Самодействующий клапан
Изобретение относится к области самодействующих клапанов. Клапан содержит седло, запорную пластину с проточными каналами и пружину возврата с ограничителем движения. В седле клапана выполнен как минимум один движениеобразующий канал. В то же время запорная пластина имеет как минимум один элемент, который расположен со стороны движениеобразующего канала и может этот движениеобразующий канал перекрывать. При этом запорная пластина двигается в направляющих согласно заданной траектории по поверхности седла клапана. Изобретение позволяет повысить надежность конструкции самодействующего клапана путем уменьшения динамических, ударных нагрузок и снижения гидравлических напряжений в клапане. 6 ил.
Изобретение относится к области самодействующих клапанов.
Из существующего уровня техники известны различные самодействующие клапана, содержащие седло с расположенными каналами для прохода газа и запорный элемент, с возможностью поворота или смещения относительно седла. Например, самодействующий клапан по авторскому свидетельству СССР 850904, кл. F 04 В 21/02, F 04 В 39/10, F 16 К 15/14, который имеет седло с радиально расположенными каналами для прохода газа, установленную с возможностью поворота относительно седла и снабженную пружиной возврата запорную пластину, имеющую центральное отверстие и радиально расположенные окна для прохода газа, ограничитель подъема и направляющую втулку, установленную в отверстии пластины. Причем на наружной поверхности втулки выполнены винтовые канавки, а пластина в зоне центрального отверстия снабжена расположенными в канавках выступами. Таким образом, благодаря движению выступов пластины в винтовых канавках пластина одновременно с подъемом поворачивается до совмещения каналов.
Еще одним примером является самодействующий клапан по патенту Российской Федерации 2199692, кл. F 16 К 15/08, который содержит седло и ограничитель подъема с проточными каналами, расположенными попарно вдоль общей вертикальной оси, а также выполненный с проходными отверстиями, смещенными относительно проточных каналов, подпружиненный запорный орган, размещенный в нише ограничителя подъема, на боковой стенке которой выполнен направляющий скос, при этом донная поверхность ниши ограничителя подъема выполнена наклонной относительно опорной поверхности седла, причем со стороны вершины угла наклона донной поверхности ниши в ее боковой стенке выполнен паз для установки пружины запорного органа, а направляющий скос и указанный паз расположены противоположно друг другу. При работе под действием давления запорный диск своим прямолинейным торцевым участком скользит по направляющему скосу, сжимая пружину и смещаясь при этом относительно опорной поверхности седла. По завершении процесса перемещения запорный диск прижимает давлением к наклонной донной поверхности, и прорези запорного диска совпадают с проточными каналами.
Также можно назвать и другие самодействующие клапана, как, например, самодействующий клапан по авторскому свидетельству СССР 850911, кл. F 04 В 39/10, F 04 В 21/02.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является конструкция самодействующего клапана по авторскому свидетельству СССР 769083, кл. F 04 В 39/10. Указанный клапан содержит седло с расположенными в нем каналами для прохода газа, запорную пластину с лепестками, установленную с возможностью поворота относительно седла и снабженную пружиной возврата, ограничителем подъема и ограничителем поворота. Лепестки со стороны одной кромки снабжены лопатками, отогнутыми в сторону ограничителя подъема, а их концы - кольцевой соединительной перемычкой. При работе клапана после его открытия запорная пластина поворачивается относительно седла за счет динамического воздействия потока газа с лопатками. Каналы запорной пластины при этом совпадают с каналами седла.
В известном клапане запорная пластина имеет движение, как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном направлении, относительно плоскости седла. Таким образом, на запорную пластину в процессе работы действуют динамические, ударные нагрузки, как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном направлении. Помимо этого, в момент, когда клапан открыт, между седлом и запорной пластиной клапана возникает определенное пространство, которое является проходным сечением клапана. В связи с этим, на пути газа встречаются внезапное расширение после каналов седла и затем снова внезапное сужение в каналах запорной пластины, что относится к гидравлическим сопротивлениям.
В основу изобретения поставлена цель повышения надежности конструкции самодействующего клапана путем уменьшения динамических, ударных нагрузок и задача снижения гидравлических сопротивлений в клапане.
Указанная цель достигается тем, что в седле клапана выполнен, по меньшей мере, один движениеобразующий канал, а запорная пластина снабжена, по меньшей мере, одним элементом, расположенным со стороны движениеобразующего канала с возможностью его перекрытия, при этом запорная пластина установлена в направляющих, обеспечивающих движение запорной пластины по поверхности седла клапана.
Возможность осуществления заявленной конструкции представлена на примере выполнения его круглой формы с вращательным или возвратно-поступательным движением запорной пластины.
На фиг.1 - клапан с возвратно-поступательным движением запорной пластины, вид сверху; на фиг.2 - клапан с возвратно-поступательным движением запорной пластины, разрез А-А; на фиг.3 - клапан с вращательным движением запорной пластины, вид сверху; на фиг.4 - клапан с вращательным движением запорной пластины, разрез А-А; на фиг.5 - клапан с вращательным движением запорной пластины с двумя движениеобразующими каналами, вид сверху; на фиг.6 - клапан с вращательным движением запорной пластины с двумя движениеобразующими каналами, разрез А-А.
