ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ ДИСКОВЫЙ ДРОССЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности, к трубопроводной арматуре высокого давления и может быть использована для плавного снижения давления рабочей среды в различных технологических процессах на АЭС, ТЭЦ и нефтехимического производства.
Известно устройство для регулирования рабочей среды по а.с. 987257 по кл. F16K 39/00, опубл. 07.01.83, содержащее установленное в корпусе неподвижное седло, связанный со шпинделем и постоянно контактирующий с седлом запорно-регулирующий орган, разгрузочное устройство, включающее цилиндр, выполненный в запорно-регулирующем органе, с поршнем, установленным с возможностью взаимодействия через звено, понижающее трение, с неподвижным седлом. Связь запорно-регулирующего органа со шпинделем выполнена в виде промежуточного тела с центральным отверстием для взаимодействия со шпинделем и периферийными поверхностями для взаимодействия с запорно-регулирующим органом.
Недостатком известного устройства является его недостаточная надежность и недолговечность. Это объясняется тем, что затвор клапана имеет только одну ступень дросселирования при больших перепадах давления, поэтому возникают вибрация и шум в связи с импульсами, создаваемыми турбулентным потоком среды, а также эрозионное разрушение корпуса.
Прототипом, наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков, является разгруженный дисковый регулирующий клапан по патенту RU 2285183 С2, МПК F16K 39/04 (2006.01), F16K 3/08 (2006.01), опубл. 2006.10.10. Клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, дисковый затвор с дросселирующими окнами, образованный
седлом и золотником, связанным через шпиндель с приводом, и промежуточную полость. В дисковом затворе-седле и золотнике выполнены две пары симметричных дросселирующих окон, причем промежуточная полость одной парой симметричных дросселирующих окон соединена с входным каналом, а другой парой симметричных окон - с выходным каналом.
Недостатком известного клапана является недостаточная надежность клапана и его недолговечность. Это объясняется тем, что клапан имеет только две ступени дросселирования и расположены они на одном диске золотника, что снижает максимальную пропускную способность рабочей среды и для ее увеличения требуется увеличение габаритов клапана, что значительно увеличивает его вес.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения надежности и долговечности работы клапана за счет обеспечения работы регулирующего дискового клапана с разгрузкой в режиме срабатывания давления равному входному.
Для достижения указанного технического результата в запорно-регулирующем дисковом дроссельном клапане, включающем корпус с напорной и сливной полостями, дисковый затвор с дросселирующими окнами, образованный седлом и золотником, согласно предлагаемому техническому решению, за дросселирующими окнами дискового затвора расположен набор дроссельных ступеней, выполненных в виде установленных последовательно дроссельных решеток, встроенных в единую жесткую конструкцию с седлом. Седло клапана может быть снабжено дополнительными решетками, расположенными на участке начального открытия окон седла. Золотник и седло с решетками выполнены из эрозионностойкого материала.
Отличительными признаками предлагаемого клапана от указанного выше известного, наиболее близкого к нему по совокупности существенных признаков является то, что за дросселирующими окнами дискового затвора расположен набор дроссельных ступеней, выполненных в виде установленных последовательно дроссельных решеток, встроенных в единую жесткую
конструкцию с седлом. Седло клапана может быть снабжено дополнительными решетками, расположенными на участке начального открытия окон седла Золотник и седло с решетками выполнены из эрозионностойкого материала.
Благодаря наличию этих признаков повышается надежность и долговечность работы клапана.
Расположение дроссельных решеток непосредственно за регулирующим органом создает дополнительное сопротивление для рабочей среды, что ступенчато снижает давление среды. При максимальном расходе наличие решеток обеспечивает падение давления на каждом сопротивлении, не превышающем половины входного давления.
Выполнение седла и решеток в виде единой жесткой конструкции при больших перепадах давления, например, 100 атмосфер и более, сохраняет плоскостность и обеспечивает герметичность затвора, что повышает надежность и долговечность работы клапана.
Наличие дополнительных решеток, расположенных на участке начального открытия окон седла, что составляет 1/3 рабочего диапазона, дает возможность иметь дополнительное сопротивление, в результате чего осуществляется плавное падение давления рабочей среды, что повышает надежность работы клапана и его долговечность.
Выполнение золотника и седла с решетками из эрозионностойкого материала, например, нержавеющей стали, повышает надежность и долговечность работы клапана, так как такой материал не подвергается эрозии и быстрому износу.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами:
- на фиг.1 схематично показан общий вид запорно-регулирующего дискового дроссельного клапана в разрезе;
- на фиг.2 показано расположение дополнительных решеток, расположенных на участке начального открытия окон седла;
- на фиг.3 показано седло в разрезе по А-А.
Предлагаемый клапан содержит корпус 1 (фиг.1), напорную 2 и сливную 3 полости, неподвижное седло 4, жестко зафиксированное в эрозионно-стойком стакане 5, поворотный дисковый золотник 6 с вырезами. Седло 4 снабжено профилированными дросселирующими окнами 7 для прохождения регулируемой среды. Между поверхностями седла 4 и золотника 6 образована промежуточная камера 8. В седле 4 выполнены дроссельные решетки 9, например, две, представляющие собой единую жесткую конструкцию с седлом 4. В седле 4 образованы полости расширения 10 и 11. Седло 4 соединено с золотником 6 посредством упора 12, связанного с опорой 13. Золотник 6 имеет цилиндр 14, в котором расположен поршень 15 с уплотнением 16. На золотнике 6 установлена крышка-муфта 17 с пружиной, связанная со шпинделем 18, который через муфту 19 соединен с приводом 20. В верхней части корпуса 1 установлена крышка 21 с уплотнительными элементами. Седло 22 (фиг.2 и 3) клапана может быть снабжено дополнительными решетками 23, расположенными на участке начального открытия окон седла 22. Решетки 9, 23, седла 4, 22, золотник 6 выполнены из эрозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали марки 12Х18Н10.
Работа клапана.
Привод 20 через муфту 19 передает движение шпинделю 18, который вращает крышку-муфту 17 вместе с золотником 6. Золотник 6, вращаясь, открывает окна 7 неподвижного седла 4. Рабочая среда из напорной полости 2 проходит через открытую часть окон 7, при этом давление снижается на 20%-45% и попадает в полость расширения 10, затем проходит первую решетку, при этом давление снижается на 20%-45% относительно давления перед первой решеткой и попадает в полость расширения 11, затем проходит вторую решетку 9, при этом давление снижается на 20%-45% относительно давления перед второй решеткой, попадает в эрозионностойкий стакан 5 и выходит в сливную полость 3.
Работа клапана с дополнительными решетками 23, расположенными на участке начального открытия окон седла 22 аналогична работе вышеописанного клапана. Дополнительные решетки 23 создают дополнительное сопротивление, в результате чего осуществляется плавное падение давления рабочей среды.
Работа дроссельных решеток заключается в снижении перепада давления на каждом местном сопротивлении до приемлемых величин, при которых исключается вскипание воды и возникновение сверхзвуковых скоростей пара. Контактные трущиеся поверхности между золотником и седлом, имеющие промежуточную камеру, имеют незначительный износ в результате наличия разгрузки усилия прижатия золотника, которая составляет 99%-100%.
Таким образом, благодаря особенностям выполнения конструкции седла полезная модель позволяет обеспечить надежность работы клапана и его долговечность, при этом упрощается конструкция клапана, становится более легкой, уменьшаются вес, габариты клапана и его стоимость.