СПОСОБ РАБОТЫ КЛАПАНА
MODE OF VALVE OPERATION

Изобретение относится к запорной арматуре и может быть использовано в теплоэнергетике и машиностроении.
Известен способ работы клапана, включающий отпирание термочувствительным элементом запорного органа и открывание его посредством упругого элемента для слива теплоносителя, достигшего определенной температуры (SU 33774 A1, МПК F16K 17/38, 1933) [1].
Недостатками данного способа являются:
- низкая надежность устройства, реализующего способ, поскольку неизбежные отложения на термочувствительном элементе ухудшают теплопроводность, и податливость этого элемента, что приводит к нарушению его работы;
- увеличенное сопротивление току жидкости из-за размещения термочувствительного элемента непосредственно в теплоносителе;
- ограниченные функциональные возможности, обусловленные выполнением только одной функции.
Известен способ работы клапана, включающий перемещение запорного органа относительно седла посредством буфера и эластичной мембраны, на которую воздействуют термочувствительной массой (SU 630515 A1, МПК F16K, 17/38, 1978) [2].
Недостатки этого способа такие же, как и у предыдущего аналога.
Прототипом является способ работы клапана, включающий перемещение запорного органа вдоль оси седла посредством упругого элемента, управляемого термочувствительным элементом, реагирующим на изменение температуры текучей среды, омывающей его (SU 943460 A1, МПК F16K, 17/38, 1982) [3].
Недостатками прототипа являются:
- низкая надежность устройства, реализующего способ, из-за изменения теплопроводности термочувствительного элемента вследствие возникающих отложений из теплоносителя;
- влияние колебаний параметров текучей среды на работу клапана, например изменение скоростного напора или давления от гидроударов;
- ограниченные функциональные возможности, обусловленные выполнением только одной функции;
- увеличенное сопротивление току жидкости из-за размещения термочувствительного элемента непосредственно в теплоносителе.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности и расширение функциональных возможностей, а также уменьшение сопротивления току текучей среды.
Задача решается тем, что в способе работы клапана, включающем перемещение запорного органа вдоль оси седла посредством упругого элемента, управляемого термочувствительным элементом, реагирующим на изменение температуры текучей среды, заключенной в оболочку, упругий элемент предварительно деформируют, прижимают запорный орган к седлу, а на термочувствительный элемент воздействуют тепловым потоком, проходящим через оболочку от среды.
На упругий элемент воздействуют перепадом давлений между средами, находящимися по разные стороны оболочки.
Термочувствительный элемент выполняют в виде стержня, один конец которого фиксируют. Перемещение запорного органа производят под углом к оси седла. Перемещение запорного органа под углом к оси седла ограничивают. Перемещение конца термочувствительного элемента ограничивают в одну сторону.
Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения и оказывающие такое же, как и они, влияние на технический результат, состоящий в повышении надежности и расширении функциональных возможностей.
Сущность изобретения отражают операции:
- упругий элемент предварительно деформируют, прижимают запорный орган к седлу, а на термочувствительный элемент воздействуют тепловым потоком, проходящим через оболочку от среды;
- на упругий элемент воздействуют перепадом давлений между средами, находящимися по разные стороны оболочки;
- термочувствительный элемент выполняют в виде стержня, один конец которого фиксируют;
- перемещение запорного органа производят под углом к оси седла;
- перемещение конца термочувствительного элемента ограничивают в одну сторону;
- перемещение запорного органа под углом к оси седла ограничивают.
Предварительное деформирование упругого элемента, прижимание запорного органа к седлу и воздействие на термочувствительный элемент тепловым потоком, проходящим через оболочку от среды, позволяет повысить надежность работы клапана, реализующего способ. За счет предварительной деформации запорный орган прижимается и удерживается в седле с некоторым усилием, позволяющим скомпенсировать колебания параметров текучей среды. Воздействие на термочувствительный элемент тепловым потоком также повышает надежность, поскольку позволяет вынести элементы клапанного устройства (за исключением запорного органа) за пределы оболочки, в которой находится текучая среда, предотвращая нежелательное влияние последней на эти элементы. Кроме того, при этом уменьшается сопротивление току жидкости, снижаются требования на ограничение размеров этих элементов, вызываемые имеющимися габаритами оболочки (например, трубы). Это относится, в том числе, и к термочувствительному элементу, поскольку тепловой поток можно снимать со значительно большей поверхности.
Воздействие на упругий элемент перепадом давлений между средами, находящимися по разные стороны оболочки, расширяет функциональные возможности, так как управлять клапаном можно не только температурой текучей среды, но и перепадом давлений.
