КЛАПАН

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к клапанам (дисковым затворам) и может найти применение в качестве запорно-регулирующей арматуры во многих отраслях промышленности, например, в нефтяной, газовой, общей техники.
В настоящее время существует проблема герметизации соединения седло-диск в затворах различных конструкций, что объясняется тем, что перемещение диска осуществляется по радиусу относительно центра вращения диска до осуществления полного контакта (вхождения) уплотнительных поверхностей диска и седла корпуса, при этом, диск скользит (трётся) по уплотнительной поверхности седла, что связано с относительным износом уплотнения, возможными задирами и заклиниванием соединения, а как следствие, эрозии уплотнительных поверхностей и потерей герметичности.
Известны затворы фирмы «Adams, где седло корпуса выполнено со скосом с определённым углом наклона, а диск установлен эксцентрично по отношению к оси проходного сечения.
Недостатком этой конструкции является технологическая сложность получения профиля уплотнительных поверхностей для обеспечения их плоскостного прилегания и возможность заклинивания соединения седлодиск при закрытии.
Для открытия затвора требуется мощный привод. Образованные механические повреждения на уплотнительных поверхностях, приводят к больщим пропускам среды через затвор, что снижает надёжность работы арматуры.
Известен дисковый затвор по заявке Великобритании №1598477 от 1981 г. №7625, в котором в седле выполнена проточка для упругой деформации седла при контакте его с диском.
Недостатком этой конструкции является то, что диск, входя в контакт с седлом в начальный момент, деформирует упругую часть седла, сопровождая этот процесс больщими потерями на трение между диском и седлом, увеличивающимися в конечный момент закрытия. Необходимость
Itoiinmiji/in,.A,E 5  I
подбора специальных материалов, геометрии деформируемой части седла, значительные усилия для управления клапаном, а также циклические нагружения деформируемой части седла - всё это снижает надёжность работы такого затвора.
Наиболее перспективной конструкцией являются регулирующий клапан (затвор) «Camflex (США), Bulletin №384(Е), Mansoneilan, в котором эксцентрично установленный диск относительно оси проходного сечения корпуса, подводится к уплотнительной поверхности седла (без скольжения), при этом, сначала контактирует с седлом нижняя кромка уплотнительной поверхности диска, а затем, за счёт максимального усилия привода и упругости (упругих деформаций) рычагов диска, происходит прижатие верхней части уплотнительной поверхности диска к уплотнительной поверхности седла, исключая, таким образом, проскальзывание уплотнительных поверхностей относительно друг друга.
Недостатком этой конструкции является необходимость иметь мощный привод, способный значительно деформировать рычаги диска, поворачивая его относительно нижней кромки уплотнительных поверхностей диск-седло и создавая достаточные удельные давления в уплотнении.
Следует также отметить чрезвычайно сложную систему монтажа узла затвора, связанную с необходимостью вхождения диска до контакта с седлом своей нижней кромкой, при котором должен обеспечиваться гарантированный зазор по остальной поверхности соединения диск-седло такой величины, чтобы усилие от упругих деформаций рычагов диска выбрал бы этот зазор с обеспечением герметичности.
Герметизация в такой конструкции выполнить сложно. Опыт эксплуатации таких клапанов показал, что уплотнительные поверхности подвержены сильной эрозии и, как следствие, наблюдался пропуск среды значительно превыщающий допустимые нормы. Ремонт или замена изнощенных деталей: седло, диск производились каждые 4-6 месяцев.
Целью настоящего изобретения является повыщение надёжности работы клапана и снижение мощности привода при обеспечении герметизации затвора.
Указанная цель достигается тем, что седло выполнено составным, состоящим из контактирующих между собой шаровых сегментов седла и втулки, герметизированных между собой и по корпусу с возможностью осевого перемещения с гарантированным зазором между седлом и ограничителем.
В науке и технике не обнаружены технические решения, включаюшие указанные признаки. В соответствии с этим предложенное техническое решение соответствует критерию «сушественные отличия.
На чертеже изображён общий вид клапана (затвора) в разрезе.
Клапан состоит из корпуса 1 с седлом 2, сферическая поверхность 3 которой герметизируется элементом 4 с ответной сферической поверхностью 5 втулки 6, которая герметизируется элементом 7 по корпусу 1, регулировочных шайб (кольца) 8, определяющих осевое положение седла 2 и втулки 6, ограничителя 9, положение которого фиксируется резьбовой кулачковой втулкой 10, регламентирующего угол поворота седла 2. Между ограничителем 9 и седлом 2 образован гарантированный зазор «а, определяющий диапазон изменения угла поворота седла 2, диска (рычага) 11, закреплённого на валу привода 12. Центр вращения диска 11 может быть выполнен со смещением (эксцентриситетом).
Работает клапан следующим образом.
В открытом положении клапана диск (рычаг) И повёрнут относительно вертикальной плоскости уплотнения седла 2 на некоторый заданный угол, обеспечивающий требуемый закон регулирования расхода рабочей среды. Рабочая среда, проходя через седло 2, обтекает диск 11 и выходит за клапан. Для перекрытия седла 2 и его герметизации осуществляется поворот диска 11 через вал привода 12. Диск 11 входит в контакт с уплотнительной поверхностью седла 2, при этом, благодаря подвижности (плавающего положения) седла 2 в любом направлении, последний самоцентрируется по уплотнительной поверхности диска 11 и при дальнейшем перемещении диска 11 до момента полного перекрытия прохода в седле 2, происходит самоуплотнение по всей уплотнительной поверхности с ограничением движения (фиксации) в соединении дискседло в положении «закрыто.
Это объясняется тем, что траектория движения диска 11 позволяет в начальцый момент контакта диска 11с седлом 2 повернуть седло 2 вовнутрь, а в конечный момент закрытия верхняя часть диска 11, воздействуя на верхнюю часть седла 2, поворачивает нижнюю часть седла навстречу к диску 11, замыкая усилие, действующее на седло 2, т.е., с одной стороны, диск 11 действуя на нижнюю половину седла 2, стремится повернуть седло 2 по часовой стрелке с другой - верхняя половина диска 11 упирается в верхнюю половину седла 2, поворачивая седло 2 против часовой стрелки, уравновешивая, таким образом, усилие, действующее на седло 2, фиксируя положение «закрыто.
Для исключения влияния отрицательного угла (заклинивания) между седлом 2 и диском 11 между ограничителем 9 и седлом 2 установлен гарантированный зазор «а, обеспечивающий работоспособность клапана в процессе открытия его и закрытия.
Другими словами, если при вхождении диска 11 в седло 2, последнее имеет наклон от вертикали по часовой стрелке, то диск 11 поворачивает седло 2 против часовой стрелки, а в процессе движения последних до положения «закрыто верхн51я половина седла 2 под воздействием контакта нижних частей диска 11 и седла 2, стремится прижаться к верхней половине диска 11.
Таким образом, обеспечивается практически идеальное самоцентрирование (самоустановка) уплотнительных поверхностей седла 2 и диска 11, не требующих больших усилий для создания герметичности в соединении седло-диск. Для компенсации неточности установки диска 11 в осевом направлении предусмотрен набор регулировочных шайб (кольцо) 8, регламентирующие осевое положение седла 2 и втулки 6.
Клапан (затвор) с составным (плавающим) седлом из контактирующих между собой шаровых сегментов седла и втулки, загерметизированных между собой и по корпусу позволит повысить надёжность его работы, упростит монтаж клапана и значительно снизит эксплуатационные расходы.