РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использована при создании регулирующих клапанов (РК), в проточной части которых в бескавитационных режимах должен "срабатываться" большой перепад давлений при малом уровне шума.
Известен «Прямоточный регулирующий клапан» (Патент РФ №2657371), содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока. Запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника. Отверстия в перфорированном цилиндре и запирающем органе имеют одинаковую форму, размещены кольцевыми рядами с одинаковым шагом.
К недостаткам данного клапана следует отнести недостаточную точность регулирования расхода и высокую скорость течения рабочей жидкости при полном расходе, что создает условия для возникновения кавитации и повышенного уровня вибрации и шума. Механизм перемещения с реечным приводом и преобразованием поступательного перемещения в поворотное недостаточно надежен.
Известен «Осевой регулирующий клапан» (Патент РФ №2727278), содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока. Запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси. Отверстия в перфорированном цилиндре имеют прямоугольную форму, расположены длинной стороной перпендикулярно осевой линии клапана и имеют разную длину. Отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, высота которых перпендикулярна осевой линии клапана. Конструкция клапана позволяет обеспечить точность регулирования расхода рабочей жидкости в широком диапазоне.
К недостаткам данного клапана следует отнести высокую скорость течения рабочей жидкости при полном расходе, что создает условия для возникновения кавитации и повышенного уровня вибрации и шума.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Осевой регулирующий клапан» (Патент РФ №2754648), содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган установлен с возможностью поворота вокруг своей оси, причем концевой участок штока установлен в полости внутреннего корпуса при помощи подшипника, а в зоне выходного фланца запирающий орган опирается на цилиндрический выступ, выполненный в расширительной втулке, кроме того, на поверхности штока и реечном приводе выполнены находящиеся в зацеплении зубчатые венцы, а в отверстии в перфорированном цилиндре и запирающем органе размещены кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами, расстояние до края выходного фланца от ближайшего к нему ряда отверстий в перфорированном цилиндре и запирающем органе одинаковые, отверстия в перфорированном цилиндре представляют собой прямоугольные окна, меньшие стороны которых имеют одинаковый размер и параллельны продольной оси перфорированного цилиндра, а длина больших сторон уменьшается в рядах от выходного патрубка к внутреннему корпусу, причем меньшие стороны с одного конца расположены вдоль одной линии, а отверстия в запирающем органе имеют форму равнобедренных треугольников, основания которых равны по длине и расположены параллельно меньшим сторонам прямоугольных окон в соответствующих рядах, отличающийся тем, что соосно запирающему органу, в его внутреннем объеме, в зоне расположения отверстий в форме равнобедренных треугольников, расположен цилиндрический элемент, боковая поверхность которого выполнена из сетки, причем один край цилиндрического элемента прикреплен к внутренней поверхности запирающего органа, а второй к внутренней поверхности расширительной втулки при помощи подвижного крепления.
К недостаткам данного клапана следует отнести:
- высокую скорость течения рабочей жидкости при полном расходе на бескавитационном режиме, что создает условия для высокого уровня вибрации и шума;
- конструктивную сложность узла преобразующее поступательное перемещение штока в поворот запирающего органа посредством реечного привода.
Задачей данного технического решения является создание регулирующего клапана поворотного типа относительно простой конструкции, обеспечивающей низкий уровень шума во всем диапазоне расхода рабочей жидкости.
Для решения указанной задачи предлагается регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган с возможностью поворота вокруг своей оси.
Отличительными признаками предлагаемого клапана является введение в его конструкцию еще одного перфорированного цилиндра делителя потока, девяти дроссельных узлов для малого расхода рабочей среды, в том числе два регулируемых дроссельных узла, образованных дроссельными участками двух перфорированных цилиндров делителя потока, расположенных соосно, и цилиндрическими поверхностями запирающего органа, установленного с возможностью поворота вокруг своей оси. Размером, количеством и размещением круглых отверстий в перфорированных цилиндрах делителя потока обеспечивается требуемый вид расходной характеристики. После регулируемых дроссельных узлов размещены семь дроссельных элементов постоянного сопротивления, в том числе пять последовательно расположенных дроссельных узлов в виде дроссельных шайб конической формы, расположенных во внутреннем корпусе, и два дроссельных узла в виде перфорированных соосных обечаек, расположенных соосно перфорированным цилиндрам делителя потока. Параллельно дроссельным элементам постоянного сопротивления во внутреннем корпусе клапана организован байпасный дроссельный узел, обеспечивающий дополнительный расход рабочей жидкости при полном открытии клапана. Указанный узел образован окнами внутреннего корпуса, расположенными перпендикулярно оси перфорированных цилиндров делителя потока и торцевой поверхностью запорного органа.
