осевой запорно-регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством

Формула изобретения

Осевой запорно-регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством, включающий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень, расположенный на одной оси с золотником и седлом вдоль оси трубопроводной части корпуса, пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, разгрузочную камеру, зубчатую передачу, установленную с возможностью взаимодействия золотника со шпинделем и с возможностью его поворота на угол более 90°, отличающийся тем, что клапан снабжен ребрами жесткости, установленными по оси корпуса, одно из которых скреплено с седлом посредством фиксирующего элемента, другое - связано с упором, защитной облицовкой, установленной в сливной полости, траверсой с закрепленным в ней прижимным устройством, контактирующим с золотником, выполненным монолитным, при этом зубчатая передача оборудована кожухом, а шпиндель оснащен упорным и радиальным подшипниками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано в клапанах дискового типа для улучшения их работы, надежности и долговечности в различных технологических линиях ТЭЦ, АЭС и нефтехимического производства.

В настоящее время на энергетических установках широко применяются в качестве регулирующих органов в трубопроводах различного типа клапаны и задвижки, которые обладают различными регулирующими характеристиками, но имеют неудовлетворительную надежность и недолговечность.

Известен регулирующий дисконый клапан с разгрузочным устройством (RU 2232331 С2, МПК F16K 39/04, опубл. 2004.07.10), содержащий установленные в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненном с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, закрепленную с корпусом, цилиндр, в котором установлен поршень и образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью, пазы на уплотняющей поверхности, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с разгрузочной камерой и центральным каналом седла, и упругий элемент, размещенный с возможностью взаимодействия с золотником, жестко соединенным с цилиндром.

Недостатком известного клапана является наличие протечек рабочей среды, что является следствием недостаточной жесткости конструкции, а также отсутствие защиты элементов корпуса от эрозионного износа, в результате чего клапан недолговечен и ненадежен.

Прототипом, являющимся наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков, является регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством (RU 51157 U1, МПК F16K 39/00 (2006.01), опубл. 27.01.2006), включающий установленные в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень и образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью, пазы на уплотняющей поверхности, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с разгрузочной камерой и центральным каналом седла. Седло, золотник и поршень установлены вдоль оси трубопроводной части корпуса, при этом разгрузка выполнена с одним, двумя или более поршнями, а связь золотника со шпинделем, предусмотренная для осуществления поворота золотника, выполнена в виде зубчатой передачи, при этом угол поворота золотника предусмотрен более 90°.

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность работы клапана и его недостаточная долговечность.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности работы клапана и увеличение срока службы за счет более рациональной конструкции клапана.

Для достижения указанного технического результата в осевом запорно-регулирующем дисковом клапане с разгрузочным устройством, включающем установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень, расположенный на одной оси с золотником и седлом вдоль оси трубопроводной части корпуса, пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, разгрузочную камеру, зубчатую передачу, установленную с возможностью взаимодействия золотника со шпинделем и с возможностью его поворота на угол более 90°, дополнительно клапан снабжен ребрами жесткости, установленными по оси корпуса, одно из которых скреплено с седлом посредством фиксирующего элемента, другое связано с упором, защитной облицовкой, установленной в сливной полости, траверсой с закрепленным в ней прижимным устройством, контактирующим с золотником, выполненным монолитным, при этом зубчатая передача оборудована кожухом, а шпиндель оснащен упорным и радиальным подшипниками.

Отличительными признаками предлагаемого осевого запорно-регулирующего дискового клапана с разгрузочным устройством от указанного выше известного наиболее близкого к нему по совокупности существенных признаков является то, что клапан снабжен ребрами жесткости, установленными по оси корпуса, одно из которых скреплено с седлом посредством фиксирующего элемента, другое связано с упором, защитной облицовкой, установленной в сливной полости, траверсой с закрепленным в ней прижимным устройством, контактирующим с золотником, выполненным монолитным, при этом зубчатая передача оборудована кожухом, а шпиндель оснащен упорным и радиальным подшипниками.

Благодаря наличию этих признаков повышается надежность работы клапана и увеличивается срок службы.

Снабжение клапана ребром жесткости, установленным по оси корпуса и скрепленным с неподвижным седлом посредством фиксирующего элемента увеличивает жесткость седла и обеспечивает герметичность клапана при высоких перепадах давления среды и таким образом повышает надежность работы клапана.

Снабжение клапана ребром жесткости, связанным с упором, освобождает седло от усилия разгрузки, что обеспечивает герметичность клапана при высоких перепадах давления, что повышает надежность работы клапана и увеличивает срок службы клапана.

Наличие защитной облицовки в сливной полости клапана обеспечивает отсутствие эрозионного износа стенок корпуса клапана и увеличивает срок службы клапана до 30-40 лет.

