КЛАПАН ОСЕВОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к конструкции клапана осевого потока, предназначенного для установки на трубопроводах различных отраслей промышленности, в частности нефтегазодобывающей.
Известно, выбранное в качестве ближайшего аналога, решение запорно-регулирующего клапана осевого потока, корпус которого выполнен с внутренним обтекателем. Между корпусом клапана и обтекателем образован кольцевой канал. Внутри корпуса с возможностью осевого перемещения установлен поршень, закрепленный на штоке зубчато-реечной передачи. Шток находится в косозубом зацеплении с вертикальным шпинделем и размещен внутри направляющей втулки, установленной в обтекателе корпуса клапана (RU 162908 кл. F16K 1/12, опубликовано 27.06.2016).
В известном решении не исключено заклинивание поршня в сепараторе клапана, загрязнение уплотнений штока клапана, а также раскручивание гайки крепления поршня.
Задача полезной модели состоит в повышении эксплуатационных характеристик клапана.
Названная задача обеспечена техническим результатом, связанным с повышением надежности и безопасности работы клапана, путем предотвращения заклинивания поршня в сепараторе и придания ему плавного хода, а также предотвращения раскручивания во время работы фиксирующей поршень на штоке гайки.
Технический результат достигнут в полезной модели с помощью следующих признаков.
Также как в ближайшем аналоге запорно-регулирующий клапан осевого потока содержит корпус с входным и выходным патрубками и с размещенным внутри него обтекателем, при этом между корпусом и обтекателем образован кольцевой канал. Выходная часть упомянутого кольцевого канала перекрыта сепаратором. Внутри сепаратора размещен выполненный с возможностью осевого перемещения поршень. Последний закреплен на штоке зубчато-реечной передачи, расположенном в направляющей втулке, и находится в косозубом зацеплении со шпинделем.
В отличие от ближайшего аналога с внутренней стороны сепаратора установлено антифрикционное кольцо, что обеспечивает снижение трения между сепаратором и поршнем.
Также на штоке, со стороны входного патрубка клапана, и в направляющей втулке, со стороны выходного патрубка клапана, установлены очистительные кольца, что обеспечивает очистку трущихся поверхностей кинематической пары шток-направляющая втулка и способствует плавному ходу поршня.
Поршень закреплен на штоке посредством конической гайки и фиксирующих винтов, взаимодействующих с поршнем и заглубленных в эту гайку, что повышает надежность работы клапана путем предотвращения самопроизвольного раскручивания этой гайки при перемещении поршня во время работы клапана.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан осевой разрез части клапана в открытом положении; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 4 - вид В на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1 (укрупнено).
Изображенный на фиг. 1 запорно-регулирующий клапан осевого потока выполнен литой конструкции сложной формы с внутренним обтекателем яйцеобразной формы, позволяющим снизить газодинамическое сопротивление клапана. Между корпусом 1 клапана и обтекателем 2 образован кольцевой канал для прохода газа. В полости обтекателя расположена зубчато-реечная передача для линейного перемещения поршня 3 внутри сепаратора 4. Внутренняя поверхность корпуса 1 клапана имеет сложную криволинейную конфигурацию для создания турбулентного пограничного слоя, который позволяет газу обтекать поверхность с резкими изгибами без срыва потока и дополнительно позволяет снизить газодинамическое сопротивление. Благодаря тому, что все поверхности внутри клапана имеют плавную обтекаемую форму, не происходит резкого падения давления за элементами, находящимися на пути потока газа и все отверстия сепаратора пропускают равное количество газа. Как результат, клапан имеет низкую шумовую характеристику и низкую сопротивляемость входящему потоку газа, а также возможность регулирования потока газа по линейной или равнопроцентной зависимости от хода поршня.
Зубчато-реечная передача состоит из шпинделя 5 и штока 6, на которых выполнены косые зубья, для преобразования вертикального движения шпинделя в осевое перемещение штока. Шток 5 выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющей втулке 8 и жестко связан с поршнем 3 с помощью конической гайки 7.
Поршень 3 центрируется внутри сепаратора 4 своей наружной поверхностью, но для лучшего центрирования и большего срока службы пары поршень-сепаратор использовано специальное кольцо 9 (фиг. 3), выполненное из антифрикционного материала на основе ПТФЭ (политетрафторэтилена). Это кольцо перераспределяет нагрузку на поршень 3, благодаря чему поршень имеет плавный ход и исключается возможность его заклинивания в сепараторе 4.
Для обеспечения плавного хода поршня и защиты манжетных уплотнений 10 штока 6, на штоке и в направляющей втулке 8 штока установлены очистительные кольца 11 (фиг. 2) и 12 (фиг. 4) соответственно, что обеспечивает очистку и сохранность трущихся поверхностей кинематической пары шток-направляющая втулка. В направляющей втулке 8 очистительное кольцо 12 установлено со стороны выходного патрубка 13 клапана. На штоке 6 очистительное кольцо 11 установлено со стороны входного патрубка 14 клапана.
Каждое очистительное кольцо выполнено из материала на основе ПТФЭ (политетрафторэтилена) с металлической вставкой, предназначенной для плотного прижатия очистительной грани кольца к очищаемой поверхности. При работе, очистительное кольцо взаимодействует с рабочими поверхностями штока и направляющей втулки, очищая эти поверхности без их повреждения от песка, мелкой пыли и воды. Сепаратор 4 имеет множество цилиндрических отверстий, оси которых расположены перпендикулярно поверхности поршня 3. В зависимости от положения поршня меняется количество открытых отверстий в сепараторе 4. Когда поршень 3 находится в крайнем правом положении отверстия сепаратора 4 перекрыты и, следовательно, течение газа через клапан отсутствует. Когда поршень 3 перемещен в противоположную сторону, отверстия сепаратора 4 для прохода газа открыты, и, следовательно, клапан имеет максимальную пропускную способность. В зависимости от требуемых условий эксплуатации и заданных характеристик пропускной способности клапана возможна установка разных сепараторов 4, отличающихся друг от друга размерами, формой и расположением отверстий.
Коническая гайка 7 крепления поршня 3 зафиксирована от произвольного раскручивания при работе клапана внутренними винтами 15 (фиг. 5).
Все элементы клапана, подверженные износу, являются быстросъемными и легкозаменяемыми.