Осевой клапан

Изобретение относится к арматуростроению, в частности, к регулирующим клапанам прямоточного типа, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов. Предлагается осевой клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, на штоке последовательно размещены запирающий орган, представляющий собой диск со скругленными краями, делитель потока, выполненный в виде спирали, и направляющий диск с окнами. Перпендикулярно поверхности запирающего органа, расположенной со стороны выходного фланца, размещены радиальные пластины, высота которых уменьшается от центра запирающего органа к периферии, а высота витков спирали делителя потока и диаметр отверстия в расширительной втулке уменьшается от внутреннего корпуса к выходному фланцу. Конструкция осевого клапана предотвращает возникновение кавитации. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.

Известен осевой клапан DN 100-1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf страница 15], содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.

Недостатком данного клапана является возникновение кавитации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является осевой клапан содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку. На штоке последовательно размещены запирающий орган представляющий собой диск со скругленными краями со стороны внутреннего корпуса, делитель потока выполненный в виде спирали, шаг витков которой увеличивается от внутреннего корпуса к выходному фланцу, и направляющий диск с окнами, а расширительная втулка выполнена цилиндроконической, причем конический участок расположен со стороны внутреннего корпуса [Патент РФ №2683219, МПК F16K 1/12, В65В 3/35, опубл. 26.03.2019, БИ №9].

Недостатком данного клапана являются возникновение кавитации. Задачей предлагаемого изобретения является создание осевого клапана, позволяющего предотвратить кавитацию.

Поставленная задача достигается тем, что в осевом клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, на штоке последовательно размещены запирающий орган, представляющий собой диск со скругленными краями, делитель потока выполненный в виде спирали и направляющий диск с окнами,

Отличительными конструктивными признаками является то, что перпендикулярно поверхности запирающего органа, расположенной со стороны выходного фланца, размещены радиальные пластины, высота которых уменьшается от центра запирающего органа к периферии, а высота витков спирали делителя потока и диаметр отверстия в расширительной втулке уменьшается от внутреннего корпуса к выходному фланцу.

На фиг.1 изображена схема осевого клапана в промежуточном положении.

На фиг.2 показано расположение делителя потока в открытом состоянии.

На фиг.3 представлен клапан полностью закрытым.

На фиг.4 показан вид А.

На фиг.фиг.5 показан вид Б.

Осевой клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 фланцы, делитель потока 5, соосно которому установлен запирающий орган 6, соединенный с реечным приводом 7 при помощи штока 8, размещенную в выходном фланце расширительную втулку 9.

На штоке 8 последовательно размещены запирающий орган 6, представляющий собой диск со скругленными краями, делитель потока 5 выполненный в виде спирали, и направляющий диск 10 с окнами 11.

Перпендикулярно поверхности запирающего органа 6, расположенной со стороны выходного фланца 4, размещены радиальные пластины 12 высота которых уменьшается от центра запирающего органа 6 к периферии. Высота витков спирали делителя потока 5 и диаметр отверстия в расширительной втулке 9 уменьшается от внутреннего корпуса 2 к выходному фланцу 4.

Осевой клапан работает следующим образом.

В полностью закрытом положении шток 8 находится в крайнем правом положении, при котором запирающий орган 6 перекрывает отверстие в расширительной втулке 9, а делитель потока 5 полностью размещен в отверстии расширительной втулки 9, причем края спирали делителя потока 5 контактируют с поверхностью отверстия расширительной втулки 9. Жидкость сквозь клапан не проходит.

В полностью открытом положении шток 8 находится в крайнем левом положении, при котором запирающий орган 6 находится у края внутреннего корпуса 2, отверстие в расширительной втулке 9 открыто, делитель потока 5 полностью выдвинут из отверстия расширительной втулки 9 и не перекрывает отверстие в расширительной втулке 9, а направляющий диск 10 с окнами 11 находится у края отверстия расширительной втулки 9, со стороны внутреннего корпуса 2. Жидкость поступает во внутренний объем клапана через отверстие во входном фланце 3, обтекает внутренний корпус 2 и спираль делителя потока 5, а далее направляется в отверстие расширительной втулки 9, проходя через которое и взаимодействуя с направляющим диском 10 (проходит через окна 11), направляется через выходной фланец 4 в трубопровод.

