Запорный клапан

 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве трубопроводной арматуры в установках и технологических системах, в которых процессы протекают с большой скоростью изменения температуры рабочей среды. Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения температурных напряжений в соединении корпуса с крышкой. В корпусе 1 размещены связанный со штоком 6 запорный орган 5, взаимодействующий с седлом 2, и гильза 16 с перегородкой 17. На наружной поверхности гильзы 16 размещены последовательно два сильфона 14 и 15, концы которых закреплены в зоне расположения перегородки 17. Сильфон 14 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности, большим чем у материала гильзы 16, а сильфон 15 - из материала с коэффициентом теплопроводности, меньшим чем у материала гильзы 16. При термоударе происходит различное изменение линейных размеров гильзы 16и сильфонов 14, 15, в результате чего происходит перекрытие одного из зазоров 20 и 21 благодаря чему прекращается вынужденная циркуляция рабочей среды в горловине 3 корпуса 1, а следовательно, температура в соединении корпус-крышка поддерживается постоянной. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТ)т (ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 1 А1 (51) 5 F 16 К 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л

2д

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4341051/40-29 (22) 10.12.87 (46) 15.01.90. Бюл. )(- 2 (72) В.И. Лебедевич и В.В. Никитин (53) 621.646(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)(487267, кл. F 16 К 41/10, 1973. (54) ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано

2 в качес тв е тр убопро водной арматуры в установках и технологических системах, в которых процессы протекают с большой скоростью изменения температуры рабочей среды. Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения температурных напряжений в соединении корпуса с крышкой. В корпусе 1 размещены связанный со штоком 6 запорный орган 5, взаимодействующий с седлом 2, и гильза 16 с

1536139 ляция рабочей среды в горловине 3 корпуса 1, а следовательно, температура в соединении корпус — крышка

10 поддерживается постоянной. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве трубопроводной арматуры в установках и технологических систе- 20 мах, в которых процессы протекают с большой скоростью изменения температуры рабочей среды.

Цель изобретения — повышение надежности .за счет снижения температурных напряжений в соединении корпуса с крышкой.

На фиг. 1 изображен клапан, продольный разрез; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1 (положение отрезков сильфо- 30 на при термоударах).

Клапан содержит корпус 1 с седлом

2, горловиной 3 и проточной частью 4, перекрываемой по седлу 2 запорным органом 5, связанным штоком 6 с приводом (маховиком) 7. Герметизация по штоку 6 обеспечивается сильфоном

8, Корпус 1 соединен с крышкой 9 при помощи фланцев 10 и 11, выполненных на корпусе 1 и крышке 9, стяну- 1О тых .шпильками 12 и гайками 13 с обеспечением необходимой герметизации между крышкой 9 и корпусом 1. В горловине 3 корпуса 1 размещена гофрированная оболочка, выполненная в виде двух последовательно установленных сильфонов 14 и 15, соединенных своими концами с наружной поверхностью гильзы 16. Гильза 16 закреплена на штоке 6 при помощи перегородки 17 (например, сваркой по контуру гильзы

16 и штока 6), разделяющей внутреннюю полость гильзы 16 на две герметичные полости 18 и 19, сообщенные с горловиной 3 и проточной частью 4 соответственно. Перегородка 17 установлена в зоне крепления обращенных друг к другу концов сильфонов 14 и 15, Между гофрами сильфонов 14 и 15 и перегородкой 17. На наружной поверхности гильзы 16 размещены последовательно два сильфона 14 и . 15, концы которых закреплены в зоне располо" жения перегородки 17. Сильфон 14 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности большим чем у материала .гильзы 16, а сильфон 15 — из материала с коэффициентом теплопроводности меньшим, чем у материала гильзы 16. При термоударе происходит различное изменениелинейных размеров гильзы 16 и сильфонов 14, 15, в результате чего происходит перекрытие одного, из зазоров 20 и 21 благодаря

1. чему прекращается вынужденная циркуI внутренней стенкой корпуса 1 предусмотрены зазоры 20 и 21, обеспечивающие свободное перемещение запорного органа 5 при управлении клапаном.

Сильфон 14 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности большим, чем у материала гильзы 16,,например из латуни (Ъ= 122,4-127,7Вт/мк

i град) и стали 08 (= 46, 565 1 Вт/м.град) соответственно„ Сильфон 15 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности меньшим, чем у материала гильзы 16, например из стали 08Х18Н9Т (3 = 16,9-20,3 Вт/м

xrpap). Сильфоны 14 и 15 имеют профиль гофр, обеспечивающий изменение наружного диаметра выступов при изменении длины оболочки (при растяжении, сжатии), например гофры треугольного сечения.

Клапан работает следующим образом.

