Осевая регулирующая арматура
AXIAL CONTROL VALVE

[01] Область техники
[02] Изобретение относится к осевой трубопроводной регулирующей арматуре, предназначенной для 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 является смесительное устройство с функцией регулирования, раскрытое в патенте США US3548875, 22.12.1970.
[05] Устройство содержит корпус с входными отверстиями для подачи горячей и холодной воды и радиальным (по отношению к оси потока) выходным отверстием. При этом указанное устройство имеет регулирующий элемент с перфорированными отверстиями, установленный внутри корпуса с возможностью поступательного перемещения и вращения с целью регулирования расхода входных потоков горячей и холодной воды.
[06] Указанный аналог не может быть использован в качестве трубопроводной регулирующей арматуры. При этом он имеет ряд недостатков, связанных с низкой надежностью, точностью регулирования, сложностью конструкции и технологией изготовления.
[07] Раскрытие сущности изобретения
[08] Техническими проблемами, на решение которых направлено заявленное изобретение, 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, и большие потери давления.
[09] Технический результат изобретения заключается в повышении точности регулирования, снижении необходимой мощности для регулирования, уменьшении потерь давления в арматуре, упрощении конструкции, снижении износа элементов, уменьшении массогабаритных характеристик, а также повышении надежности работы и срока службы оборудования
[010] Указанный технический результат достигается в изобретении за счет того, что регулирующая арматура содержит прямолинейный трубчатый корпус с входным и выходным патрубками и радиальным отверстием, и регулирующее устройство с вращающимся регулирующим элементом. При этом регулирующее устройство, включает: полый корпус 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 регулирующего устройства с возможностью прохождения через ее полость среды и вращения относительно оси корпуса регулирующего устройства, 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 регулирующего устройства; и приводной элемент для вращения гильзы, размещенный в радиальном отверстии трубчатого корпуса. При это корпус 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 регулирующего устройства выполнены в его второй области.
[011] Кроме того, для достижения технического результата предусмотрены частные варианты реализации изобретения, согласно которым:
[012] - вторая область корпуса регулирующего устройства выполнена сужающейся;
[013] - в стенке трубчатого корпуса с внутренней стороны в месте расположения второй области корпуса регулирующего устройства выполнено углубление;
[014] - гильза прилегает к стенке корпуса регулирующего устройства, при этом между гильзой и корпусом размещены узлы уплотнений и подшипники скольжения;
[015] - в закрытой торцевой части гильзы выполнен разгрузочный канал или отверстия для выравнивания давления;
[016] - приводной элемент связан с гильзой посредством зубчатой передачи;
[017] - корпус выполнен цельным.
[018] В отличие от известных аналогов с вращающимися запорными элементами в рассматриваемой конструкции использована полая гильза, вращающаяся относительно оси потока, что снижает мощность привода. 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. Кроме того, конструкция устройства является простой в изготовлении и обслуживании, и имеет меньшие массогабаритные размеры.
[019] Краткое описание чертежей
[020] Изобретение поясняется фигурой, на которой показан схематичный вид заявленной арматуры в разрезе.
[021] Элементы конструкции обозначены следующими позициями:
1 - корпус,
2 - входной патрубок корпуса,
3 - выходной патрубок корпуса,
4 - радиальное отверстие корпуса,
5 - углубление в стенке корпуса,
6 - регулирующее устройство,
7 - корпус регулирующего устройства,
7a - первая область корпуса регулирующего устройства,
7b - вторая область корпуса регулирующего устройства,
8 - радиальные отверстия корпуса регулирующего устройства,
9 - гильза,
10 - радиальные отверстия гильзы
11 - разгрузочный канал (или отверстия) гильзы,
12 - приводной элемент гильзы,
13 - узел уплотнений и подшипников скольжения.
[022] Осуществление изобретения
[023] Заявленное устройство представляет собой осевую регулирующую арматуру вращательного действия.
[024] Арматура включает трубчатый корпус (1) и размещенное в нем регулирующее устройство (6).
[025] 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) выполнено радиальное отверстие (4) для передачи движения регулирующему устройству (6). Корпус (1), предпочтительно, выполняется цельным, что обеспечивает повышение надежности и упрощает сборку устройства. При этом возможно также выполнение корпуса сборной конструкции.
