Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой



Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой
Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой

 


Владельцы патента RU 2597798:

Акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии" (АО "АЭМ-технологии") (RU)

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для регулирования потока проходящей среды. Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой содержит полый корпус (1). В корпусе установлен плунжер (2) и сепаратор (3). В стенках сепаратора (3) вдоль продольной оси клапана выполнены радиальные профильные щелевые отверстия (4), соединенные с отверстиями (5), имеющими форму усеченного круга диаметром d. Между отверстиями (4) и (5) образован сквозной проход, равный минимальной ширине щели bmin. Суммарная проходная площадь отверстий (4) и (5) обеспечивает равнопроцентную пропускную характеристику клапана. Отверстия (4) образованы линиями в соответствии с формулой , a d является вещественным корнем решения трансцендентного уравнения

. При этом отверстия (4) объединены как минимум в две группы одинаковых радиальных профильных щелевых отверстий. Обеспечивается максимальное (не более 10%) отклонение фактической равнопроцентной пропускной характеристики от теоретической. 1 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к регулирующей трубопроводной арматуре, предназначенной для регулирования потока проходящей текучей среды.

В нефтяной и газовой промышленности широко применяются регулирующие клапаны для управления расходом, давлением и температурой потока текучей среды. По условиям автоматизации технологических процессов в трубопроводных гидросистемах наибольшее распространение получили две основные формы пропускных характеристик - линейная (ЛПХ) и равнопроцентная (РПХ). Практическая реализация той или иной пропускной характеристики заключается в изменении площади (профилировании) прохода потока текучей среды в регулирующем органе в соответствии с требуемой пропускной характеристикой. При этом одной из задач, возникающих при разработке регулирующей арматуры с клеточным регулирующим органом, является проблема реализации фактической равнопроцентной пропускной характеристики регулирующего клапана с минимальными отклонениями от теоретической ее зависимости. Практика показывает, что профилирование регулируемого прохода потока текучей среды в соответствии с равнопроцентным законом, является довольно трудоемким этапом создания регулирующего органа и это вынуждает изготовителя использовать упрощающие математические приемы, которые, в конечном счете, нередко оказываются малоэффективными. В работе Черноштан В.И., Благов Э.Е. «Рациональное профилирование клеточных регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой» предлагается выполнить профилирование клеточных регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой в виде набора одинаковых отверстий не более двух диаметров в соответствии с двумя участками равнопроцентной зависимости. Там же рассматривается профилирование клеточных регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой путем линеаризации характеристики заменой участков равнопроцентной кривой линейными участками. Однако, как отмечено в работе Черноштан В.И., Благов Э.Е. «Рациональное профилирование клеточных регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой» все, что выдается за реализованные в арматуре равнопроцентные пропускные характеристики, большей частью ничего общего с ними не имеет. Другими словами, изготовители регулирующей арматуры, пытаясь обеспечить требуемую равно-процентную зависимость изменения пропускной способности (Kν) от хода плунжера, прибегают к подгонке профилируемого проходного сечения путем принудительного размещения требуемой площади, даже если это ведет к отходу от требуемой формы регулировочной характеристики, то есть к ее искажению.

Известен регулирующий клеточный клапан, содержащий регулирующий орган, состоящий из подвижной части в виде плунжера и неподвижной части в виде перфорированного стакана (сепаратора) с выполненными в нем радиальными круглыми отверстиями Mokveld Valves B.V. Каталог фирмы «Моквелд Валвз» «Mocveld Valvs bv», P.O. Box 227 Моквелд Маркетинг, 2800 AE Gouda Holland, Nijverheidsstraat, стр. 3, 4, 8; Сайт Моквелд: http://www.mokveld.com/ru/7/Продукция-фирмы-''Моквелд''-products/8/nnnnn-o-n-n. «Регулирующий клапан осевого типа-продукция фирмы «Моквелд».

