Вентиль

 

Вентиль предназначен для регулирования расхода сжатых газов. Вентиль содержит корпус и седло, установленное с возможностью регулирования его положения относительно оси корпуса. В корпусе расположен взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган с конической запорной поверхностью и ступенью меньшего диаметра. Последняя размещена с радиальным зазором в подводящем канале седла. На конце ступени меньшего диаметра выполнена наклонная к оси поверхность. Уплотнительные кольца размещены в канавках, выполненных в подводящем канале и на поверхности седла, контактирующей с корпусом. В ступени меньшего диаметра запорно-регулирующего органа выполнен дросселирующий канал. Входное отверстие указанного канала расположено перед уплотнительным кольцом по ходу газа, а выходное отверстие - за ним. Вентиль снабжен прикрепленным к корпусу фланцем, выполненным за одно целое со штуцерами входа газа. На корпусе выполнен радиальный паз. Седло поджато между корпусом и фланцем, к нему прикреплен фиксирующий элемент, например штифт, выступающая часть которого размещена в радиальном пазу корпуса. На поверхности седла, контактирующей с фланцем, выполнена дополнительная кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо. Канавка в подводящем канале седла образована кольцевой проточкой со стороны входа газа и поверхностью фланца, контактирующей с седлом. Изобретение позволяет повысить надежность и ресурс работы, улучшить работоспособность устройства. 4 ил.

Изобретение может быть использовано в пневмоарматуре для регулирования расхода сжатых газов. Преимущественная область использования - приборы и устройства для отбора на анализ проб газов с давлением до 40 МПа.

Известен запорно-регулирующий вентиль, предназначенный для регулирования расхода сжатых газов с давлением до 40 МПа в приборных устройствах, содержащий корпус, седло, расположенный в корпусе и взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган с конической запорной поверхностью и уплотнительные элементы (см. стр. 25 и 26, рис. 2.10а в кн. Байбаков Ф.Б., Шарапов В.М. Контроль примесей в сжатых газах. - М.: Химия, 1989 - 160 с.).

Недостатком данного вентиля, помимо недостаточной плавности регулирования расхода газа в начале открытия при рабочих давлениях 35-40 МПа, является малый ресурс работы из-за быстрого срабатывания рабочей кромки седла и конической запорной поверхности взаимодействующего с седлом запорно-регулирующего органа вследствие возможного их радиального и углового смещения.

Известен вентиль по а.с. 1566152, СССР, кл. F 16 К 1/42, 1990, содержащий корпус и седло, установленное с возможностью регулирования его положения относительно оси корпуса, расположенный в корпусе и взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган игольчатого типа с конической запорной поверхностью и уплотнительные элементы.

Недостатком данного вентиля, также помимо недостаточной плавности регулирования расхода газа в момент открытия при рабочих давлениях 35-40 МПа, является малый ресурс работы из-за быстрого срабатывания рабочей кромки седла и конической запорной поверхности взаимодействующего с седлом запорно-регулирующего органа вследствие возможного их углового смещения.

Известен вентиль по патенту российской Федерации 2097641, кл. F 16 К 47/04, 1997, содержащий корпус и седло, установленное с возможностью регулирования его положения относительно оси корпуса, расположенный в корпусе и взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган с конической запорной поверхностью, уплотнительные элементы. В корпусе выполнен направляющий шлиц, а в запорно-регулирующем органе имеется канавка со шпонкой для предотвращения его поворота относительно седла. На запорно-регулирующем органе выполнена ступень меньшего диаметра, размещенная с радиальным зазором в подводящем канале седла, причем на конце ступени выполнена наклонная к оси поверхность, а между ней и конической запорной поверхностью выполнены кольцевые канавки, имеющие в сечении треугольную форму.

Это техническое решение в известной степени позволяет уменьшить присущие вышеуказанным аналогам недостатки и повысить плавность регулирования расхода газа в начале открытия вентиля, а также повысить ресурс работы за счет предотвращения поворота запорно-регулирующего органа относительно седла и, в некоторых пределах, седла относительно запорно-регулирующего органа. Вместе с тем полностью устранить недостаток - недостаточно большой ресурс работы из-за срабатывания рабочей кромки седла и конической запорной поверхности - невозможно из-за углового смещения седла в пределах зазоров болтового соединения его с корпусом.

