Клапан высокого давления

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для надежного перекрытия магистралей и плавного регулирования расхода газов или жидкостей. Клапан высокого давления содержит корпус с входным и выходным штуцерами. Шпиндель соединен с толкателем с клинообразной рабочей поверхностью. Запорный шаровой орган контактирует с рабочими поверхностями толкателя входного штуцера. Шпиндель связан с маховиком. Клапан снабжен установленной с возможностью перемещения по оси входного штуцера подпружиненной обоймой. В обойме выполнены каналы для прохождения рабочей среды. Внутри обоймы размещен с возможностью перемещения шаровой запорный орган. В нижней части корпуса выполнено отверстие. Последнее сообщено с атмосферой. Изобретение позволяет снизить усилия, прикладываемые к маховику, и повысить плавность регулирования расхода. 1 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для надежного перекрытия магистралей и плавного регулирования расхода газов или жидкостей.

Известен клапан высокого давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем в виде конуса, седло в виде цилиндрического отверстия, маховик (см., например, /1/).

Его недостатки заключаются в том, что для надежного перекрытия магистралей при высоких давлениях, например более 40 МПа, необходимо прикладывать большие усилия к шпинделю для преодоления давления рабочей среды, действующего на толкатель, и уплотнения рабочих поверхностей толкателя и седла. При этом не обеспечивается плавность регулирования расхода газов или жидкостей.

Известен клапан высокого давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем с клинообразной рабочей поверхностью, запорный шаровой орган, контактирующий с рабочими поверхностями толкателя и входного штуцера, маховик (см., например, /2/).

Недостаток данного клапана высокого давления заключается в том, что с увеличением числа срабатываний снижается надежность перекрытия магистрали вследствие неравномерности контакта запорного шарового органа с рабочей поверхностью входного штуцера. Это обусловлено тем, что ось входного штуцера не перпендикулярна плоскости клинообразной рабочей поверхности толкателя, при этом для перекрытия магистрали необходимо прикладывать к шпинделю большие усилия для преодоления давления рабочей среды, действующего на толкатель.

Известен клапан высокого давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем с клинообразной рабочей поверхностью, запорный шаровой орган, контактирующий с рабочими поверхностями толкателя и входного штуцера, маховик (см., например, /3/), принятый за прототип. В этом клапане высокого давления ось входного штуцера выполнена под углом 90^o к клинообразной рабочей поверхности, что позволяет обеспечить более равномерный контакт запорного шарового органа с рабочей поверхностью входного штуцера.

Его недостаток заключается в том, что для перекрытия магистрали необходимо прикладывать к маховику большие усилия, как и в клапанах высокого давления /1/, /2/, рассмотренных выше.

Результатом настоящего изобретения является снижение усилий, прикладываемых к маховику клапана высокого давления, и, соответственно этому, повышение плавности регулирования расхода.

Указанный результат достигается тем, что клапан высокого давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем с клинообразной рабочей поверхностью, запорный шаровой орган, контактирующий с рабочими поверхностями толкателя и входного штуцера, маховик, снабжен установленной с возможностью перемещения по оси входного штуцера подпружиненной обоймой с выполненными в ней каналами для прохождения рабочей среды, внутри которой размещен с возможностью перемещения шаровой запорный орган, при этом в нижней части корпуса выполнено отверстие, сообщенное с атмосферой.

Вариант практической реализации изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показан клапан высокого давления в разрезе.

Клапан высокого давления включает корпус 1, входной штуцер 2 с рабочей поверхностью 3, выходной штуцер 4, накидную гайку 5, маховик 6, шпиндель 7, толкатель 8 с клинообразной рабочей поверхностью 9 и прорезью 10, запорный шаровой орган 11, кольцевые уплотнения 12, 13, обойму 14 с каналами 15, пружину 16, отверстие 17 в нижней части корпуса 1.

Клапан высокого давления работает следующим образом.

Для открытия клапана высокого давления (в исходном состоянии он закрыт) вращают маховик 6. Вращательное движение маховика 6 преобразуется в поступательное движение толкателя 8 (не показано), в результате чего последний поднимается вверх. При этом снимаются усилия, приложенные клинообразной поверхностью 9 толкателя 8 к запорному шаровому органу 11. Одновременно с этим обойма 14 с запорным шаровым органом 11 под воздействием пружины 16 перемещается по направлению оси входного штуцера 2 до соприкосновения запорного шарового органа 11 с клинообразной поверхностью 9 толкателя 8. При этом открывается проход для рабочей среды (жидкости или газа).

Рабочая среда протекает через входной штуцер 2, зазор, образованный между его рабочей поверхностью 3 и запорным шаровым органом 11, каналы 15 обоймы 14, прорезь 10 толкателя 8 и выходной штуцер 4. При этом давление рабочей среды на толкатель 8 уравновешивается с помощью кольцевых уплотнений 12, 13. Вследствие этого усилие, прилагаемое к маховику 6 при работе клапана высокого давления, существенно снижается. Пример: при диаметре толкателя 12 мм в случае некомпенсированного давления рабочей среды 40 МПа возникает дополнительное усилие на маховик 500 кг.

Для закрытия клапана высокого давления вращают маховик 6 в обратном направлении, в результате чего толкатель 8 перемещается вниз, а запорный шаровой орган 11 с обоймой 14 - по направлению оси входного штуцера 2 до соприкосновения с рабочей поверхностью 3 входного штуцера 2. При этом пружина 16 сжимается. Воздух, содержащийся в объеме, ограниченном нижней частью корпуса 1 и нижней частью толкателя 8 (до кольцевого уплотнения 13), дренажируется в атмосферу (для исключения компрессии) через отверстие 17 в нижней части корпуса 1.

По сравнению с прототипом, предлагаемый клапан высокого давления позволяет существенно снизить усилия, прилагаемые к маховику, и, соответственно этому, улучшить плавность регулирования расхода рабочей среды, а также повысить надежность и долговечность его работы.

Перечень источников 1. Д.Ф. Гуревич. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Изд. 4-е, перераб. и доп.-1.: Машиностроение, 1969, с.42,б).

2. Патент РФ 2105915.

3. Патент РФ 2132505.

Формула изобретения

Клапан высокого давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, шпиндель, соединенный с толкателем с клинообразной рабочей поверхностью, запорный шаровой орган, контактирующий с рабочими поверхностями толкателя и входного штуцера, маховик, отличающийся тем, что он снабжен установленной с возможностью перемещения по оси входного штуцера подпружиненной обоймой с выполненными в ней каналами для прохождения рабочей среды, внутри которой размещен с возможностью перемещения шаровой запорный орган, при этом в нижней части корпуса выполнено отверстие, сообщенное с атмосферой.

РИСУНКИ

Рисунок 1