Наличие траверсы с закрепленным в ней прижимным устройством, контактирующим с золотником, увеличивает усилие прижатия золотника к седлу, обеспечивает невсплытие золотника в момент регулировки клапана, что дает возможность увеличить его разгрузку. Увеличение разгрузки создает возможность уменьшить мощность привода, а также уменьшить трение и износ трущихся поверхностей. Кроме того, жесткость траверсы обеспечивает нахождение золотника в рабочем положении при воздействии ударных нагрузок при транспортировке и вибрационных нагрузок при эксплуатации, что увеличивает срок службы клапана.

Выполнение золотника монолитным (без поднутрения) обеспечивает абсолютную жесткость золотника, благодаря чему отсутствует изгиб золотника под действием перепада давления среды и, следовательно, уменьшается трение о седло и повышается износостойкость золотника.

Наличие кожуха на зубчатой передаче предохраняет ее от попадания абразивных частиц, находящихся в среде, что увеличивает долговечность работы клапана.

Оснащение шпинделя подшипниками обеспечивает отсутствие колебаний шпинделя и разрушений сальникового уплотнения, что повышает надежность работы клапана и увеличивает срок его службы.

Сущность изобретения иллюстрируется представленным чертежом, где схематично показан общий вид осевого запорно-регулирующего дискового клапана с разгрузочным устройством в разрезе.

Осевой запорно-регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством содержит корпус 1, напорную 2 и сливную 3 полости, расположенные в трубопроводной части корпуса 1, неподвижное седло 4, поворотный дисковый монолитный золотник 5 с вырезами. Седло 4 жестко установлено в опорном кольце 6, расположенном в корпусе 1, и соединено с ребром жесткости 7 фиксирующим элементом 8. Седло 4 снабжено профилированными окнами 9 для прохождения регулируемой среды. В корпусе 1 установлено ребро жесткости 10, принимающее усилие разгрузки. Пазы на уплотняющей поверхности золотника 5 образуют вместе с поверхностью седла 4 промежуточную камеру 11. Золотник 5 имеет цилиндр 12, в котором расположен поршень 13 с уплотнением 14. Упор 15 соединяет поршень 13 с ребром жесткости 10. Под поршнем 13 в цилиндре 12 образована разгрузочная камера 16. В сливной полости 3 установлена защитная облицовка 17, выполненная из нержавеющей стали. На крышке 18 золотника 5 установлено прижимное устройство - прижим 19, закрепленный в траверсе 20, который обеспечивает прижатие золотника 5 к седлу 4. Золотник 5 снабжен зубчатым венцом 21, входящим в зацепление с шестерней 22, установленной на шпинделе 23 и закрытой кожухом 24, установленным на крышке 29. Шпиндель 23 с сальниковым уплотнением 25 установлен в подшипниках 26, 27 и упорном 28, которые расположены в крышке 29 и бугеле 30 соответственно. Шпиндель 23 связан с приводом 31 через муфту 32 и служит для передачи крутящего момента от привода 31 к золотнику 5 в процессе регулирования рабочей среды. Привод 31 закреплен на корпусе 1 посредством бугеля 30.

Клапан работает следующим образом.

Привод 31 через муфту 32 передает движение шпинделю 23 с шестерней 22, которая передает вращение через зубчатый венец 21 на золотник 5. Золотник 5, вращаясь, открывает окна 9 неподвижного седла 4 для прохода рабочей среды.

Работа новых элементов устройства заключается в распределении внутри клапана усилий и нагрузок от давления и перепада давления наиболее рациональным образом. Ребро жесткости 7 с седлом 4 и фиксирующим элементом 8 обладает повышенной жесткостью и уменьшает прогиб седла 4 под действием перепада давления среды.

Ребро жесткости 10 воспринимает усилие разгрузки от поршня 13 через упор 15 и освобождает от него седло 4. Упругая траверса 20 через прижим 19 регулирует усилие прижатия золотника 5 к седлу 4. Защитная облицовка 17 из нержавеющей стали сливной полости 3 обеспечивает защиту углеродистых стенок клапана от эрозионного размыва. Подшипники 26, 27 и 28 обеспечивают работу шпинделя 23 без отклонений. Кожух 24 шестерни 22 защищает ее от попадания абразивных частиц рабочей среды. Выполнение золотника 5 монолитным обеспечивает жесткость золотника 5, отсутствие его изгиба.

Дополнительные преимущества заключаются в том, что уменьшение мощности привода ведет к уменьшению габаритных размеров привода и, следовательно, к уменьшению материалоемкости и удешевлению клапана.

Предлагаемые улучшения конструкции клапана каждое в отдельности и все в комплексе увеличивают жесткость и стойкость элементов клапана от действия статического давления и перепада давления рабочей среды, а также внешних воздействий ударов и вибраций, что гарантированно позволит продлить срок эксплуатации клапана свыше 30-40 лет, что позволит срок между ремонтами увеличить с 4 до 8-10 лет.