[026] Регулирующее устройство (6) включает корпус (7) регулирующего устройства, гильзу (9) и приводной элемент (12).
[027] Корпус (7) регулирующего устройства выполнен в виде полого элемента, установленного коаксиально внутри трубчатого корпуса (1) арматуры. При этом корпус (7) регулирующего устройства 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. При этом указанный корпус (7), предпочтительно состоит из двух областей: первой области (7a), 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) регулирующего устройства выполнены радиальные отверстия (8). Таким образом, зазор между трубчатым корпусом (1) и корпусом (7) регулирующего устройства во второй области (7b) образует канал для прохождения среды. Для формирования указанного зазора вторая область (7b) корпуса (7) регулирующего устройства может быть выполнена сужающейся (конической), при этом в стенке трубчатого корпуса (1) может быть дополнительно выполнено углубление (5) формирующее канал для прохождения и выхода среды. Углубление (5) может иметь, например, сферический или любой другой профиль.
[028] Гильза (9) выполнена в виде полого элемента, установленного коаксиально внутри корпуса (7) регулирующего устройства. При этом гильза (9), так же как и корпус (7) 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.
[029] Внешняя поверхность гильза (9) прилегает к стенке корпуса (7) регулирующего устройства, при этом между ними размещен узел уплотнений и подшипников скольжения (13) для герметизации радиального отверстия (4) корпуса (1) и обеспечения возможности вращения гильзы (9) в корпусе (7) регулирующего устройства относительно его оси. Узел уплотнений и подшипников скольжения (13) может включать в себя отдельные уплотнения и подшипники или единый корпус уплотнений и подшипников.
[030] Гильза в месте контакта со второй областью (7b) корпуса (7) регулирующего устройства также имеет радиальные отверстия (10) для выхода среды, которые имеют возможность совмещения с радиальными отверстиями (8) корпуса (7) 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.
[031] В закрытой торцевой части гильзы (9) предпочтительно, выполнен разгрузочный канал или отверстия (11), обеспечивающие выравнивание давления при регулировании потока среды.
[032] Приводной элемент (12) установлен в радиальном отверстии (4) корпуса (1) для передачи вращательного движения гильзе (9). Указанный элемент, в частности, может представлять собой зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым участком, выполненным на внешней части гильзы. Могут использоваться и другие известные механизмы для передачи вращательного движения. Приводной элемент (12) может приводиться в движение за счет ручного и других видов исполнительных механизмов.
[033] Заявленная арматура работает следующим образом.
[034] В открытом положении радиальные отверстия (10) гильзы (9) полностью совмещены с радиальными отверстиями (8) корпуса регулирующего устройства (7) и перекачиваемая среда проходит от входного патрубка (2), через полость гильзы (9), радиальные отверстия (10) и (8) и канал, образованный зазором между второй областью (7a) корпуса (7) регулирующего устройства, к выходному патрубку (3).
[035] При включении исполнительного механизма приводной элемент (12) поворачивает гильзу (9) относительно корпуса (7) и проходное сечение начинает уменьшаться, регулируя расход рабочей среды. В закрытом положении радиальные отверстия (10) и (8) закрываются полностью стенками гильзы (8) или корпуса (7), что приводит к перекрытию потока рабочей среды. При этом узел (13) препятствует утечке среды через радиальное отверстие (4) и поверхности контакта гильзы (9) с корпусом (7) регулирующего устройства. При возникновении избыточного давления, обеспечивается его выравнивание через разгрузочный канал (11).
[036] Предложенная конструкция обладает следующими преимуществами:
[037] - упрощается конструкция за счет упрощения формы корпуса и других элементов;
[038] - снижаются массогабаритные размеры;
[039] - упрощается сборка и эксплуатация арматуры за счет простой формы корпуса;
[040] - 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.
[041] - увеличивается точность регулирования, уменьшается мощность при регулировании за счет обтекаемых внутренних форм, разгруженного регулирующего устройства и использования в качестве регулирующего элемента вращающейся гильзы, приводимой в движение через радиальное отверстие без использования шпинделей и других дополнительных элементов.