РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН

Предложение касается полезной модели как объекта промышленной собственности, относится к регулирующей арматуре и может быть использовано в нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности.
Известны регулирующие клапаны, в которых регулирование потока среды в трубопроводе осуществляется путем поступательного перемещения затвора относительно седла (1).
Недостатком таких клапанов является то, что дроссельная пара (затвор-седло) не может противостоять эрозии и вибрации, возникающих в результате кавитации, свойственной клапанам, работающим при высоких статических давлениях. Кавитации можно избежать путем последовательной установки на трубопроводе двух и более клапанов, т.к. каждый из них принимает на себя часть общего перепада давления (2 стр.222). Однако, такое решение экономически нецелесообразно.
Более эффективный метод применен в устройстве (3), где снижение перепада давления достигается путем установки диффузора за входным патрубком, но такое решение значительно увеличивает габариты и массу клапана. Кроме того, захлопывание каверн происходит в самом диффузоре, разрушая выходной тракт.
Наиболее близким из известных по технической сущности является клапан, принятый за прототип (4), в котором на цилиндрической поверхности седла выполнена винтовая канавка. Жидкость из канавки поступает в зазор между затвором и седлом и сталкивается с осевым потоком. Происходит турбулизация потока и его закручивание. Энергия рассеивается по тракту потока до запорных кромок, что снижает вероятность кавитации.
Однако, перепад давлений на седле остается достаточно высоким, и зона разрушения каверн смещается к выходному патрубку.
Целью данного технического решения является повышение надежности работы клапана путем противостояния кавитационному разрушению.
Этот технический результат достигается тем, что выходной фланец выполнен в виде канала с дросселем на входе с диаметром, меньшим или равным половине диаметра входного канала, с центральным (телесным) углом α 100°...180° и диаметром выхода D равным 1,5...5 диаметрам входа d. Кроме того, дроссель может быть выполнен в виде втулки с отверстиями, суммарная площадь которых меньше или равна четверти площади сечения входного канала.
В результате анализа технической и патентной информации в данной области техники не обнаружено технических решений, которые обладали бы
признаками, отличающими заявленное техническое решение от прототипа (4), т.е. заявляемый объект отвечает признаку "новизна".
Заявляемая полезная модель является "промышленно полезной", что подтверждается нижеследующим описанием со ссылками на чертеж, где:
на фиг.1 показан продольный разрез клапана,
на фиг.2 - вариант выполнения дросселя.
Регулирующий клапан содержит корпус 1, с входным 2 и выходным 3 фланцами, затвор 4 и седло 5. Диаметр d входного канала 6 соответствует условному диаметру dy клапана. Выходной фланец выполнен в виде канала 7 с дросселем 8 на входе, с площадью проходного сечения меньше или равной четверти площади входного канала 6. Центральный (телесный) угол α выходного канала составляет 100°...180°, а диаметр выхода D равен 1,5...5 диаметра входа d. Причем дроссель 8 может быть выполнен в виде втулки с отверстиями 11, суммарная площадь которых меньше или равна четверти площади сечения входного канала.
Затвор 4 при помощи штока 9 соединен с приводом (не показан) возвратно - поступательного движения. Шток 9 проходит через сальник 10, установленный в корпусе 1.
Клапан работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала на привод, последний, через шток 9, перемещает затвор 4 относительно седла 5, изменяя его проходное сечение. Благодаря наличию дросселя 8 в выходном канале 7 перепад давления на седле снижается, исключая вероятность кавитации. Проходя через дроссель 8, рабочая среда дросселируется, скорость потока значительно увеличивается, давление уменьшается до величины упругости насыщенных паров жидкости или ниже и в потоке образуются каверны. Благодаря центральному углу α клапана 7, выполненному в пределах 100°...180°, происходит резкое расширение потока и каверны разрушаются в центральной части канала 7, вдали от стенок. Кроме того, происходит дальнейшее снижение давления на выходе из клапана.
Благодаря такой конструкции по мере удаления среды от седла снижается перепад давления на запорном органе, каверны разрушаются в центральной зоне выходного канала, предотвращая выходной тракт от разрушения, снижая шум и вибрацию клапана.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство СССР №256450 кл. F 16 К 25/04 1970 г.
2. Авторское свидетельство СССР №426100 кл. F 16 K 27/03 1974 г.
3. «Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа»
Справочное пособие под ред. Ю.М.Котелевского, М, Недра, 1976 г., стр.223 рис.IX.20 - прототип.