Осевая запорно-регулирующая арматура

[01] Область техники
[02] Полезная модель относится к трубопроводной запорно-регулирующей арматуре осевого типа, 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] Из уровня техники известна конструкция запорно-регулирующих клапанов осевого типа, которая включает корпус с входным и выходным патрубками, обтекатель, размещенный внутри корпуса и образующий кольцевой канал, сепаратор в виде перфорированного цилиндра, установленный в выходной части канала, поршень, размещенный на штоке с возможность перекрытия выходного канала, связанный со штоком поворотный шпиндель и механизм перемещения поршня, имеющий зубчато-реечную передачу (см. патент РФ на полезную модель RU 181161, 05.07.2018).
[05] Указанный аналог имеет ряд недостатков. Использование для передачи движения реечных пар требует высокотехнологичного изготовления и сборки конструкции, обладает сложной эксплуатацией и низкой надежностью, связанной с возможностью заклинивания при перекосе, износе и попадании посторонних предметов. Возвратно-поступательное перемещение реечных пар требует значительной мощности исполнительного механизма и сложных сальниковых уплотнений штоков и специальных направляющих втулок с сальниками и подшипниками скольжения. В целом устройство характеризуется сложной конструкцией, трудоемким изготовлением (в основном литье) корпуса клапана, сборкой внутренних деталей, ремонтом и обслуживанием клапана.
[06] Наиболее близким аналогом полезной модели, является запорно-регулирующая арматура, раскрытая патенте РФ RU 2198335, 10.02.2003. Устройство содержит прямолинейный трубчатый корпус с входным и выходным патрубками и радиальным отверстием; размещенное внутри корпуса седло в виде запирающего элемента с эластичным уплотнением и запорно-регулирующее устройство, включающее втулку (гильзу), установленную коаксиально внутри корпуса с возможностью прохождения через нее среды и осевого перемещения вдоль корпуса, и приводной элемент в виде червячного колеса для перемещения втулки, размещенный в радиальном отверстии корпуса. При этом в корпусе установлен штифт, а втулка снабжена пазом, взаимодействующим со штифтом. В указанной конструкции перекрытие потока текучей среды осуществляется за счет запирания отверстия втулки (гильзы) установленным в корпусе седлом.
[07] Ближайший аналог также имеет ряд недостатков. В первую очередь использование седла, как отдельного элемента, размещенного внутри корпуса, усложняет конструкцию, технологию изготовления устройства и приводит к большому сопротивлению потока, что вызывает потерю давления. Кроме того, устройство имеет сложный разборный корпус, состоящий из трех деталей. Использование в конструкции штифта затормаживает работу гильзы и ухудшает герметичность всей конструкции. Для перемещения гильзы применяются две зубчатые пары, которые для одновременной работы необходимо синхронизировать, что усложняет настройку и повышает вероятность заклинивания. В результате снижается надежность и долговечность (срок службы) конструкции, повышаются массогабаритные характеристики и необходимая мощность привода, а также возникают потери давления в клапане.
[08] Раскрытие сущности полезной модели
[09] 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.
[010] Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции арматуры и технологии ее изготовления.
[011] 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; седло; и запорно-регулирующее устройство, включающее гильзу, установленную коаксиально внутри корпуса с возможностью прохождения через нее среды и осевого перемещения вдоль оси корпуса, и приводной элемент для перемещения гильзы, размещенный в радиальном отверстии корпуса. При этом седло образовано отверстием выходного патрубка, а запорно-регулирующее устройство дополнительно включает запорный орган-обтекатель, жестко связанный с гильзой и выполненный с возможностью запирания указанного седла.
[012] Кроме того, для достижения технического результата предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
[013] - приводной элемент представляет собой выступ, жестко связанный с гильзой;
[014] - приводной элемент представляет собой зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатой поверхностью гильзы;
[015] - гильза прилегает к стенке корпуса, при этом между гильзой и корпусом размещены узлы уплотнений и подшипники скольжения;
[016] - запорный орган-обтекатель имеет обтекаемую форму;
[017] - седло представляет собой уплотняющий узел, снабженный герметизирующим уплотнением;
[018] - корпус выполнен цельным.
[019] В отличие от ближайшего аналога в рассматриваемой конструкции предусмотрен запорный орган-обтекатель, который жестко связан с гильзой (образует единую деталь или соединен с ней с помощью резьбового или других видов соединений) и обеспечивает возможность непосредственного запирания выходного патрубка. В результате исключается необходимость размещения внутри корпуса седла, как отдельного запирающего элемента, что упрощает конструкцию за счет уменьшения количества деталей. Кроме того, упрощается технология изготовления корпуса, поскольку в его канале не предусмотрено выступающее седло и нет штифта. Также запорный орган выполнен в обтекаемой форме, что ведет к уменьшению потери давления в клапане. Вследствие простоты конструкции и уменьшения количества деталей, повышается надежность и долговечность устройства, а также уменьшается вес и размеры, мощность необходимая для регулирования, открытия и закрытия, а также увеличивается точность и быстродействие оборудования.
[020] Краткое описание чертежей
[021] Полезная модель поясняется чертежами, где:
[022] На фигуре 1 показан один предпочтительный вариант реализации конструкции устройства,
[023] На фигуре 2 показан второй предпочтительный вариант реализации конструкции устройства.