При открытии клапана шток 8 перемещается влево из крайнего правого положения, запирающий орган 6 открывает отверстие в расширительной втулке 9 в которое поступает жидкость. В начальных фазах открытия, когда проходное сечение мало, а скорости движения жидкости на входе в отверстие расширительной втулки 9 велики, происходит резкое падение давления. Такое понижение давления может привести к возникновению интенсивной кавитации, разрушающей внутренние детали клапана.

Для предотвращения кавитации перпендикулярно поверхности запирающего органа 6, расположенной со стороны выходного фланца 4, размещены радиальные пластины 12 высота которых уменьшается от центра запирающего органа 6 к периферии. При движении потока жидкости происходит ее взаимодействие с пластинами 12 при котором он делится на отдельные струи. В этом случае падение давления происходит плавно, что практически полностью предотвращает возникновение кавитации.

Высота витков спирали делителя потока 5 и диаметр отверстия в расширительной втулке 9 уменьшается от внутреннего корпуса 2 к выходному фланцу 4. При этом делитель потока 5 выдвигается из отверстия расширительной втулки 9, между краями спирали делителя потока 5 и поверхностью отверстия расширительной втулки 9 появляется зазор, жидкость движется в этом зазоре между витками спирали делителя потока 5 в направлении выходного фланца 4, взаимодействуя с направляющим диском 10.

Благодаря тому, что перпендикулярно поверхности запирающего органа 6, расположенной со стороны выходного фланца 4, размещены радиальные пластины 12, происходит деление потока на плоские струи, сопровождающееся интенсивным рассеиванием энергии, что приводит к плавному понижению давления и предотвращению кавитации.

За счет того, что высота радиальных пластин 12 уменьшается от центра запирающего органа 6 к периферии, деление потока происходит только на начальных фазах открытия, когда вероятность возникновения кавитации максимальная. При дальнейшем открытии периферийные участки радиальных пластин 12 выходят из отверстия в расширительной втулке 9, и поток взаимодействует только с центральными частями радиальных пластин 12, которые продолжают его делить. Далее, в открытом положении (когда шток 8 находится в крайнем левом положении, при котором запирающий орган 6 находится у края внутреннего корпуса 2, отверстие в расширительной втулке 9 открыто, делитель потока 5 полностью выдвинут из отверстия расширительной втулки 9, а направляющий диск 10 с окнами 11 находится у края отверстия расширительной втулки 9 со стороны внутреннего корпуса 2) поток движется как единое целое, что предотвращает снижение пропускной способности.

За счет того, что высота витков спирали делителя потока 5 и диаметр отверстия в расширительной втулке 9 уменьшается от внутреннего корпуса 2 к выходному фланцу 4 организуется плавное увеличение проходного сечения, что в совокупности с наличием спирали делителя потока 5 и радиальных пластин 12 способствует плавному снижению давления и предотвращает возникновение кавитации.

Техническим результатом предлагаемого осевого клапана является то, что данная конструкция осевого клапана предотвращает возникновение кавитации.

Осевой клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, на штоке последовательно размещены запирающий орган, представляющий собой диск со скругленными краями, делитель потока, выполненный в виде спирали, и направляющий диск с окнами, отличающийся тем, что перпендикулярно поверхности запирающего органа, расположенной со стороны выходного фланца, размещены радиальные пластины, высота которых уменьшается от центра запирающего органа к периферии, а высота витков спирали делителя потока и диаметр отверстия в расширительной втулке уменьшается от внутреннего корпуса к выходному фланцу.