При медленном (нормальном) разогреве-охлаждении рабочей среды, проходящей через проточную часть 4 клапана, равномерно прогреваются-охлаждаются все узлы и детали клапана, в том числе сильфоны 14 и 15 и гильза

16. Благодаря равномерному прогревуохлаждению всех узлов корпуса в соединении корпус-крышка не возникают температурные напряжения, превышающие допустимые значения, а сильфоны 14 и 15 и гильза 16 прогневаются-охлаждаются одновременно. Температурное удлинение †укорачиван гильзы

16 способствует сохранению зазоров

20 и 21 между внутренней стенкой корпуса 1 и сильфонамп 14 и 15. Зазоры

20 и 21 обеспечивают свободное перемещение рабочей среды нз проточной часTH 4 во внутреннее пространство 3 корпуса 1 и обратно при возвратно1536 139 поступательном движении запорного органа 5. Усилие на перемещение запорного органа 5 сохраняется постоянным, расчетным. 5

При резком повышении температуры рабочей среды в проточной части 4 (горячий термоудар, осуществляемый, например, подачей горячей рабочей среды в холодный клапан после его 1О открывания) защиту фланцевого соединения от термоудара осуществляет сильфон 14 (из материала с коэффициентом теплопроводности большим, чем у материала гильзы 16), Гильза 16 прогрева- 15 ется с запаздыванием по сравнению с сильфоном 14, а следовательно, в момент термоудара ее верхняя часть удлиняется незначительно. Сильфон 14, сдерживаемый в точках крепления а, 2О

J в гильзой 16, под воздействием температуры удлиняется в сторону выступов и впадин гофров. Деформируясь, гофры занимают положение с, обозначенное штриховой линией, При этом гофры пе- 25 рекрывают зазор 20, сообщающий верхнюю часть горловины 3 (зону фланцевого соединения) с проточной частью

4 ° В горловине 3 исчезает вынужденная циркуляция рабочей среды, благо- ЗО даря чему рабочая среда в горловине

3 разогревается медленнее, только за счет свободной конвекции ° Одновременно с рабочей средой в горловине 3 прогреваются узла клапана, омываемые этой средой, т.е. эти узлы прогреваются, как и при нормальных эксплуатационных режимах, когда температурные напряжения во фланцевом соединении незначительны. Защита фланцевого соединения от горячего термоудара осуществлена.

По мере прогрева рабочей среды в горловине 3 и в полости 18, стенка верхней части гильзы 16 прогревается и удлиняется (величина d увеличивается), растягивая сильфон 14. Зазор 20 открывается, обеспечивая разгруженное перемещение запорного органа 5 при управлении клапаном.

Величина зазора 21 в момент горячего термоудара увеличивается, так как нижняя часть гильзы 16 разогревается быстрее сильфона 15 и, удлиняясь, растягивает сильфон 15. Сильфон 15. от горячего термоудара не защищает.

При резком понижении температуры рабочей среды в проточной части 4 (холодный термоудар, осуществляемый, например, подачей холодной рабочей среды в горячий клапан после его открывания) защиту фланцевого соединения от термоудара осуществляет сильфон 15 (из материала с коэффициентом теплопроводности меньшим, чем у материала гильзы 16). Нижняя часть гильзы 16, омываемая рабочей средой, циркулирующей в полости 19, охлаждается быстрее,!чем сильфон 15, сжимается с укорачиванием от величины е до е

Сжимаясь, нижняя часть деформирует (сжимает) сильфон 15 (точка крепления

f перемещается в положение f). При деформации выступы гофров перемещаются по траектории 23 радиусом R и гофры занимают положение h, обозначенное штриховой линией ° Зазор 21 закрывается, исключая проникновение в горловину 3 холодной рабочей среды из проточной части 4. Охлаждение рабочей среды в горловине 3 происходит за счет естественной конвекции с небольшой скоростью. Охлаждение стенок корпуса 1 идеталей фланцевого соединения,(10-13) медленное, равномерное, как при нормальном эксплуатационном режиме, Температурные напряжения в узлах корпуса 1 клапана незначительны, т.е. защита от холодного термоудара осуществлена ° По мере охлаждения сильфона 15 происходит сжатие его с уменьшением выс:ты гофров. Величина зазора 21 увеличивается. Запорный орган 5 готов к перемещению в разгрузочном состоянии.

Формула изобретения

1 . Запорныи клапан, содержащий корпус с горловиной, в котором размещены запорный орган, связанньш со штоком, снабженным сильфонным уплотнением, и гофрированная оболочка, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности, межцу внутренней стенкой корпуса и сильфонным .уплотнением штока установлена гильза с поперечной перегородкой, разделяющей ее полость на две герметичные одна относительно другой части, а гофрированная оболочка выполнена в виде двух сильфонов, последовательно закрепленных обоими концами на наружной поверхности гильзы, причем гильза выполнена из материала с коэффициентом теппопроводности меньшим, чем у материала одного, и большим, чем у материала друго1536139

Составитель N. Кольцова

Техред М, Ходанич

Корректор В.Кабаций.

Редактор А.Orap

Заказ 97 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина,101 го сильфона, а сильфон из материала с меньшим коэффициентом теплопроводности расположен первым по ходу рабочей среды из.проточной части корпуса s его горловину.

2. Клапан по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что поперечная перегородка установлена в зоне крепления обращенных друг K pä g KoHQQB cKTIb фонов,