В этой конструкции поток текучей среды, проходящей через клапан, регулируется путем перекрытия отверстий в сепараторе, перемещающимся внутри него плунжером, который изменяет суммарную площадь открытых отверстий. Максимальная пропускная способность такого клапана определяется размерами клапана и сепаратора. Однако, вследствие того, что отверстия в сепараторе выполнены круглыми и одного диаметра, а их количество и расположение в каждом ряду остается постоянным, площадь регулируемого прохода в клапане при перемещении плунжера изменяется практически линейно (или близко к линейной зависимости).

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус, регулирующий орган, имеющий неподвижную и подвижную, выполненную с возможностью осевого перемещения вдоль продольной оси клапана, части, при этом неподвижная часть регулирующего органа выполнена в виде сепаратора с выполненными в нем радиальными отверстиями, взаимодействующего с подвижной частью регулирующего органа с возможностью перекрывания проходных сечений радиальных отверстий сепаратора при его перемещении Патент РФ №2529962 C1, МПК F16K 1/12, F16K 1/54, F16K 39/04, F16K 47/14, приоритет от 24.04.2013, опуб.10.10.2014.

Регулирование расхода текучей среды в данном клапане обеспечивается за счет изменения проходной площади круглых отверстий сепаратора при перемещении плунжера, изменяющим площадь открытых отверстий сепаратора и характеризуется линейной формой пропускной характеристики.

Как отмечено в работе Черноштан В.И., Благов Э.Е. «Рациональное профилирование клеточных регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой» в связи с тем, что коэффициент расхода (сопротивления) клеточных клапанов практически постоянен в пределах относительного хода плунжера , его пропускная характеристика будет соответствовать закону изменения площади проходного сечения. При этом для данных конструкций сепараторов невозможно реализовать никакую другую пропускную характеристику, кроме характеристики близкой к линейной ее форме.

Известен регулирующий клапан, содержащий корпус, в котором установлен плунжер, взаимодействующий с сепаратором, с выполненными в нем отверстиями в форме щелей с равнопроцентной характеристикой. Регулирование расхода текучей среды производится за счет перемещения плунжера, изменяющего площадь открытых отверстий Пасько П.И. «Исследование гидродинамики осесимметричных клеточных регулирующих клапанов для трубопроводов ТЭС и АЭС». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новочеркасск. 2008 г., стр. 7, 13, 14. В данной работе в результате расчетов на моделях получены пропускные характеристики клапана, после чего выполнено профилирование щелей для получения более точного совпадения пропускной характеристики с идеальной равнопроцентной пропускной характеристикой.

Недостатком данной конструкции является то, что не показано, каким способом получено более точное совпадение с идеальной равнопроцентной характеристикой и какова при этом погрешность отклонения фактической пропускной характеристики от идеальной (теоретической).

Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является регулирующий клапан осевого типа, содержащий полый корпус, внутри которого установлен регулирующий орган с возможностью осевого перемещения подвижной его части вдоль продольной оси клапана, взаимодействующей с неподвижной частью, выполненной в виде сепаратора, в стенках которого вдоль продольной оси клапана расположены радиальные профильные щелевые и круглые отверстия, обеспечивающие равнопроцентную пропускную характеристику Моквелд. «Клапаны защиты от гидроудара (перепускные демпфирующие клапаны)». Каталог, стр. 1-4.

Однако, в данном клапане круглые и радиальные профильные щелевые отверстия между собой не соединены, а клапан дополнительно снабжен управляющим клапаном. Требуемая пропускная характеристика основного регулирующего клапана обеспечивается за счет линейной характеристики управляющего клапана в сочетании с профильными щелевыми и круглыми радиальными отверстиями при перемещении плунжера. Таким образом, обеспечивается равнопроцентная пропускная характеристика основного клапана. Данный клапан наряду с усложнением конструкции за счет дополнительного управляющего клапана имеет те же, указанные выше, недостатки в части обеспечения наилучшего совпадения фактической пропускной способности с теоретической ее зависимостью на той части хода плунжера, где расположены круглые отверстия. Это происходит также и из-за того, что круглые отверстия выполнены отдельно от профильных радиальных щелевых отверстий.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и создание регулирующего органа, обеспечивающего максимальное (не более 10%) отклонение фактической равнопроцентной пропускной характеристики от теоретической.

