Осевая запорно-регулирующая арматура

[01] Область техники
[02] Полезная модель относится к трубопроводной запорно-регулирующей арматуре, предназначенной для отсечения потока и регулирования расхода или давления рабочей среды и может найти применение в трубопроводах различного назначения при перекачке различных типов сред в любых отраслях промышленности.
[03] Уровень техники
[04] Наиболее близким аналогом с точки зрения принципа регулирования расхода среды является запорно-регулирующая арматура, описанная в патенте США US 5490535, 13.02.1996. Указанное устройство содержит прямолинейный трубчатый корпус с входным и выходным патрубками и радиальным отверстием, а также запорно-регулирующее устройство. Запорно-регулирующее устройство содержит подвижный управляющий элемент, размещенный внутри корпуса с возможность осевого перемещения, неподвижную втулку, установленную внутри управляющего элемента и имеющий радиальные отверстия для выхода среды, а также « привод исполнительного элемента, размещенный в радиальном отверстии. При перемещении управляющего элемента вдоль оси корпуса обеспечивается регулирование потока рабочей среды путем открытия или перекрытия радиальных отверстий втулки.
[05] Указанный аналог имеет ряд недостатков, связанных с низкой надежностью, сложностью конструкции и технологией изготовления и невысокой точностью регулирования. Так, например, использование неподвижной втулки и массивного подвижного исполнительного элемента, расположенного вокруг нее, повышает общий вес и приводит к необходимости увеличения мощности для регулирования. Кроме того, такая конструкция является более сложной и трудоемкой в изготовлении.
[06] Раскрытие сущности полезной модели
[07] Техническими проблемами, на решение которых направлена заявленная полезная модель, являются сложность конструкции и технологии изготовления изделия, низкая надежность и долговечность оборудования, высокая мощность при регулировании, открытии и закрытие, низкое быстродействие и точность регулирования арматуры, а также большие потери давления в клапане.
[08] Основной технический результат полезной модели заключается в повышении точности регулирования, снижении необходимой мощности для регулирования и уменьшении потерь давления в арматуре.
[09] Кроме того, достигается упрощение конструкции, снижение износа элементов, повышение надежности работы и срока службы оборудования
[010] Указанный технический результат достигается в полезной модели за счет того, что запорно-регулирующая арматура содержит прямолинейный трубчатый корпус с входным и выходным патрубками и радиальным отверстием, и запорно-регулирующее устройство с поступательно перемещающимся запорно-регулирующим элементом. Запорно-регулирующее устройство включает: полый корпус запорно-регулирующего устройства, установленный коаксиально внутри трубчатого корпуса и имеющий со стороны выходного патрубка закрытую торцевую часть и радиальные отверстия для выхода среды в полость трубчатого корпуса; полую гильзу, установленную коаксиально внутри корпуса запорно-регулирующего устройства с возможностью прохождения через ее полость среды и поступательного перемещения внутри корпуса запорно-регулирующего устройства вдоль его оси, при этом со стороны выходного патрубка гильза имеет закрытую торцевую часть и радиальные отверстия для выхода среды, размещенные с возможностью совмещения с радиальными отверстиями корпуса запорно-регулирующего устройства; и приводной элемент для перемещения гильзы, размещенный в радиальном отверстии трубчатого корпуса.
[011] Кроме того, для достижения технического результата предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
[012] - корпус запорно-регулирующего устройства имеет первую область, которая прилегает к стенке трубчатого корпуса и вторую область, которая размещена с зазором по отношению к стенке трубчатого корпуса, образующим канал для прохождения среды, при этом радиальные отверстия корпуса запорно-регулирующего устройства выполнены в его второй области;
[013] - в стенке трубчатого корпуса с внутренней стороны в месте расположения второй области корпуса запорно-регулирующего устройства выполнено углубление;
[014] - гильза прилегает к стенке корпуса запорно-регулирующего устройства, при этом между гильзой и корпусом регулирующего устройства размещены узлы уплотнений и подшипников скольжения;
[015] - в закрытой торцевой части гильзы выполнен разгрузочный канал (11) для выравнивания давления;
[016] - приводной элемент жестко связан с гильзой;
[017] - приводной элемент связан с гильзой посредством зубатой передачи; [018] - корпус выполнен цельным.