Клапан содержит седло 1. В седле 1 выполнены, расположенные с заданным шагом, проточные каналы 2. В седле 1 выполнен, по меньшей мере, один движениеобразующий канал 3 (несколько движениеобразующих каналов 3, как представлено на фиг.5, 6). На запорной пластине 4 выполнены с заданным шагом проточные каналы 5. Запорная пластина 4 имеет, по меньшей мере, один элемент 6 (несколько элементов 6, как представлено на фиг.5, 6), который перекрывает движениеобразующий канал 3. В свою очередь, седло 1 имеет, по меньшей мере, одну опорную поверхность 7 (несколько опорных поверхностей, как представлено на фиг.5, 6), на которую в закрытом состоянии опирается элемент 6 запорной пластины 4. Запорная пластина 4 ограничена в движении направляющими 8 таким образом, что, двигаясь согласно заданной траектории, остается на поверхности седла 1 клапана. Клапан снабжен пружиной 9 для возврата запорной пластины 4 в исходное положение и ограничителем движения 10 запорной пластины 4.
Движениеобразующий канал 3, так же как и проточные каналы 2 седла 1, соединяет разделенные клапаном полость сжатия и нагнетательную полость. Таким образом, движениеобразующий канал 3 служит для создания силы от перепада давления действующей на элемент 6 запорной пластины 4, которая деформирует пружину 9 и перемещает запорную пластину 4 по поверхности седла 1. Принципиально, в клапане может использоваться несколько движениеобразующих каналов 3 и, соответственно, несколько элементов 6, как представлено на фиг.5, 6. Это позволит совместно с выбором жесткости пружины 9 подобрать оптимальные динамические характеристики запорной пластины 4. Из конструктивных особенностей исполнения клапана можно подобрать также различную конструкцию элемента 6 запорной пластины 4. Это может быть плоская поверхность или, например, сферическая поверхность. Возможно и более сложное конструктивное исполнение элемента 6 запорной пластины 4 как, например, в виде поршня. Так же характерной особенностью, является то, что через движениеобразующий канал 3 может происходить или не происходить истечение сжимаемой среды. Возможен вариант, когда после смещения элемента 6 запорной пластины 4 движениеобразующий канал 3 открывается в нагнетательную полость для прохода сжимаемой среды. Возможен также вариант, когда после смещения элемента 6 запорной пластины 4, движениеобразующий канал 3 остается перекрыт для прохода сжимаемой среды. То есть, функциональным назначением движениеобразующего канала 3 остается только задача создания силы от перепада давления, действующей на элемент 6 запорной пластины 4. Выбранный вариант влечет за собой изменение динамических характеристик, так как истечение сжимаемой среды с определенной скоростью через движениеобразующий канал 3 может привести к нестабильной работе запорной пластины 4.
Клапан работает следующим образом. В исходном положении клапан закрыт. При этом элемент 6 запорной пластины 4 прижат к опорной поверхности 7 седла 1. Проточные каналы 5 запорной пластины 4 смещены относительно проточных каналов 2 седла 1 на величину хода. При открытии клапана на элемент 6 запорной пластины 4 со стороны движениеобразующего канала 3 действует сила от перепада давления. Под действием этой силы пружина 9 деформируется и запорная пластина 4 смещается на величину хода, ограниченную ограничителем движения 10, при этом элемент 6 запорной пластины 4 отходит от опорной поверхности 7 седла 1. Запорная пластина 4, двигаясь в направляющих 8 согласно заданной траектории, остается на поверхности седла 1. При смещении запорной пластины 4 на величину хода проточные каналы 5 запорной пластины 4 совпадают с проточными каналами 2 седла 1. При закрытии клапана под действием пружины 9 и перепада давления, который действует на элемент 6 запорной пластины 4 уже в обратном направлении, запорная пластина 4 возвращается в исходное положение и элемент 6 запорной пластины 4 прижимается к опорной поверхности 7 седла 1.
Принципиально, клапан может быть выполнен любой произвольной формы. Движение запорной пластины может быть также разнообразным, как возвратно-поступательным, так и, например, вращательным или по какой-либо кривой. Однако при этом запорная пластина, перемещаясь в направляющих согласно заданной траектории, остается на поверхности седла. Таким образом, уменьшаются динамические, ударные нагрузки и уменьшаются гидравлические сопротивления в клапане.
Самодействующий клапан, содержащий седло и запорную пластину с проточными каналами, снабженный пружиной возврата и ограничителем движения, отличающийся тем, что в седле клапана выполнен, по меньшей мере, один движениеобразующий канал, а запорная пластина снабжена, по меньшей мере, одним элементом, расположенным со стороны движениеобразующего канала с возможностью его перекрытия, при этом запорная пластина установлена в направляющих, обеспечивающих движение запорной пластины по поверхности седла клапана.
