запорно-регулирующий вентиль

Формула изобретения

Запорно-регулирующий вентиль, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем, в котором выполнен поперечный канал для прохода рабочей среды, шаровой запорный орган, контактирующий с профилированной поверхностью толкателя, маховик, отличающийся тем, что толкатель выполнен в виде цилиндра с поперечным каналом, имеющим обтекаемые поверхности, при этом толкатель выполнен намагниченным, а запорный орган из магнитного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре. Преимущественная область использования плавное регулирование расхода и снижение гидравлического сопротивления потоку газа или жидкости.

Известные запорно-регулирующие вентили не обеспечивают достаточной плавности регулирования расхода газа или жидкости во всем рабочем диапазоне. В особенности, плавность регулирования расхода не обеспечивается в начале открытия вентиля и перед его закрытием. Кроме того, известные запорные регулирующие вентили обладают большим гидравлическим сопротивлением (коэффициент гидравлического сопротивления достигает 5 и более единиц).

Известен вентиль, содержащий корпус, винт с маховиком, клапан цилиндрической формы, плоское седло, входной и выходной штуцеры [1]

Недостаток данного вентиля заключается в том, что при его работе не обеспечивается требуемая плавность регулирования. Кроме того, этот вентиль обладает сравнительно большим гидравлическим сопротивлением.

Известен запорно-регулирующий вентиль, содержащий корпус, винт с маховиком, клапан в виде конуса, седло в виде конусного отверстия, входной и выходной штуцеры [2]

Его недостаток заключается в том, что при работе не обеспечивается требуемая плавность регулирования расхода газа или жидкости в начальный период открытия и при закрытии ввиду того, что к маховику необходимо прикладывать большие усилия. Кроме того, этот вентиль создает большое гидравлическое сопротивление потоку, так как входной и выходной штуцеры расположены под углом 90^o.

Известен запорно-регулируюший вентиль, содержащий корпус, винт с маховиком, клапан в виде шарика, седло в виде конусного отверстия, входной и выходной штуцеры [3]

Недостаток этого вентиля фактически тот же, что и у рассмотренных выше, т. е. не обеспечивается плавность регулирования расхода газа или жидкости в положениях, близких к закрытию открытию и сравнительно большое гидравлическое сопротивление потоку (входной и выходной штуцеры также расположены под углом 90^o).

Известно также запорное устройство, содержащее корпус, шпиндель, соединенный с толкателем, шаровой запорный орган, контактирующий с профилированной поверхностью толкателя, маховик. В толкателе выполнен поперечный канал для прохода рабочей среды [4]

Недостатком известного устройства является наличие в нем конструктивно сложного средства для поджатия шарового запорного органа к толкателю при открытом положении запорного устройства. Указанное средство является ненадежным в связи с наличием в нем большого количества элементов-пружин, рычагов, тяг и т. д. Кроме того, стенки поперечного канала толкателя не имеют обтекаемой формы.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокой надежности устройства, улучшение плавности регулирования расхода газа или жидкости и снижение гидравлических потерь.

Технический результат достигается тем, что в запорно- регулирующем вентиле, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем, имеющим поперечный канал для прохода рабочей среды и профилированную поверхность, шаровой запорный орган, контактирующий с профилированной поверхностью толкателя, маховик, согласно изобретению толкатель выполнен в виде цилиндра с поперечным каналом, имеющим обтекаемые поверхности, при этом толкатель выполнен намагниченным, а запорный орган из магнитного материала.

Цилиндрическая форма толкателя является более технологической в изготовлении. Выполнение поперечного канала с поверхностью обтекаемой формы позволяет улучшить плавность регулирования расхода газа или жидкости и снизить гидравлические потери.

Выполнение запорного органа из магнитного материала, а толкателя - намагниченным позволяет обеспечивать прижатие запорного органа к толкателю при поднятии толкателя и проходе рабочей среды.

На фиг. 1 приведен запорно-регулирующий вентиль, разрез; на фиг.2 показано сечение запорно-регулирующего вентиля по оси входного и выходного штуцеров; на фиг.3 приведена схема разложения сил.