На фиг.1, фиг.2, фиг. 3 представлен общий вид регулирующего клапана поворотного типа.
Регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 патрубки с фланцами, делитель потока 5, представляющий собой перфорированный цилиндр 6, соосно которому установлен запирающий орган 7 с возможностью поворота вокруг своей оси, дополнительный перфорированный цилиндр 8 делителя потока, размещенный соосно перфорированному цилиндру 6, два регулируемых дроссельных узла для малого расхода, образованных двумя дроссельными участками 9 и 10 перфорированных цилиндров делителя потока и цилиндрическими поверхностями 11 запирающего органа, пять дроссельных узла постоянного сопротивления в виде дроссельных шайб конической формы 12, два дроссельных элемента постоянного сопротивления в виде перфорированных соосных обечаек 13, расположенных соосно перфорированным цилиндрам делителя потока и регулируемый байпасный дроссельный узел, обеспечивающий дополнительный расход рабочей жидкости, образованный окнами внутреннего корпуса 14, расположенными перпендикулярно оси перфорированных цилиндров делителя потока, перекрываемыми торцевой поверхностью 15 запорного органа.
Введение дополнительного перфорированного цилиндра 8 делителя потока позволит создать дополнительную ступень дросселирования, позволяющую снизить срабатываемый при регулировании потока рабочей жидкости перепад давления, а следовательно снизить вибрацию и шум при работе регулирующего клапана.
Введение пяти дроссельных узлов постоянного сопротивления в виде дроссельных шайб конической формы 12 и двух дроссельных узлов постоянного сопротивления в виде перфорированных соосных обечаек 13 позволит обеспечить рассеивание акустической мощности при прохождении потока рабочей жидкости через дроссельные узлы для малого расхода, что обеспечит бескавитационный режим и снижение вибрации и шума при работе регулирующего клапана с малым расходом рабочей жидкости.
Введение регулируемого байпасного дроссельного узла, образованного окнами внутреннего корпуса 14, расположенными перпендикулярно оси перфорированных цилиндров делителя потока, перекрываемыми торцевой поверхностью 15 запорного органа позволит обеспечить при полном открытии регулирующего клапана пропуск потока рабочей жидкости параллельно девяти дроссельным узлам для малого расхода, без повышения местной скорости течения жидкости в узлах дросселирования, что обеспечит вибрацию и шум при работе регулирующего клапана в заданных пределах на режиме работы регулирующего клапана с большим расходом рабочей жидкости.
Регулирующий клапан работает следующим образом.
В закрытом положении клапана отверстия дроссельных участков 9 и 10 перфорированных цилиндров полностью перекрыты цилиндрическими поверхностями 9 запирающего органа, окна 14 внутреннего корпуса полностью перекрыты торцевой поверхностью 15 запирающего органа. Течение рабочей жидкости через клапан отсутствует.
При повороте запирающего органа 7 происходит частичное открытие отверстий дроссельных участков 9 и 10 перфорированных цилиндров, рабочая жидкость поступает из верхней части клапана в нижнюю, дросселирование происходит на дроссельных участках 9, 10 и дроссельных шайбах постоянного сопротивления 12 и перфорированных обечайках 13. За счет большого количества дроссельных узлов происходит плавное, бескавитационное снижение перепадов давлений на каждом из них, вследствие чего обеспечивается снижение вибрации и шума регулирующего клапана в целом при малом расходе рабочей жидкости.
При дальнейшем повороте запирающего устройства торцевые поверхности 15 запирающего органа открывают окна 14 внутреннего корпуса, обеспечивая дополнительный расход рабочей жидкости в обход дроссельных участков 9, 10, дроссельных шайб 12 и перфорированных обечаек 13, тем самым компенсируется рост перепадов давления на дроссельных узлах постоянного сопротивления при высоких расходах рабочей жидкости. Расходная характеристика при этом обеспечивается формой окон внутреннего корпуса. Рабочая жидкость при полном расходе рабочей жидкости проходит как через окна 14, так и через дроссельные участки 9 и 10.
Предлагаемая конструкция регулирующего клапана поворотного типа имеет сравнительно простую конструкцию, позволяющую существенно снизить уровень вибрации и шума на всех режимах работы клапана.