[019] В отличие от аналогов, в которых осуществляется регулирование путем поступательного перемещения полого запорно-регулирующего элемента, в рассматриваемой конструкции использована подвижная гильза, расположенная внутри корпуса запорно-регулирующего устройства и перемещающаяся вдоль оси потока, что позволяет снизить массу конструкции и снизить мощность, необходимую для регулирования. При этом конструкция обеспечивает радиальный выход рабочей среды из гильзы в полость корпуса через совмещенные отверстия, что повышает точность регулирования, а также уменьшает потери давления за счет снижения сопротивления движению рабочей среды. Кроме того, это приводит к снижению степени износа как подвижных элементов устройства, так и уплотнений. В результате повышается надежность и долговечность оборудования, повышается точность регулирования и снижается мощность привода. Также конструкция устройства является простой в изготовлении и обслуживании.
[020] Краткое описание чертежей
[021] Полезная модель поясняется фигурой, на которой показан схематичный вид заявленной арматуры в разрезе.
[022] Элементы конструкции обозначены на фигурах следующими позициями:
1 - корпус,
2 - входной патрубок корпуса,
3 - выходной патрубок корпуса,
4 - радиальное отверстие корпуса,
5 - углубление в стенке корпуса,
6 - запорно-регулирующее устройство,
7 - корпус запорно-регулирующего устройства,
7а - первая область корпуса запорно-регулирующего устройства,
7b - вторая область корпуса запорно-регулирующего устройства,
8 - радиальные отверстия корпуса запорно-регулирующего устройства,
9 - гильза,
10 - радиальные отверстия гильзы,
11 - разгрузочный канал гильзы,
12 - приводной элемент гильзы,
13 - узел уплотнений.
[023] Осуществление полезной модели
[024] Заявленное устройство представляет собой осевую запорно-регулирующую арматуру возвратно-поступательного действия.
[025] Арматура включает трубчатый корпус (1) и размещенное в нем запорно-регулирующее устройство (6).
[026] Корпус (1) выполнен прямолинейным и имеет входной (2) и выходной (3) патрубки. Под входным и выходным патрубками в рамках настоящей заявки подразумеваются части корпуса с входным и выходным отверстиями, соответственно. В средней части корпуса (1) сверху выполнено радиальное отверстие (4) для передачи движения запорно-регулирующему устройству (6). Корпус (1), предпочтительно, выполняется цельным, что обеспечивает повышение надежности и упрощает сборку устройства. При этом возможно также выполнение корпуса сборной конструкции.
[027] Запорно-регулирующее устройство (6) включает корпус (7) запорно-регулирующего устройства, подвижную гильзу (9) и приводной элемент (12).
[028] Корпус (7) запорно-регулирующего устройства выполнен в виде полого элемента, установленного коаксиально внутри трубчатого корпуса (1) арматуры. При этом корпус запорно-регулирующего устройства (7) имеет со стороны входного патрубка (2) (левая часть на фигуре) открытый торец для прохождения перекачиваемой среды, а со стороны выходного патрубка (3) (правая часть на фигуре) закрытый торец, через который среда не проходит. Указанный корпус (7), предпочтительно, состоит из двух областей: первой области (7а), которая прилегает к стенке трубчатого корпуса (1) и второй области (7b), которая размещена с зазором по отношению к стенке трубчатого корпуса (1). При этом во второй области (7b) корпуса (7) запорно-регулирующего устройства выполнены радиальные отверстия (8). Таким образом, зазор между трубчатым корпусом (1) и корпусом (7) запорно-регулирующего устройства во второй области (7b) образует канал для прохождения среды. Для формирования указанного зазора в стенке трубчатого корпуса (1) может быть выполнено кольцевое углубление (5), формирующее канал для выхода среды. Углубление (5) может иметь, например, сферический или любой другой профиль. В другом возможном варианте реализации полезной модели для формирования указанного зазора вторая область (7b) корпуса (7) запорно-регулирующего устройства может быть выполнена сужающейся (например, конической).
