Регулирующий проходной клапан микрорасхода
MICRO FLOW CONTROL STRAIGHT VALVE

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.
Известен проходной клапан содержащий корпус с крышкой, между которыми установлена прокладка крышки, во внутреннем объеме корпуса размещено седло с уплотнением, вертикальный приводной шток. Данный клапан снабжен системой внутренней разгрузки, представляющей собой дополнительный внутренний клапан меньшего диаметра [Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза. Часть 1. Трубопроводная арматура: Учебное пособие. / В.Т. Новиков, Томский политехнический университет ун-т. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 292 с., страница 117 рис 3.25].
Недостатками данного клапана являются невозможность осуществления точного регулирования при малых расходах жидкости, недостаточная герметичность в полностью закрытом положении и возникновение кавитации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является клапан с плунжерным затвором со свободно устанавливаемым седлом [http://nporeg.ru/images/new_katalogi/Katalog-Reguliruyushchaya-armatura-NPO-Regulyator.pdf стр. 4-61]. Клапан с плунжерным затвором со свободно устанавливаемым седлом содержит входной и выходной патрубки, корпус с крышкой. Между корпусом и крышкой размещена прокладка крышки. Во внутреннем объеме корпуса размещено седло с уплотнением, которое контактирует с цилиндрическим сепаратором, имеющим отверстия на боковой поверхности. Для регулирования расхода в данный клапан снабжен вертикальным приводным штоком с плунжером. На шток насажена направляющая втулка и шевронный пакет.
Недостатками данного клапана являются невозможность осуществления точного регулирования при малых расходах жидкости, недостаточная герметичность в полностью закрытом положении и возникновение кавитации.
Задачей данного изобретения является создание регулирующего проходного клапана микрорасхода, позволяющего осуществлять точное регулирование расхода жидкости при малых его значениях, а также обладающего герметичностью в полностью закрытом положении и предотвращение возникновения кавитации.
Поставленная задача достигается тем, что в регулирующем проходном клапане микрорасхода, содержащем входной и выходной патрубки, корпус с крышкой, между которыми установлена прокладка крышки, во внутреннем объеме корпуса размещено седло с уплотнением, контактирующее с цилиндрическим сепаратором, имеющим отверстия на боковой поверхности, вертикальный приводной шток с плунжером причем на шток насажена направляющая втулка и шевронный пакет, в боковой поверхности сепаратора выполнены сообщающиеся в верхних частях с отверстиями в сепараторе две диаметрально расположенные прорези прямоугольной формы, большие стороны которых расположены вертикально, причем одна из прорезей закрыта с внешней стороны внутренней стенкой распределительной втулки, соосно размещенной между отверстием в корпусе и сепаратором и контактирующей нижним торцом с седлом, а вторая прорезь сообщается с выходным патрубком через прямоугольное окно в распределительной втулке, большая сторона которого расположена вертикально, плунжер выполнен цилиндроконическим, на нижнем конце конической части выполнена нижняя кольцевая выточка в которой размещена нижняя прокладка прямоугольной формы, контактирующая нижней поверхностью с шайбой, прижимаемой к плунжеру при помощи винта, а в зоне перехода с конической части в цилиндрическую выполнена верхняя выточка с верхней прямоугольной прокладкой, которая взаимодействует своей боковой поверхностью с внутренней поверхностью сепаратора в зоне размещения прорезей прямоугольной формы.
На фиг. 1 изображена схема регулирующего проходного клапана микрорасхода.
На фиг. 2 показано расположение окна 17 и прорези 14.
На фиг. 3 изображен вид А (2:1).
Регулирующий проходной клапан микрорасхода содержит входной 1 и выходной 2 патрубки, корпус 3 с крышкой 4, между которыми установлена прокладка крышки 5.
Во внутреннем объеме корпуса 3 размещено седло 6 с уплотнением 7, контактирующее с цилиндрическим сепаратором 8, имеющим отверстия 9 на боковой поверхности, вертикальный приводной шток 10 с плунжером 11. На 10 шток насажена направляющая втулка 12 и шевронный пакет 13.
На боковой поверхности сепаратора 8 выполнены сообщающиеся в верхних частях с отверстиями 9 две диаметрально расположенные прорези 14 и 15 прямоугольной формы, большие стороны которых расположены вертикально. Прорезь 15 закрыта с внешней стороны внутренней стенкой распределительной втулки 16, соосно размещенной между отверстием в корпусе 1 и сепаратором 8. Распределительная втулка 16 контактирует нижним торцом с седлом 6. Прорезь 14 сообщается с выходным патрубком 2 через прямоугольное окно 17 в распределительной втулке 16. Большая сторона окна 17 расположена вертикально.