Запорно-регулирующий вентиль (см. фиг. 1, 2) содержит корпус 1, соединенный с корпусом шпиндель 2, маховик 3, толкатель 4, выполненный в виде цилиндра с боковой профилированной поверхностью 5 и поперечным каналом 6 для прохождения газа или жидкости. В корпусе 1 закреплен входной штуцер 7 с седлом 8, выполненным в виде конусного отверстия. Между седлом 8 и толкателем 4 размещен запорный орган 9, выполненный в виде шарика, установленного с возможностью его перемещения в радиальном направлении относительно вертикальной оси вентиля. Соосно входному штуцеру 7 в корпусе закреплен выходной штуцер 10. Толкатель 4 выполнен намагниченным, а запорный орган из магнитного материала.

Профилированная поверхность 5 может быть выполнена, например, параболической формы при условии обеспечения минимальной величины угла между касательной в точке соприкосновения толкателя 4 с запорным органом 9 и осью шпинделя при закрытом вентиле и максимальной величины этого же угла в открытом положении вентиля. Седло 8 выполнено во входном штуцере 7. В общем случае конфигурация седла 8 определяется геометрией запорного органа 9 и может быть различной формы, например в виде сферической поверхности, в виде плоской поверхности и т.д. В данном случае седло 8 выполнено в виде конусной поверхности, а запорный орган 9 в виде шарика. В зависимости от рабочего давления газа или жидкости запорный орган 9 может быть изготовлен из прочного, практически недеформируемого материала, например из стали.

Поджатие запорного органа 9 к профилированной поверхности 5 толкателя 4 обеспечено за счет того, что запорный орган 9 выполнен из магнитного материала. Поверхность поперечного канала 6 выполнена обтекаемой. При этом кромки канала 6 являются направляющими для запорного органа 9.

Запорно-регулируюший вентиль (см. фиг. 1, 2) работает следующим образом.

Для открытия запорно-регулируюшего вентиля (в исходном положении вентиль закрыт) вращают маховик 3 против хода часовой стрелки. Вращательное движение маховика 3 и связанного с ним шпинделя 2 преобразуется в поступательное движение толкателя 4 (устройство, преобразующее вращательное движение шпинделя 2 в поступательное движение толкателя 4, на фиг. 1, 2 не показано). В результате этого толкатель 4 поднимается. При этом снимается усилие, приложенное толкателем 4 к запорному органу 9, который под воздействием магнитных сил перемешается к оси шпинделя и тем самым открывает проход для газа или жидкости. Газ или жидкость протекает через входной штуцер 7, зазор, образованный между седлом 8 и запорным органом 9, поперечный канал 6 и далее через выходной штуцер 10 поступает к потребителю.

Для закрытия запорно-регулируюшего вентиля вращают маховик 3 по ходу часовой стрелки, в результате чего толкатель 4 опускается, вызывая радиальное перемещение запорного органа 9 в направлении к седлу 8, осуществляя герметичное перекрытие отверстия входного штуцера 7.

При работе предлагаемого запорно-регулирующего вентиля одновременно достигаются: высокая надежность перекрытия магистрали, так как радиальное усилие, прилагаемое к запорному органу 9 оказывается в несколько раз больше, чем осевое усилие, приложенное к толкателю 4 (см. фиг. 3), более плавное регулирование расхода газа или жидкости, так как величина радиального перемещения запорного органа 9 в несколько раз меньше осевого перемещения толкателя 4 (см. фиг. 3), уменьшение гидравлических потерь, так как при движении газа или жидкости поток практически не изменяет направления, омывая хорошо обтекаемые тела.

Таким образом, предлагаемый запорно-регулирующий вентиль позволяет одновременно повысить надежность перекрытия магистрали, улучшить плавность регулирования расхода газа или жидкости и уменьшить гидравлические потери.

При этом достигается дополнительный положительный признак возможность уменьшения габаритных размеров вентиля.