ОДНОСЕДЕЛЬНЫЙ УГЛОВОЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ДЛЯ СУСПЕНЗИЙ

Полезная модель относится к регулирующим устройствам и может быть применена в химической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности, в которых необходимо регулировать расходы суспензий.
Одной из основных проблем при регулировании расходов суспензий является забивка регулирующих клапанов твердой фазой и быстрый износ их проточной части вследствие кавитации раствора. В результате забивки клапана, последний теряет способность регулирования и его, вместе с прилегающими трубопроводами, приходится промывать водой, которую необходимо затем выпаривать, во избежание потерь продукта. Это ведет к увеличению энергозатрат. Забивка клапана приводит к нарушению непрерывности управления процессом и, как следствие, к отклонению технологических параметров режима от заданных. Причина отмеченных явлений заключается в гидравлических особенностях проточной части регулирующих клапанов.
Известен односедельный угловой регулирующий клапан, состоящий из корпуса в виде отвода - изогнутого отрезка трубы - с двумя штуцерами для подвода и отвода суспензии, закрепленном в нем седла клапана и затвора с прикрепленным к нему одной стороной цилиндрического штока, другая сторона которого проходит через сальниковое уплотнение и соединена с исполнительным механизмом. Шток двигается в защитной втулке. В полость над стержнем и защитной втулкой клапана вводится промывная жидкость для исключения попадания в нее твердой фазы (см. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа. Справочник, - М.: Недра, 1976. - С.206-208).
Конструктивной особенностью известного клапана и его большим преимуществам по отношению к другим известным клапанам, является отсутствие в нем застойных зон, в которых возможно осаждение твердой фазы.
Недостаток известного регулирующего клапана состоит в кавитации рабочей среды в седле и проточной части после него. Причина этого заключается в высоких скоростях среды в проточной части в результате сужения сечения. Вследствие этого происходит быстрый износ деталей проточной части клапана, после чего их приходится менять, а клапан подвергать ремонту.
Другим недостатком известного клапана является его забивка твердой фазой. Причина этого заключается в том, что при кавитации происходит вскипание раствора и из него выделяется твердая фаза, которая осаждается в проточной части. Для промывки клапана в него необходимо подать промывной раствор. При этом промывного раствора, подаваемого в полость между штоком и защитной втулкой слишком мало. Поэтому промывной раствор для размывки отложений необходимо подать в трубу, на которой расположен клапан, в большом количестве. Для исключения потерь продукта промывной раствор необходимо выпаривать, на что требуются дополнительные энергозатраты.
Кроме того, недостатком известного клапана является нарушение непрерывности управления процессом вследствие его забивки. В результате происходит отклонение технологических параметров режима, поддерживаемых при помощи клапана, от заданных. Недостаток известного клапана состоит также в значительных его габаритных размерах, что ведет к увеличению количества твердой фазы, которую приходится размывать и количества воды на размывку.
Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.
Предложенное техническое решение направлено на предотвращение забивки регулирующего клапана твердой фазой, исключение кавитации и обеспечение непрерывности регулирования и уменьшения габаритных размеров.
Для получения намеченного технического результата в односедельном угловом регулирующем клапане для суспензии, состоящем из корпуса в виде отвода с двумя штуцерами для подвода и отвода суспензии, седла клапана и затвора с прикрепленным к нему одной стороной цилиндрического штока, другая сторона которого проходит через сальниковое уплотнение и соединена с исполнительным механизмом и имеющим штуцер подвода промывной жидкости, согласно полезной модели корпус выполнен из секторов и в месте расположения затвора имеет камеру с диаметром, равным (1,2-1,4) внутреннего диаметра клапана с длиной, равной величине хода затвора с коническими переходами от диаметра седла к диаметру камеры, а штуцер подвода промывной жидкости врезан в камеру.