[029] Гильза (9) выполнена в виде полого элемента, установленного коаксиально внутри корпуса (7) запорно-регулирующего устройства. При этом гильза (9), так же как и корпус (7) запорно-регулирующего устройства, имеет со стороны входного патрубка (2) открытую торцевую часть для прохождения перекачиваемой среды, а со стороны выходного патрубка (3) закрытую торцевую часть, через которую среда не проходит.
[030] Внешняя поверхность гильзы (9) прилегает к стенке корпуса (7) запорно-регулирующего устройства, при этом между ними размещен узел уплотнений и подшипников скольжения (13) для герметизации радиального отверстия (4) корпуса (1), и обеспечения возможности поступательного перемещения гильзы (9) внутри корпуса (7) запорно-регулирующего устройства вдоль его оси. Узел уплотнения и подшипников скольжения (13) может включать в себя отдельные уплотнения и подшипники или единый корпус уплотнений и подшипников.
[031] Гильза в месте контакта со второй областью (7b) корпуса (7) запорно-регулирующего устройства также содержит радиальные отверстия (10) для выхода среды, которые имеют возможность совмещения с радиальными отверстиями (8) корпуса (7) запорно-регулирующего устройства. Радиальные отверстия (10) и (8) могут иметь различную форму и конфигурацию и выполняются, например, в виде пазов, щелевых отверстий, окон, перфорации и т.д.
[032] В закрытой торцевой части гильзы (9) предпочтительно, выполнен разгрузочный канал или отверстия (11), обеспечивающие выравнивание давления при регулировании потока среды.
[033] Приводной элемент (12) установлен в радиальном отверстии (4) корпуса (1) для передачи поступательного движения гильзе (9). Указанный элемент, в частности, может представлять собой выступ, жестко связанный с гильзой (9). Возможно также выполнение указанного элемента в виде зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с зубчатым участком, выполненным на внешней части гильзы (9). Могут использоваться и другие известные специалисту механизмы для передачи поступательного движения от элемента (12) к гильзе (9). Приводной элемент (12) может приводиться в движение за счет ручного и других видов исполнительных механизмов.
[034] Заявленная арматура работает следующим образом.
[035] В открытом положении радиальные отверстия (10) гильзы (9) полностью совмещены с радиальными отверстиями (8) корпуса (7) запорно-регулирующего устройства и перекачиваемая среда проходит от входного патрубка (2), через полость гильзы (9), радиальные отверстия (10) и (8) и канал, образованный зазором между второй областью (7а) корпуса (7) регулирующего устройства, к выходному патрубку (3).
[036] При включении исполнительного механизма приводной элемент (12) перемещает гильзу (9) вдоль оси корпуса (7) (на фигуре влево) и проходное сечение начинает уменьшаться, регулируя расход рабочей среды. В закрытом положении радиальные отверстия (10) и (8) закрываются полностью стенками гильзы (9) и корпусом (7), что приводит к перекрытию потока рабочей среды. При этом узел уплотнения (13) препятствует утечке среды через радиальное отверстие (4) и поверхности контакта гильзы (9) с корпусом (7) запорно-регулирующего устройства. При возникновении избыточного давления обеспечивается его выравнивание через разгрузочный канал или отверстие (11).
[037] Предложенная конструкция обладает следующими преимуществами:
[038] - упрощается конструкция за счет упрощения формы корпуса и других элементов;
[039] - снижаются массогабаритные размеры, в частности, за счет применения подвижной гильзы, установленной внутри корпуса запорно-регулирующего устройства (а не снаружи, как в ближайшем аналоге) и улучшенной конструкцией клапана;
[040] - упрощается сборка и эксплуатация арматуры за счет более простой формы корпуса;
[041] - увеличивается надежность работы и срок службы оборудования за счет упрощения конструкции и того, что рабочая среда протекает осесимметрично клапану, по обтекаемым каналам и не соприкасается с поверхностью уплотнений.
[042] - увеличивается точность регулирования, уменьшается мощность при регулировании за счет обтекаемых внутренних форм разгруженного регулирующего устройства и использования в качестве регулирующего элемента гильзы, приводимой в движение через радиальное отверстие без использования шпинделей и других дополнительных элементов.