Поставленная задача достигается тем, что в регулирующем клапане с равнопроцентной пропускной характеристикой, содержащем полый корпус, внутри которого установлен регулирующий орган с возможностью осевого перемещения подвижной его части вдоль продольной оси клапана, взаимодействующей с неподвижной частью, выполненной в виде сепаратора, в стенках которого вдоль продольной оси клапана расположены радиальные профильные щелевые отверстия, согласно изобретению, радиальные профильные щелевые отверстия соединены с отверстиями, имеющими форму усеченного круга диаметром d с образованием между ними сквозного прохода, равного минимальной ширине щели bmia, при этом суммарная проходная площадь радиальных профильных щелевых отверстий и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, обеспечивает равнопроцентную пропускную характеристику клапана, причем радиальные профильные щелевые отверстия образованы линиями в соответствии с формулой

,

где - текущая ширина профильной щели, м;

- относительный ход плунжера, отношение текущего хода плунжера к условному ходу;

hy- условный ход плунжера, номинальное значение полного хода плунжера, м;

bmax - максимальная ширина щели, м;

- начальное значение относительной пропускной способности;

Kν0 - начальная пропускная способность, м3/ч;

Kνy - условная пропускная способность, пропускная способность при условном (полном) ходе плунжера hy, м3/ч,

a d - является вещественным корнем решения трансцендентного уравнения

,

где bmin=b(0) - минимальная ширина щели, м.

При этом радиальные профильные щелевые отверстия в стенке сепаратора могут быть объединены, как минимум в две группы одинаковых радиальных профильных щелевых отверстий различной длины, которая определяется из условия возможности изготовления сепаратора с минимальной шириной щели bmia, в каждой группе, причем первая группа по ходу движения плунжера на открытие клапана соединена с отверстиями, имеющими форму усеченного круга диаметром d, с образованием между ними сквозного прохода, при этом суммарная проходная площадь радиальных профильных щелевых отверстий и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, обеспечивает равнопроцентную пропускную характеристику клапана.

Вычисление величины d на основании заданного начального значения относительной пропускной способности Ф0, являющейся вещественным корнем решения трансцендентного уравнения

обеспечивает минимальную погрешность фактической равнопроцентной пропускной характеристики клапана относительно ее теоретической зависимости и погрешность, в этом случае, будет определяться только точностью совпадения реальной формы суммарной проходной площади с теоретической. Соединение отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d с радиальными профильными щелевыми отверстиями и образованием между ними сквозного прохода, равного минимальной ширине щели bmin, обеспечивает необходимое значение Ф0 для реализации равнопроцентной пропускной характеристики клапана при перемещении плунжера вдоль радиальных профильных отверстий сепаратора.

Образование суммарной проходной площади, состоящей из радиальных профильных щелевых отверстий в соответствии с формулой и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, обеспечивает зависимость изменения фактической равнопроцентной пропускной характеристики клапана с минимальной погрешностью относительно ее теоретической зависимости и погрешность, в этом случае, будет определяться только точностью совпадения реальной формы суммарной проходной площади с теоретической.

Изменение суммарной площади радиальных профильных щелевых отверстий и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, реализует равнопроцентную пропускную характеристику клапана и обеспечивает создание конструкции сепаратора регулирующего органа клапана с минимальным (не более 10%) отклонением фактической равнопроцентной пропускной характеристики от теоретической. Допускаемое отклонение в соответствии с Гуревич Д.Ф. «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры: Расчет трубопроводной арматуры». Изд. 5-е. М., Изд. ЛКИ, 2008, стр. 454 составляет от 15 до 28,6% в зависимости от хода плунжера. Большее значение допускаемого отклонения соответствует началу хода плунжера при открытии клапана.

Выполнение радиальных профильных щелевых отверстий в стенках сепаратора составными и содержащими как минимум две группы одинаковых радиальных профильных щелевых отверстий в виде каналов различной длины, суммарная проходная площадь которых в каждой группе обеспечивает равнопроцентную пропускную характеристику клапана наряду с обеспечением минимального (не более 10%) отклонения фактической равнопроцентной пропускной характеристики от теоретической, кроме того, дает возможность изготавливать радиальные профильные щелевые отверстия с большими величинами bmax и bmin т.е. более технологичными.