[024] Элементы конструкции обозначены на фигурах следующими позициями:
1 - корпус,
2 - запорно-регулирующее устройство,
3 - гильза,
4 - запорный орган-обтекатель,
5 - приводной элемент запорно-регулирующего устройства,
6 - узел уплотнений и подшипников скольжения,
7 - седло (уплотнительный узел),
8 - герметизирующее уплотнение седла
9 - входной патрубок корпуса
10 - выходной патрубок корпуса
11 - радиальное отверстие корпуса.
[025] Осуществление полезной модели
[026] Заявленное устройство представляет собой запорно-регулирующую арматуру (клапан) возвратно-поступательного действия осевого типа.
[027] Арматура включает трубчатый корпус (1), размещенное в нем запорно-регулирующее устройство (2).
[028] Корпус (1) выполнен прямолинейным и имеет входной (9) и выходной (10) патрубки. В средней части корпуса (1) сверху выполнено радиальное отверстие (11) для передачи движения запорно-регулирующему устройству (2). Корпус (1), предпочтительно, выполняется цельным, что обеспечивает повышение надежности и упрощает сборку устройства. Возможно также выполнение конструкции корпуса разборной. Отверстие в выходном патрубке (10) корпуса (1) образует седло (7), которое, предпочтительно, выполнено в виде уплотнительного узла с герметизирующими уплотнениями (8), размещенными в корпусе для взаимодействия с запорно-регулирующим устройством (2) (запорным органом-обтекателем 4)
[029] Запорно-регулирующее устройство (2) включает гильзу (3), запорный орган-обтекатель (4) и приводной элемент (5).
[030] Гильза (3) установлена коаксиально внутри корпуса (1) таким образом, что ее внешняя поверхность прилегает к стенке корпуса, а с внутренней стороны обеспечивается возможность прохождения текучей среды через полость гильзы. Между корпусом (1) и гильзой (3) в зоне радиального отверстия (11) размещены узлы уплотнений (6) и подшипники скольжения (на фигурах позициями не обозначены), которые герметизируют радиальное отверстие (11), фиксируют положение гильзы (3) и обеспечивают ее осевое перемещение с минимальным сопротивлением. Узел уплотнения (6) выполнен в виде единого корпуса с герметизирующими уплотнениями или отдельных уплотнений из различных материалов, и подшипниками скольжения.
[031] Запорный орган-обтекатель (4) предназначен для перекрытия отверстия выходного патрубка (11) путем взаимодействия с седлом (7). Указанный орган (4) жестко связан с гильзой (3) (выполнен с ней в виде единой детали), например, посредством трех перемычек, которые не препятствуют прохождению среды через гильзу. Запорный орган-обтекатель (4), предпочтительно, имеет обтекаемую форму, например, форму эллипсоида, которая обеспечивает обтекание органа потоком среды без значительного увеличения сопротивления. Однако, возможно выполнение указанного органа (4) и другой подходящей формы, например, усеченного конуса или цилиндра с закругленными торцами и т.п.
[032] Приводной элемент (5) установлен в радиальном отверстии (11) корпуса (1) для передачи осевого возвратно-поступательного движения гильзе (3) запорно-регулирующего устройства (2). В одном из вариантов реализации (см. фиг. 1) приводной элемент (5) выполнен в виде выступа, выходящего из корпуса (1) и жестко связанного с гильзой (3) резьбовым или другими видами соединения. Такой вариант конструкции обеспечивает повышенную надежность работы устройства за счет исключения подвижного соединения. В другом варианте конструкции (см. фиг. 2) приводной элемент (5) представляет собой зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым участком, выполненным на внешней части гильзы (3), и обеспечивающее прямолинейное перемещение гильзы при вращении. Возможны и другие варианты выполнения приводного элемента (5). Приводной элемент (5) может приводиться в движение за счет ручного или различных видов исполнительных механизмов, в том числе механических, электрических, гидравлических или пневматических.
[033] Заявленная арматура работает следующим образом.
[034] В открытом положении запорный орган (4) размещен на некотором расстоянии от седла (7) и перекачиваемая среда свободно проходит от входного патрубка (9) через полость гильзы (3), зазор между гильзой (3) и запорным органом (4) и зазор между запорным органом (4) и седлом (7) к выходному патрубку (10).
[035] При включении исполнительного механизма приводной элемент (5) перемещает гильзу (3) вместе с запорным органом (4) в направлении выходного патрубка (10) (слева направо) в результате чего зазор между запорным органом (4) и седлом (7) уменьшается. В закрытом положении запорный орган (4) входит в контакт с седлом (7) полностью перекрывая поток среды. При этом узел уплотнения (6) препятствует утечке среды через радиальное отверстие (11), а уплотнение (8) седла (7) обеспечивает герметизацию выходного патрубка (10).
[036] Таким образом, предложенная конструкция обладает следующими преимуществами:
[037] - упрощается конструкция устройства (за счет уменьшения количества основных деталей и упрощения формы корпуса);
[038] - уменьшаются массогабаритные размеры;
[039] - упрощается технология изготовления и сборки продукции;
[040] - уменьшается время на изготовление;
[041] - увеличивается надежность;
[042] - увеличивается быстродействие и точность регулирования;
[043] - уменьшается мощность при регулировании, открытии и закрытии;
[044] - увеличивается срок службы оборудования.