Выполнение термочувствительного элемента в виде стержня, один конец которого фиксируют, повышает надежность работы, поскольку при этом не происходит ложных срабатываний клапана даже при возникновении очень значительных давлений в текучей среде. Срабатывание клапана в этом случае происходит только от изменения температуры.
Перемещение запорного органа под углом к оси седла расширяет функциональные возможности, так как позволяет управлять работой клапана даже при большой разнице давлений, действующих на него с внутренней и внешней сторон.
Ограничение перемещения конца термочувствительного элемента в одну сторону расширяет функциональные возможности в связи с тем, что в случае надобности клапан срабатывает или только на повышение, или только на понижение температуры.
Ограничение перемещения запорного органа под углом к оси седла дает возможность расширить функциональные возможности и повысить надежность работы вследствие того, что в случае необходимости клапан работает или только на понижение давления, или только на повышение.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена реализующая способ схема клапана в исходном (закрытом) состоянии.
На фиг.2 изображена схема клапана при снижении температуры среды ниже допустимого уровня.
На фиг.3 изображена схема клапана при воздействии на него перепадом давлений между средами, находящимися по разные стороны его корпуса.
На фиг.4 изображена схема клапана в закрытом положении с зафиксированным концом термочувствительного элемента.
На фиг.5 изображена схема клапана с зафиксированным концом термочувствительного элемента при повышении температуры текучей среды.
На фиг.6 изображена схема клапана с ограниченным перемещением запорного органа.
Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, между которыми установлен запорный орган 4, связанный рычагом 5 с упругим элементом 6, на котором закреплен термочувствительный элемент 7, имеющий возможность взаимодействия с ограничителем 8. Корпус может иметь термоизолирующий колпак 9 и упор 10, а патрубок 3 - седло 11.
Способ реализуют следующим образом.
Упругий элемент (мембрану) 6 предварительно деформируют путем установки, например, термочувствительного элемента (стержня) 7 за ограничитель 8 и прижимают тем самым посредством рычага 5 (который тоже может быть упругим) запорный орган 4 к седлу 11 (фиг.1). Воздействуют на термочувствительный элемент 7 тепловым потоком, проходящим через оболочку (мембрану, корпус) от среды, например от теплоносителя, находящегося в корпусе 1. При необходимости с помощью колпака 9 уменьшают воздействие температуры окружающей среды на термочувствительный элемент 7. При уменьшении температуры теплоносителя величина теплового потока снижается, и, следовательно, уменьшается температура термочувствительного элемента, в результате чего он укорачивается и, в конце концов, освобождается ограничителем 8. Под действием упругой силы элемента 6 запорный орган 4 отходит от седла 11, способствуя перетеканию жидкости из входного патрубка 2 в выходной патрубок 3 (фиг.2).
Воздействуют на упругий элемент перепадом давлений между средами, находящимися по разные стороны корпуса 1 (фиг.3). Например, при повышении давления окружающей среды мембрана 6 прогибается относительного исходного положения (на чертеже показано пунктирной линией), в результате чего запорный орган 4 смещается относительно отверстия выходного патрубка 3, обеспечивая перетекание жидкости или газа между патрубками. Перемещение запорного органа производят под углом (в данном случае 90°) к оси патрубка 3 (седла), что позволяет выдерживать большую разность давлений текучей среды в патрубках 2 и 3. Если давление окружающей среды окажется меньше, чем в корпусе 1, то мембрана выгнется вверх, увлекая за собой запорный орган 4, благодаря чему текучая среда станет перетекать между входным и выходным патрубками.
Если необходимо осуществить перепускание текучей среды из одного патрубка в другой только под действием температуры, то фиксируют один конец термочувствительного элемента 7, который выполняют в виде стержня (фиг.4). При этом в случае повышения температуры стержень удлиняется и прогибает мембрану вниз, смещая одновременно запорный орган 4 (фиг.5). При уменьшении температуры запорный орган будет скользить вверх, освобождая отверстие патрубка 3.
Перемещение конца термочувствительного элемента 7 ограничивают в одну сторону, например, путем соприкосновения торца стержня с ограничителем 8. Тогда при повышении температуры стержень будет удлиняться и прогибать мембрану, опуская запорный орган 4 и приоткрывая отверстие патрубка 3. При понижении температуры стержень будет просто укорачиваться, не вызывая перемещения запорного органа.
Для обеспечения работы клапана, например, только при понижении давления внутри корпуса 1, ограничивают упором 10 перемещение запорного органа 4 под углом к оси седла (фиг.6). Тогда при повышении давления текучей среды внутри корпуса клапан останется закрытым благодаря противодействию упора 10 перемещению запорного органа 4 вверх.
Внедрение изобретения позволит изготавливать надежную запорную арматуру с расширенными функциональными возможностями.