Практический интерес для одного и того же клапана представляет случай замены в нем сепаратора, обеспечивающего линейную пропускную характеристику клапана, на сепаратор, обеспечивающий равнопроцентную пропускную характеристику клапана.

При этом следует отметить, что для сепараторов, имеющих одинаковые размеры, максимальное значение пропускной способности при равнопроцентной характеристике будет всегда меньше значения максимальной пропускной способности при линейной характеристике Черноштан В.И., Благов Э.Е. «Рациональное профилирование клеточных регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой».

Пропускная способность клапана согласно Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия. ГОСТ 12893-2005, стр. 5, пункт 3.1.69 и стр. 8, пункт 6.5.1. равна:

где Kν - текущее значение пропускной способности, м3/ч;

Fy - суммарная площадь радиальных отверстий в сепараторе, м2;

ζ - коэффициент гидравлического сопротивления;

ρ=1000 кг/м3, плотность текучей среды (воды).

Математическое выражение для равнопроцентной пропускной характеристики клапана имеет вид

где - текущее значение относительной пропускной способности;

Kν - текущее значение начальной пропускной способности, м3/ч.

Суммарная проходная площадь радиальных отверстий в относительных координатах для равнопроцентной характеристики клапана равна

,

где ΔF - площадь, характеризующая величину Ф0, м2;

∫ и ∂ - математические символы интеграла и дифференциала соответственно.

Предполагая, что коэффициент гидравлического сопротивления ζ при течении в каналах сепаратора слабо зависит от формы и площади радиальных профильных щелевых и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, пропускная способность клапана будет практически пропорциональна суммарной проходной площади радиальных профильных щелевых и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показан общий вид регулирующего клапана с равнопроцентной пропускной характеристикой, продольный разрез;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показано выполнение радиальных профильных щелевых отверстий и соединение их с отверстиями, имеющими форму усеченного круга;

на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2, показано соединение между собой радиальных профильных щелевых отверстий с шириной щели bmax и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d в сепараторе, а также условный ход hy плунжера (увеличено);

на фиг. 4 - вид В на фиг. 3, показано соединение между собой радиальных профильных щелевых отверстий с минимальной шириной щели bmin отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d с образованием между ними сквозного прохода в сепараторе, равного минимальной ширине щели bmin (увеличено);

на фиг. 5 показан сепаратор регулирующего органа с радиальными профильными щелевыми отверстиями, соединенными с отверстиями, имеющими форму усеченного круга диаметром d;

на фиг. 6 приведены рассчитанные значения относительной пропускной способности Ф регулирующего клапана при различных относительных ходах плунжера и теоретическая равнопроцентная характеристика для данного клапана, полученная на основании рассчитанных максимального и минимального значений пропускной способности ;

на фиг. 7 показано отклонение δФ рассчитанных значений равнопроцентной пропускной характеристики Фрасч от ее теоретических значений Фтеор в зависимости от относительного хода плунжера;

на фиг. 8 показан общий вид регулирующего клапана с равнопроцентной пропускной характеристикой, в котором неподвижная часть регулирующего органа выполнена из трех групп радиальных профильных щелевых отверстий (продольный разрез);

на фиг. 9 - вид Д на фиг. 8, показано выполнение в неподвижной части регулирующего органа (сепаратора) трех групп радиальных профильных щелевых отверстий и соединение их с отверстиями, имеющими форму усеченного круга диаметром d.

на фиг. 10 показана конструкция сепаратора с тремя группами радиальных профильных щелевых отверстий;

на фиг. 11 приведены графические зависимости изменения ширины щелей в каждой группе радиальных профильных щелевых отверстий для сепаратора, состоящего из трех групп таких отверстий в зависимости от относительного хода плунжера.

Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой содержит корпус 1, в котором установлен регулирующий орган. Регулирующий орган состоит из подвижной части в виде плунжера 2 и неподвижной части в виде сепаратора 3 (фиг. 1). В сепараторе 3 выполнены радиальные профильные щелевые отверстия 4 и отверстия 5, имеющие форму усеченного круга диаметром d (фиг. 2-5). Радиальные профильные щелевые отверстия 4 соединены с отверстиями 5, имеющими форму усеченного круга с образованием между ними сквозного прохода, равного минимальной ширине щели bmin (фиг. 3, 4).

Регулирующий клапан работает следующим образом.

При перемещении плунжера 2, установленного в корпусе 1, вдоль продольной оси клапана внутри сепаратора 3 от начала радиальных профильных щелевых отверстий 4 к их концам и наоборот происходит увеличение или уменьшение суммарной проходной площади радиальных профильных щелевых отверстий 4 в соответствии с равнопроцентной пропускной характеристикой. При перемещении плунжера 2 в прямом или обратном направлениях, отклонение рассчитанной фактической пропускной его характеристики от теоретической зависимости не превышает величину ±10%. Указанное перемещение плунжера 2 в пределах его хода hy обеспечивает регулирование клапаном расхода или перепада давления текучей среды.

Для разработки конструкции регулирующего органа с заданным внутренним диаметром сепаратора 3 сначала оценивают количество радиальных профилированных щелевых отверстий 4. С целью получения наибольшего значения пропускной способности целесообразно иметь большее их количество, так как максимальная ширина радиального профильного щелевого отверстия bmax, являющаяся также хордой для внутреннего диаметра сепаратора 3, всегда меньше длины его дуги.

Количество секторов сепаратора 3, содержащих по одному профилированному окну, в этом случае определяют из соотношения:

,

где π - константа, равна 3,14, рад;

α - центральный угол, под которым видна максимальная ширина отверстия bmax (хорда), рад.

Длина хорды сектора равна:

,

где - внутренний (минимальный) диаметр сепаратора, м.

Максимальная ширина профильной части радиального профильного щелевого отверстия 4 будет равна

,

где Lx - длина хорды сектора, м;

- допустимая минимальная толщина стенки между радиальными профилированными щелевыми отверстиями 4, не более 0,0005 м.

Ширина радиального профильного щелевого отверстия 4 однозначно определяется при изменении в пределах хода плунжера из выражения

.

Суммарная фактическая площадь проходного сечения для сепаратора 3 с равнопроцентной характеристикой равна:

,

где ΔF - площадь радиальных профильных щелевых отверстий, имеющих форму усеченного круга (фактическая площадь имеет форму круга диаметром d, усеченного сегментом с хордой bmin), м2.

Принимая заданным в соответствии с рекомендациями Гуревич Д.Ф. «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры: Расчет трубопроводной арматуры». Изд. 5-е. М., Изд. ЛКИ, 2008, стр. 454 , можно вычислить фактическую площадь ΔF, характеризующую величину Ф0 из решения следующих уравнений

,

,

где Fy - площадь радиальных профильных щелевых отверстий, м2..

После интегрирования первого уравнения окончательное решение относительно искомой площади ΔF запишется следующим образом

,

где - логарифм натуральный Ф0.

Диаметр d отверстия 5, имеющего форму круга, усеченного сегментом с хордой bmin, соответствующий площади ΔF, в этом случае будет равен вещественному корню решения трансцендентного уравнения

Решение данного уравнения можно выполнить любым известным численным методом.

В тех случаях, когда минимальная ширина щели bmin становится меньше допустимой по условиям ее изготовления по любой известной технологии, целесообразно радиальные профильные щелевые отверстия 4 в неподвижной части сепаратора 3 регулирующего органа, выполнять состоящими из групп одинаковых радиальных профильных щелевых отверстий 4 различной длины, которая определяется из условия возможности изготовления сепаратора с минимальной шириной щели bmin в каждой группе. При этом суммарная проходная площадь радиальных профильных щелевых отверстий 4 в каждой группе и общая суммарная площадь всех групп изменяется в соответствии с равнопроцентной пропускной характеристикой клапана. Фактическая величина площади ΔF, характеризующая величину Ф0 в этом случае определяется количеством радиальных профильных щелевых отверстий в первой по ходу движения плунжера группе с суммарной минимальной шириной щели bmin.

