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).
Известное решение не предохраняет клапан от возможного выброса скопившегося в нем газа в атмосферу в случае выхода из строя зубчато-реечной передачи между штоком и шпинделем.
Задача полезной модели состоит в повышении эксплуатационных характеристик клапана.
Названная задача обеспечена техническим результатом, связанным с повышением надежности и безопасности работы клапана, путем предотвращения его разгерметизации, а также уменьшением износа зубчато-реечной передачи и трущейся пары втулка-шток.
Технический результат достигнут в полезной модели с помощью следующих признаков.
Также как в ближайшем аналоге запорно-регулирующий клапан осевого потока содержит корпус и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованным между корпусом и обтекателем кольцевым каналом. Выходная часть упомянутого кольцевого канала перекрыта сепаратором, внутри которого размещен выполненный с возможностью осевого перемещения поршень. Последний закреплен на штоке зубчато-реечной передачи, а шток находится в косозубом зацеплении со шпинделем и размещен внутри направляющей втулки.
В отличие от ближайшего аналога на шпинделе выполнена кольцевая канавка, в которой установлено стопорное кольцо, а в корпусе соосно шпинделю расположена упорная втулка для этого кольца. Стопорное кольцо предотвращает вылет шпинделя из корпуса клапана при разрушении зубчато-реечной передачи и служит ограничителем хода шпинделя при работе.
Для удобства сборки указанное стопорное кольцо может быть выполнено разъемным из двух частей, соединенных крепежными элементами, но оно может быть выполнено и зацело со шпинделем клапана.
Клапан снабжен двумя опорно-направляющими кольцами для шпинделя, установленными в упорной втулке. На внутренней стороне этих опорно-направляющих колец расположены антифрикционные кольца, взаимодействующие со шпинделем.
С обоих концов штока расположены дополнительные антифрикционные кольца и манжетные уплотнения.
Указанные кольца предназначены для снижения износа трущихся деталей кинематических пар шпиндель-упорная втулка и шток-направляющая втулка.
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 - разрез Б-Б на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 4 - вид В на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 6 - вид Д 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 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 сопротивляемость входящему потоку газа, а также обеспечивает 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 6 жестко связан с поршнем 3 с помощью конической гайки 7. Шпиндель 5 выполнен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости в упорной втулке 8. Шток 5 выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющей втулке 9.
Для повышения надежности и плавности перемещения шпиндель 5 установлен в упорной втулке 8. Также для увеличения выдерживаемой радиальной нагрузки между шпинделем 5 и упорной втулкой 8 установлены опорно-направляющие кольца 10, внутри которых расположены кольца 11, выполненные из антифрикционного материала (фиг. 2, 4). Благодаря этому повышена надежность работы уплотнений 18 шпинделя 5, а также исключена возможность образования адгезионных связей между соответствующими деталями клапана с последующим их разрушением.
Управляющий привод присоединен непосредственно к корпусу 1 клапана без переходных шайб и втулок. Поскольку внутри клапана создается высокое давление, в случае аварийной поломки зубьев реечной передачи шпиндель 5 может под давлением газа быть вытолкнут из корпуса клапана. Чтобы не допустить разгерметизацию внутренней полости клапана, которая может привести к утечке газа в атмосферу, использовано специальное стопорное кольцо 12 (фиг. 2), состоящее из двух частей 13 и 14, которые установлены в канавке шпинделя 5 и дополнительно зафиксированы стопорными винтами 15 (фиг. 3). Благодаря чему полностью исключена возможность выталкивания шпинделя 5.
Для снижения потерь на трение шток 6 покрыт смазкой и имеет с обоих концов кольца 16, выполненные из антифрикционного материала. Для исключения возможности попадания газа во внутреннюю полость направляющей втулки за кольцами 16 установлены уплотнения 17 манжетного типа (фиг. 5, 6). Уплотнения манжетного типа необходимы для предотвращения попадания газа во внутреннюю полость направляющей втулки штока клапана и сохранения условий работы зубчато-реечной передачи клапана. Благодаря этим элементам и смазке значительно уменьшен износ зубчато-реечной передачи, а также трущейся пары: внутренняя поверхность втулки 9 - наружная поверхность штока 6.
Все элементы клапана, подверженные износу, являются быстросъемными и легкозаменяемыми.