неразъемно соединен посредством муфты 14 со шпинделем 15, установленным в крышке 16 и проходящим через ее центральное отверстие. Шпиндель 15 служит для передачи крутящего момента от привода (не показан) к золотнику 5 в процессе регулирования. Площадь поперечного сечения поршня 8 для обеспечения усилия разгрузки выбирается из расчета, чтобы усилие разгрузки, создаваемое разностью давления среды между полостями клапана, не превышало усилия прижатия золотника 5. Между поверхностями седла 4 и золотника 5 образована промежуточная камера 17. Канал 7 седла 4 соединяет промежуточную камеру 17 со сливной полостью 3.

Клапан работает следующим образом.

В положении “закрыто” (см. фиг.2) золотником 5 перекрыты окна 6 седла 4. Золотник прижат к седлу давлением P₁ рабочей среды полости 2. Давление рабочей среды в промежуточной камере 17 равно давлению Р₂ в сливной полости 3. Рабочая среда не поступает в сливную полость. Клапан закрыт. Разность давлений (P₁-P₂) в напорной полости 2 и сливной полости 3, умноженная на разность активной площади золотника 5 и площади поршня 8, создают силу, прижимающую золотник к седлу 4, и обеспечивают разгрузку золотника.

Для приведения клапана в положение “открыто” привод вращает шпиндель 15 и соединенный неразъемно с ним посредством муфты 14 золотник 5 таким образом, что вырезы золотника 5 совмещаются с окнами 6 седла 4, образуя сквозной проход. Напорная полость 2 соединяется со сливной полостью 3. Рабочая среда под давлением P₁ из напорной полости 2 корпуса 1 поступает через образовавшиеся окна в сливную полость 3. Вращением шпинделя 15 изменяют угол поворота золотника 5. Золотник 5, вращаясь, постепенно открывает окна 6 седла 4. Полное открытие клапана достигается при полном совмещении окон 6 с вырезами золотника 5. Таким образом, поворотом золотника регулируют площадь проходного сечения перекрываемых окон.

Для закрытия клапана перекрытие окон 6 седла 4 происходит в обратной последовательности. Вращением шпинделя 15 поворачивают золотник 5 таким образом, чтобы он расположился над окнами 6 седла 4.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения разгрузочного устройства, изобретение позволяет повысить надежность и стабильность работы клапана, технологичность его изготовления, увеличить срок службы и получить экономический эффект за счет снижения эксплуатационных расходов по замене изношенных деталей, сохранить габаритные размеры и массу устройства.