В качестве примера конкретного воплощения предлагаемого варианта конструкции запорно-регулирующего органа взят регулирующий клапан Ду 300 производства «АЭМ-технологии» «Атоммаш». Данный клапан изготавливается с линейной характеристикой пропускной способности. Вариант изготовления неподвижной части запорно-регулирующего органа, состоящего из 36 одинаковых секторов, представлен на фиг. 1-5.

Значения пропускной способности регулирующего клапана Ф при различных ходах плунжера и теоретическая равнопроцентная характеристика , полученные на основании численного решения уравнений гидродинамики и рассчитанных в этом случае максимального Kνy и минимального значений Kν0 пропускной способности, приведены на фиг. 6. Значение величины Ф0 было принято равным максимальному значению в соответствии с Гуревич Д.Ф. «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры: Расчет трубопроводной арматуры». Изд. 5-е. М., Изд. ЛКИ, 2008, стр. 454, а именно Ф0=0,04.

Отклонение (погрешность) рассчитанных относительных значений равнопроцентной пропускной характеристики δФ от ее теоретических значений в зависимости от относительного хода плунжера 2 показаны на фиг. 6.

Приведенные на фиг. 6 значения относительной погрешности, вычислены по формуле

,

где Фрасч и Фтеор - текущие значения относительных пропускных способностей, соответственно рассчитанные (фактические) и рассчитанные теоретические.

Как видно из графика приведенные значения погрешности не превышают допустимые их значения для равнопроцентной характеристики в соответствии с Гуревич Д.Ф. «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры: Расчет трубопроводной арматуры». Изд. 5-е. М., Изд. ЛКИ, 2008, стр. 454, а именно:

.

Так в начале характеристики согласно Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия. ГОСТ 12893-2005, стр. 5, пункт 3.1.69 и стр. 8, пункт 6.5.1. допускается максимальная погрешность равная ±28,6%, а в конце характеристики ±15%, при этом фактическая погрешность не превышает ±5%.

Минимальный размер щели радиальных профильных щелевых отверстий 4 для данного варианта сепаратора 3 составляет bmin=0,64 мм, а максимальной размер - bmax=16,0 мм, при этом диаметр отверстий 5, имеющих форму усеченного круга, исходя из решения трансцендентного уравнения, равен d=5,256 мм.

Если по условиям изготовления необходимо увеличить минимальный размер радиальных профильных щелевых отверстий bmin, в этом случае радиальные профильные щелевые отверстия 4 в неподвижной части регулирующего органа выполняют составными и содержащими, как минимум, две группы одинаковых радиальных профильных щелевых отверстий 4 различной длины, причем суммарная площадь радиальных профильных щелевых отверстий в каждой группе изменяется в соответствии с равнопроцентной пропускной характеристикой.

Вариант конструкции сепаратора 3 с тремя группами радиальных профильных щелевых отверстий 4 представлен на фиг. 8-10. Первая группа по ходу плунжера при увеличении проходной площади радиальных профильных щелевых отверстий 4 состоит из девяти, вторая группа - из двенадцати, а третья группа из тридцати шести одиночных радиальных профильных щелевых отверстий 4. Количество суммируемых отверстий 4 в каждой группе, их длина, а также количество групп может быть любым и определяется только возможностью изготовления сепаратора 3 с минимальной шириной щели bmin в каждой группе и обеспечения приемлемой равномерности течения текучей среды на выходе из клапана.

Графические зависимости изменения ширины щелей в каждой группе радиальных профильных щелевых отверстий 4 в сепараторе 3, имеющего три группы радиальных профильных щелевых отверстий приведены на фиг. 11. Первая группа охватывает диапазон изменения относительного хода плунжера 2 от 0 до 0,4, вторая - от 0,4 до 0,7, третья - от 0,7 до 1.0. Размеры щелей 4 в каждой группе приведены в таблице 1, диаметр отверстий 5, имеющих форму усеченного круга, исходя из решения трансцендентного уравнения, равен d=6,249 мм.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет создать регулирующий клапан для регулирования потока проходящей текучей среды, обеспечивающего максимальное (не более 10%) отклонение фактической равнопроцентной пропускной характеристики от теоретической и упростить его конструкцию за счет исключения дополнительного управляющего клапана, имеющегося в прототипе.

1. Регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой, содержащий полый корпус, в котором установлен регулирующий орган с возможностью осевого перемещения подвижной его части вдоль продольной оси клапана, взаимодействующей с неподвижной частью, выполненной в виде сепаратора, в стенках которого вдоль продольной оси клапана расположены радиальные профильные щелевые отверстия, отличающийся тем, что радиальные профильные щелевые отверстия соединены с отверстиями, имеющими форму усеченного круга диаметром d, с образованием между ними сквозного прохода, равного минимальной ширине щели bmin, при этом суммарная проходная площадь радиальных профильных щелевых отверстий и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, обеспечивает равнопроцентную пропускную характеристику клапана, причем радиальные профильные щелевые отверстия образованы линиями в соответствии с формулой

где - текущая ширина профильной щели, м;
- относительный ход плунжера, отношение текущего хода плунжера к условному ходу;
hy - условный ход плунжера, номинальное значение полного хода плунжера, м;
bmax - максимальная ширина щели, м;
- начальное значение относительной пропускной способности;
Kν0 - начальная пропускная способность, м3/ч;
Kνy - условная пропускная способность, пропускная способность при условном (полном) ходе плунжера hy, м3/ч,
a d является вещественным корнем решения трансцендентного уравнения

где bmin=b(0) - минимальная ширина щели, м.

2. Регулирующий клапан по п. 1, отличающийся тем, что радиальные профильные щелевые отверстия в стенке сепаратора объединены как минимум в две группы одинаковых радиальных профильных щелевых отверстий, длина которых определена из условия возможности изготовления сепаратора с минимальной шириной щели bmin в каждой группе, причем первая группа по ходу движения плунжера на открытие клапана соединена с отверстиями, имеющими форму усеченного круга диаметром d, с образованием между ними сквозного прохода, равного минимальной ширине щели bmin, при этом суммарная проходная площадь радиальных профильных щелевых отверстий и отверстий, имеющих форму усеченного круга диаметром d, обеспечивает равнопроцентную пропускную характеристику клапана.



 

Похожие патенты:

Устройство для снижения давления текучей среды содержит группу уложенных в стопу кольцевых пластин. У каждой пластины имеются наружный периметр и полая центральная часть, которые при укладке кольцевых пластин одна на другую с образованием стопы расположены концентрично относительно продольной оси стопы.

Устройство для снижения давления текучей среды содержит несколько вставленных друг в друга цилиндров, образующих полую конструкцию, имеющую внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и множество каналов, проходящих между внутренней и наружной поверхностями через вставленные друг в друга цилиндры, причем по меньшей мере один цилиндр имеет первые проходы с формой поперечного сечения, по существу отличающейся от формы поперечного сечения вторых проходов во втором цилиндре, а по меньшей мере один первый проход имеет первый смоченный периметр, который больше второго смоченного периметра круглого прохода или прямоугольного прохода с такой же площадью поперечного сечения, как у указанного по меньшей мере одного первого прохода, причем указанный по меньшей мере один первый проход имеет по меньшей мере одно из следующего: прямоугольные стороны, многоугольную форму, форму полумесяца, форму звезды, треугольную форму, форму вогнутого треугольника, каплевидную форму, шестиугольную форму, двенадцатиугольную форму.

Изобретение относится к клапанному узлу (1), в особенности к редукционному клапанному узлу, содержащему первые рассеивающие средства (13) для рассеивания энергии, вторые рассеивающие средства (15) для рассеивания энергии и закрывающие средства (17) для открытия и закрытия клапана, причем геометрия отверстий (29) первых рассеивающих средств для рассеивания энергии и геометрия отверстий (37) вторых рассеивающих средств для рассеивания энергии выполнена такой, что независимо от открытого состояния клапанного узла перепад давления на первых и вторых рассеивающих средствах для рассеивания энергии оказывается лучше сбалансирован для обеспечения уменьшения эффекта кавитации на корпусе клапанного узла.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к регулирующей трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия и регулирования потока проходящей среды.