Известен также вентиль по патенту Российской Федерации 2151339, содержащий корпус и седло, установленное с возможностью регулирования его положения относительно оси корпуса, расположенный в корпусе и взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган с конической запорной поверхностью и ступенью меньшего диаметра, размещенной с радиальным зазором в подводящем канале седла, на конце которой выполнена наклонная к оси поверхность, и уплотнительные элементы. В корпусе выполнен направляющий шлиц, а в запорно-регулирующем органе имеется канавка со шпонкой для предотвращения его поворота относительно седла. В подводящем канале седла выполнена канавка, в которой размещено уплотнительное кольцо, а в ступени меньшего диаметра запорно-регулирующего органа выполнен дросселирующий канал, входное отверстие которого расположено перед уплотнительным кольцом по ходу газа, а выходное отверстие - за ним.

Недостатками данного вентиля являются недостаточно высокий ресурс работы из-за срабатывания рабочей кромки седла и конической запорной поверхности взаимодействующего с седлом запорно-регулирующего органа вследствие возможного углового смещения седла в пределах зазоров болтового соединения его с корпусом, а также неудобство монтажа и демонтажа уплотнительного кольца в канавке, выполненной в подводящем канале седла.

Конструкция данного устройства принята в качестве прототипа.

Задачей данного изобретения является улучшение технико-эксплуатационных характеристик вентиля - повышение надежности и ресурса его работы, а также удобства монтажа и демонтажа уплотнительного кольца в канавке, выполненной в подводящем канале седла.

Требуемый технический результат достигается тем, что вентиль, содержащий корпус и седло, установленное с возможностью регулирования его положения относительно оси корпуса, расположенный в корпусе и взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган с конической запорной поверхностью и ступенью меньшего диаметра, размещенной с радиальным зазором в подводящем канале седла, на конце которой выполнена наклонная к оси поверхность, уплотнительные кольца, размещенные в канавках, выполненных в подводящем канале и на поверхности седла, контактирующей с корпусом, и выполненный в ступени меньшего диаметра запорно-регулирующего органа дросселирующий канал, входное отверстие которого расположено перед уплотнительным кольцом по ходу газа, а выходное отверстие - за ним, снабжен прикрепленным к корпусу фланцем, выполненным за одно целое со штуцером входа газа, при этом на корпусе выполнен радиальный паз, седло поджато между корпусом и фланцем, а к седлу прикреплен фиксирующий элемент, например штифт, выступающая часть которого размещена в радиальном пазу корпуса, кроме того, на поверхности седла, контактирующей с фланцем, выполнена дополнительная кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо, а канавка в подводящем канале седла образована кольцевой проточкой со стороны входа газа и поверхностью фланца, контактирующей с седлом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид вентиля; на фиг.2 изображен вентиль в поперечном разрезе А-А; на фиг.3 изображено сечение Б-Б вентиля в увеличенном масштабе; на фиг.4 изображен вид I запорно-регулирующего органа и седла в увеличенном масштабе.

Вентиль содержит корпус 1 со штуцером выхода газа 2, седло 3, выполненное с возможностью регулирования его положения относительно корпуса 1, и фланец 4, выполненный за одно целое со штуцером входа газа 5, при этом седло поджато между корпусом 1 и фланцем 4 с помощью болтов 6.

Внутри корпуса расположен запорно-регулирующий орган 7 с конической запорной частью 8 и ступенью меньшего диаметра 9. С другого его конца имеется канавка со шпонкой 10 и резьбовая часть 11. Шпонка 10 предназначена для предотвращения поворота запорно-регулирующего органа 7 относительно седла 3 и установлена с возможностью продольного перемещения в направляющем шлице 12, выполненном в корпусе 1.

Поворотный маховик 13 с помощью шпонки 14 и винта 15 закреплен на оси 16, которая через резьбу винтового механизма взаимодействует с запорно-регулирующим органом 7. Ось 16 установлена на корпусе со свободой вращения с использованием втулки 17 и болтов 18.

Ступень меньшего диаметра 9 запорно-регулирующего органа 7 размещена с радиальным зазором в подводящем канале 19 седла 3. В подводящем канале 19 выполнена кольцевая проточка 20, которая с поверхностью 21 фланца 4, контактирующей с седлом 3, образует канавку, в которой размещено уплотнительное кольцо 22. На конце ступени выполнена коническая поверхность 23, а внутри ступени выполнен дросселирующий канал малого проходного сечения 24, причем входное отверстие 25 канала расположено перед уплотнительным кольцом 22 по ходу газа, а выходное отверстие 26 - за ним.

К седлу 3 прикреплен фиксирующий элемент - штифт 27, выступающая часть которого размещена в радиальном пазу 28 корпуса 1. На поверхности 29 седла 3, контактирующей с корпусом 1, имеется канавка с размещенным в ней уплотнительным кольцом 30, а на поверхности 31, контактирующей с фланцем 4, выполнена канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо 32. В конструкции вентиля полностью обеспечена соосность запорно-регулирующего органа 7 и седла 3, исключена возможность их радиального и углового смещения.

