запорный клапан с термочувствительным управлением

Формула изобретения

Запорный клапан с термочувствительным управлением, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган, седло и термочувствительный элемент, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен золотником, управляемым термочувствительным элементом и обеспечивающим прохождение рабочей (регулируемой) среды в полости клапана в момент срабатывания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в теплоэнергетике, химической промышленности, газо- и нефтепроводах.

Известны клапана с термочувствительными элементами [1, 2], содержащие корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган, подпружиненный к седлу, и термочувствительный элемент, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы.

Недостатком этих клапанов является небольшое усилие прижатия запорного органа к седлу (100-400 Н).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является отсечной клапан с термочувствительным управлением (прототип) [3]. Недостатком таких клапанов является невозможность многократного срабатывания при изменении температуры рабочей (регулируемой) среды.

Техническая задача - увеличение усилия прижатия запорного органа к седлу с возможностью многократного срабатывания клапана при изменении температуры рабочей (регулируемой) среды.

Она достигается тем, что запорный орган клапана снабжен золотником, управляемым термочувствительным элементом, выполненным из материала с эффектом памяти формы, который является одновременно и силовым приводом золотника.

Золотник обеспечивает прохождение рабочей (регулируемой) среды с рабочим давлением Р_раб в необходимые полости клапана для соответствующего перемещения запорного органа при изменении температуры рабочей среды от t₁ t_кр до t₂ t_кр.

Наличие в конструкции запорного органа, дополнительно золотника-распределителя потоков рабочей (регулируемой) среды, который получает управление непосредственно от термочувствительного элемента, позволяет преобразовать малые потоки рабочей среды в большие усилия прижатия запорного органа клапана к седлу непосредственно рабочей (регулируемой) средой, находящейся под давлением P_paб. При этом термочувствительный элемент может работать как в интервале полного (20-30^oС), так и неполного (10-15^oС) мартенситного превращения, что позволяет при необходимости уменьшить температурные интервалы открытия и закрытия клапана. Это является элементом новизны конструкции запорного клапана, перекрывающего поток рабочей среды при повышении ее температуры выше критической.

На чертеже представлена конструктивная схема запорного клапана. Он состоит из корпуса 1, в котором есть входной 2 и выходной 3 патрубки, седло 4 и запорный орган 5. В запорном органе расположен золотник 6, одним торцем контактирующий с силовым элементом 7, выполненным из материала с эффектом памяти формы, который постоянно омывается рабочей (регулируемой) средой и выполняет функцию термочувствительного элемента, а с другого торца нагружен контрпружиной 8.

Золотниковое устройство фиксируется скобой 9. По каналам в запорном органе рабочая среда из области на входе клапана 11 через золотник может попадать в полость клапана 10 (по каналам 12 и 13) или из полости 10 - в атмосферу (по каналам 13 и 14).

Запорный клапан работает следующим образом. В магистраль, куда включен запорный клапан, рабочая (регулируемая) среда попадает через входной патрубок 2, в полость клапана между седлом 4 и запорным органом 5. Давление рабочей среды - Р_раб, температура t₁ < t_кp. Давлением рабочей среды запорный клапан перемещается вниз, открывая проход рабочей среды в магистраль через седло 4 и входной патрубок 3. Клапан открыт. При повышении температуры рабочей среды до t_кр, которая для термочувствительного элемента 7 является температурой начала мартенситного превращения, этот элемент увеличивается и, преодолевая усилие контрпружины 8, перемещает золотник 6 в левое положение. При этом полость клапана 11 через каналы 12 и 13 золотника сообщается с полостью 10 (канал 14 при этом перекрыт золотником). В результате этого рабочая среда при давлении Р_раб создает определенное усилие и на нижнюю поверхность запорного органа 5, однако за счет разности площадей нижнего и верхнего торцев запорного органа результирующее усилие будет направлено в сторону седла 4. Запорный орган 5 этим усилием прижимается к седлу 4. Клапан закрыт.

При снижении температуры рабочей среды в полости клапана 11 до температуры t_paб, являющейся температурой обратного мартенситного перехода для термочувствительного элемента 7, он уменьшает свою длину и золотник 6 под действием контрпружины 8 перемещается вправо, перекрывая канал 12 и открывая каналы 13 и 14, через которые полость 10 сообщается с атмосферой. Рабочая среда в полости 11 создает усилие на верхнем торце запорного органа 5 и отодвигает его от седла 4, открывая проходное сечение в сторону магистрали. Клапан открыт.

Цикл в дальнейшем может повторяться. Перемещение запорного органа и прижатие его к седлу непосредственно рабочей (регулируемой) средой при достижении ее температуры значения t_кp позволяет создавать запорные клапаны предлагаемой конструкции практически с неограниченным усилием прижима.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1357649, кл. F 16 K 31/64, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР 1488653, кл. F 16 K 31/64, 1989.

3. Авторское свидетельство СССР 629393, кл. F 16 K 17/38, 1978.