Клапан регулирующий осесимметричный сильфонный с верхним разъемом для работы с агрессивными и радиоактивными средами при высоких параметрах. Клапан содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, закрепленный посредством пилона на крышке верхнего разъема внутренний обтекатель, в полости которого размещен зубчато-реечный механизм, связанный с механизмом осевого перемещения разгруженного затвора, контактирующего с седлом, установленным в выходном патрубке, с седлом, снабженным рассекателем потока и выполненным с направляющим кольцевым выступом в зоне контакта с затвором.

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам регулирования расхода рабочей среды в трубопроводе путем дросселирования потока среды, проходящего через дросселирующий элемент, создающий перепад давления между входом в устройство и выходом из него и пропускающее требуемый расход среды.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к арматуростроению, а именно к запорно-регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и других областях промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре и предназначенным для регулирования и перекрытия рабочих сред, преимущественно жидкостных потоков, с большим давлением и с высокой температурой.

Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования расхода воздуха, движущегося в воздушном канале. Оно содержит: трубчатый корпус, вытянутый вдоль оси и выполненный с возможностью соединения по текучей среде с воздушным каналом; створку, вытянутую внутри корпуса и установленную с возможностью поворота вокруг оси, проходящей поперечно оси корпуса, для того, чтобы занимать множество положений, соответствующих множеству поперечных сечений воздуховода; обод, установленный с возможностью поворота на конце корпуса вокруг оси упомянутого корпуса; причем каждая створка оснащена охватываемым приводным средством, а обод оснащен охватывающим приводным средством, или наоборот, причем охватываемое приводное средство и охватывающее приводное средство расположены так, что при повороте обода на корпусе охватываемое приводное средство взаимодействует с охватывающим приводным средством для изменения положения каждой створки и, соответственно, поперечного сечения для прохождения воздушного потока.

Изобретение относится к воздухоплаванию. Устройство управляемого газового клапана дирижабля имеет корпус с отверстием и проточной частью для пропуска воздуха, седло клапана с герметичным посадочным поясом, элементы конструкции для совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения клапана.

Изобретение относится к области судового машиностроения. Распределительный клапан предназначен для использования в составе системы пожаротушения объектов морской техники и служит для подачи огнетушащего вещества по трубопроводам системы к очагу пожара.

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена для герметизации труб и вентилей. Представлена конструкция уплотняющей сборки из гофрированных труб и вентиля с этой уплотняющей сборкой.

Изобретение относится к двухседельному поплавковому клапану и предназначено для автоматизации процесса заправки баков рабочими жидкостями в конструкции масляного либо топливного бака при предполетной подготовке летательного аппарата.

Изобретение касается способа и системы для автоматизированного функционального контроля установки отопления, вентиляции, кондиционирования. Установка включает в себя: канал потока жидкости и клапан потока жидкости, который имеет тело клапана, размещенное в канале, и двигатель клапана, а так же схему управления для приведения в действие двигателя, датчик, расположенный в канале, и модуль для обработки сигналов датчика.

Клапан // 2591375
Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений.

Изобретение представляет собой клапан и поверхности управления потоком для продвижения ламинарного потока через клапан и предназначено для проведения испытаний труб.

Изобретение относится к микроклапану для применения в биосенсоре, к микрофлюидному устройству, к применению такого устройства, а также к микрофлюидному элементу. Нормально закрытый микроклапан для применения в микрофлюидном устройстве содержит корпусную часть, седло, впускное и выпускное отверстия и гибкую предварительно деформированную мембрану.

Изобретение относится к воздухоплаванию. Устройство автоматического газового клапана дирижабля имеет корпус с отверстием для пропуска газа, седло клапана с герметизирующим посадочным поясом, тарелку клапана, упругие возвратные элементы, упоры и механические средства регулирования начальных положений.
Наверх