Герметизация внутренней полости вентиля обеспечивается уплотнительными кольцами 30, 32-34 и поджимающей резьбовой втулкой 35.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Исходное положение - вентиль закрыт, к штуцеру 5 подведен газ высокого давления.

При повороте маховика 13 ось 16 через резьбу винтового механизма взаимодействует с запорно-регулирующим органом 7, перемещая его от седла 3. При этом образуется зазор между конической запорной поверхностью 8 и седлом 3. На величину расхода газа в начальной момент открытия помимо величины сечения кольцевого зазора между конусом 8 и седлом 3 в значительной степени влияет торможение газового потока в зазоре между цилиндрической поверхностью ступени меньшего диаметра 9 и седлом 3 в подводящем канале 19.

Наличие уплотнительного кольца 22 и канала малого проходного сечения 24 приводит к дросселированию поступающего через штуцер входа 5 и входное отверстие 25 канала 24 газа, что в сочетании с местным сопротивлением в зазоре подводящего канала 19 позволяет снизить давление газа в зазоре между конической запорной поверхностью 8 и седлом 3, при этом площадь сечения дросселирующего канала значительно меньше площади кольцевого зазора. Благодаря этому достигается повышение плавности регулирования расхода газа в начале открытия.

Дальнейшее увеличение расхода газа происходит в процессе осевого перемещения запорно-регулирующего органа при увеличении зазора между конусом 8 и седлом 3 и по мере выхода ступени малого диаметра 9 из подводящего канала 19 - сначала за счет уменьшения местных сопротивлений в кольцевом зазоре при работе дросселирующего канала, а затем при выходе конуса 23 из уплотнительного кольца 22 и полном открытии кольцевого зазора.

В заключительной стадии регулирование расхода газа осуществляется за счет изменения проходного сечения между седлом 3 и конической поверхностью 23 ступени меньшего диаметра запорно-регулирующего органа 7.

Уменьшение расхода газа и закрытие вентиля осуществляются обратным движением запорно-регулирующего органа 6 посредством поворота маховика 13 в другую сторону.

Конструкция устройства обеспечивает широкий диапазон регулирования, т.к. рабочее сечение газового тракта вентиля открывается полностью.

Предложенное техническое решение - введение в конструкцию устройства фиксирующего элемента седла, которое поджато между фланцем, выполненным за одно целое со штуцером входа газа, и корпусом, на котором выполнен радиальный паз, в котором размещена выступающая часть фиксирующего элемента, позволяет принципиальным образом повысить надежность и ресурс работы, резко улучшить работоспособность рабочей кромки седла и конической запорной поверхности взаимодействующего с седлом запорно-регулирующего органа вследствие исключения возможности их радиального и углового смещения.

Кроме того, образованная кольцевой проточкой в подводящем канале седла со стороны входа газа и поверхностью фланца, контактирующей с седлом, канавка существенно повышает удобство монтажа и демонтажа уплотнительного кольца, а наличие дополнительной кольцевой канавки на поверхности седла, контактирующей с фланцем, обеспечивает необходимую герметизацию подводящего канала.

Полученные технические результаты в совокупности существенно повышают технико-эксплуатационные характеристики вентиля.

Формула изобретения

Вентиль, содержащий корпус и седло, установленное с возможностью регулирования его положения относительно оси корпуса, расположенный в корпусе и взаимодействующий с седлом запорно-регулирующий орган с конической запорной поверхностью и ступенью меньшего диаметра, размещенной с радиальным зазором в подводящем канале седла, на конце которой выполнена наклонная к оси поверхность, уплотнительные кольца, размещенные в канавках, выполненных в подводящем канале и на поверхности седла, контактирующей с корпусом, и выполненный в ступени меньшего диаметра запорно-регулирующего органа дросселирующий канал, входное отверстие которого расположено перед уплотнительным кольцом по ходу газа, а выходное отверстие - за ним, отличающийся тем, что он снабжен прикрепленным к корпусу фланцем, выполненным за одно целое со штуцером входа газа, при этом на корпусе выполнен радиальный паз, седло поджато между корпусом и фланцем, а к седлу прикреплен фиксирующий элемент, например штифт, выступающая часть которого размещена в радиальном пазу корпуса, кроме того, на поверхности седла, контактирующей с фланцем, выполнена дополнительная кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо, а канавка в подводящем канале седла образована кольцевой проточкой со стороны входа газа и поверхностью фланца, контактирующей с седлом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4