Заявленный клапан является новым, т.к. из уровня техники не известны решения с такой же совокупностью существенных признаков, о чем свидетельствует анализ аналога.
Рассмотрим подробнее необходимость и достаточность отличительных признаков заявляемого технического решения.
Заявленное технического решения позволяет исключить кавитацию рабочей среды в проточной части клапана и связанные с этим забивку его твердой фазой и нарушение непрерывности регулирования процесса. Достижению указанного технического результата приводит наличие в корпусе клапана камеры с диаметром, равным (1,2-1,4) внутреннего диаметра клапана с длиной, равной величине хода затвора с коническими переходами от диаметра седла к диаметру камеры.
Для удобства промывки, снижения необходимого на нее времени и уменьшения количества вводимой в процесс промывной жидкости, штуцер подвода промывной жидкости врезан в камеру клапана. Для снижения габаритных размеров корпус клапана выполнен в виде отвода, состоящего из секторов.
Сущность полезной модели и пример конкретного выполнения заявленного регулирующего клапана иллюстрируется чертежом на фиг.1.
Односедельный угловой регулирующий клапан для суспензии состоит из корпуса 1, который выполнен из секторов 2 и 3. На корпусе 1 имеется фланцевый разъем 4 для сборки клапана и ремонта, в случае необходимости, внутренних частей. На корпусе 1 расположены штуцера для подвода 5 и отвода 6 суспензии. В корпусе 1 имеется седло 7 клапана и затвор 8. К нему прикреплен цилиндрический шток 9, который проходит через сальниковое уплотнение 10 и соединяется при помощи муфты 11 с исполнительным механизмом 12. Исполнительный механизм 12 установлен на опорном листе 13, который закреплен при помощи ребер 14 на корпусе 1. Исполнительный механизм 12 закреплен на листе 13 накидной гайкой 15. На корпусе 1 также имеется штуцер 16 подвода промывной жидкости.
Для исключения кавитации при регулировании в корпусе 1 в месте нахождения затвора 8 имеется камера 17 с диаметром D, равным (1,2-1,4) d, где d - внутренний диаметра клапана. Длина камеры 17 L равна величине хода затвора 8. Камера 17 соединена с остальными частями корпуса 1 при помощи конических переходов 18 (от диаметра dc седла 7 клапана к диаметру D камеры 17) и 19 (от диаметра D камеры 17 к диаметру d клапана). При этом в камеру 17 врезан штуцер 16 подвода промывной жидкости.
Заявленный односедельный угловой регулирующий клапан для суспензии работает следующим образом.
Рабочая среда, представляющая собой суспензию, поступает в корпус 1 клапана через штуцер подвода 5. Через конический переход 18 суспензия входит в седло 7, сечение которого перекрывается затвором 8. Степень перекрытия седла 7 затвором 8 определяет пропускную способность клапана и расход суспензии, проходящей через него. Далее суспензия по коническому переходу 18 поступает в камеру 17. При этом, за счет того, что диаметр D камеры больше как диаметра dc седла, так и диаметра d клапана, скорость суспензии снижается. Это ведет к исключению кавитации в клапане. Из камеры 17 суспензия по коническому переходу 19 подходит к отводам 2 и 3 и через штуцер отвода 6 выходит из клапана.
В случае забивки клапана большими кусками твердой фазы, которые могут находиться в суспензии, по штуцеру 16 в камеру 17 подается промывная жидкость. При этом, так как данная жидкость подается непосредственно в камеру 17, ее количество невелико, и она подается в течение малого времени.
Заявленный регулирующий клапан для суспензии позволяет исключить кавитацию в проточной части, предотвратить или в значительной степени снизить забивку твердой фазой, обеспечить высокую степень непрерывности регулирования. За счет этого увеличивается надежность его работы и качество регулирования. При этом, по сравнению с прототипом, долговечность работы проточной части заявленного клапана увеличена в 3-5 раз, а период работы клапана между промывками - в 10-12 раз.