Плунжер 11 выполнен цилиндроконическим. На нижнем конце конической части выполнена нижняя кольцевая выточка 18 в которой размещена нижняя прокладка 19 прямоугольной формы, контактирующая нижней поверхностью с шайбой 20, прижимаемой к плунжеру 11 при помощи винта 21. В зоне перехода с конической части плунжера 11 в цилиндрическую выполнена верхняя выточка 22 с верхней прямоугольной прокладкой 23, которая взаимодействует своей боковой поверхностью с внутренней поверхностью сепаратора 8 в зоне размещения прорезей 14 и 15 прямоугольной формы.
Регулирующий проходной клапан микрорасхода работает следующим образом.
В полностью закрытом положении шток 10 с плунжером 11 находятся в крайнем нижнем положении. Прорезь 14 прямоугольной формы закрыта. Нижняя прокладка 19 прямоугольной формы контактирует с поверхностью седла 6.
В полностью открытом положении шток 10 с плунжером 11 находятся в крайнем верхнем положении. Прорезь 14 прямоугольной формы полностью открыта. Жидкость движется из входного патрубка 1 проходит через отверстие в седле 6, обтекает коническую часть плунжера И, движется через прорезь 14 и прямоугольное окно 17 в распределительной втулке 16 в выходной патрубок 2.
В промежуточном положении шток 10 с плунжером 11 находятся в положении между крайним верхним и крайним нижним. Прорезь 14 прямоугольной формы частично открыта.
Процесс изменения расхода осуществляется путем вертикального перемещения шток 10 с плунжером 11, при котором происходит изменение проходного сечения прорези 14, через которую проходит жидкость.
Точное регулирование расхода жидкости при малых его значениях в предлагаемом изобретении достигается за счет того, что процесс изменения проходного сечения происходит путем перекрытия плунжером 11 прорези 14, большая сторона которой расположена вертикально. Это позволяет при вертикальном перемещении плунжера 11 открывать часть прорези, через которую проходит поток жидкости. Ограничение проходного сечения клапана размерами прорези 14 позволяет осуществлять регулирование расхода при малых его значениях (микрорасход).
Наличие двух диаметрально расположенных прорезей 14 и 15 прямоугольной формы объясняется технологией их выполнения. Кроме того в случае засорения или износа прорези 14 она может быть заменена прорезью 14 путем поворота сепаратора на 180°. Отверстия 9 также имеют технологическое назначение (необходимы для введения режущего инструмента при выполнении прорезей 14 и 15).
При работе клапана прорезь 15 постоянно закрыта с внешней стороны внутренней стенкой распределительной втулки 16, соосно размещенной между отверстием в корпусе 1 и сепаратором 8. В таком положении она защищена от износа и засорения.
Распределительная втулка 16 предназначена для точного расположения сепаратора 8, закрытия прорези 15 и осуществления протекания жидкости из прорези 14 в выходной патрубок 2. Назначение прямоугольного окна 17 в распределительной втулке 16 - предотвращение резкого расширения потока, приводящего к вихреобразованию и кавитации.
С целью обеспечения герметичности в закрытом положении распределительная втулка контактирует нижним торцом с седлом 6, а боковыми частями с сепаратором 8. Большая сторона окна 17 расположена вертикально это позволяет организовать вышеописанное течение жидкости при всех положениях плунжера.
Для точного регулирования расхода жидкости при малых его значениях плунжер 11 выполнен цилиндроконическим. Это обеспечивает плавное открытие отверстия в седле 6 на начальной фазе открытия клапана.
С целью повышения герметичности в закрытом положении на нижнем конце конической части плунжера 11 выполнена нижняя кольцевая выточка 18 в которой размещена нижняя прокладка 19 прямоугольной формы, контактирующая нижней поверхностью с шайбой 20, прижимаемой к плунжеру 11 при помощи винта 21.
Для повышения точности регулирования при малых значениях расхода и обеспечения герметичности в закрытом положении в зоне перехода с конической части плунжера 11 в цилиндрическую выполнена верхняя выточка 22 с верхней прямоугольной прокладкой 23, которая взаимодействует своей боковой поверхностью с внутренней поверхностью сепаратора 8 в зоне размещения прорезей 14 и 15 прямоугольной формы. Наличие прямоугольной прокладки 23 предотвращает также прорыв жидкости в прорезь 14 и в отверстия 9.
Предлагаемый регулирующий проходной клапан микрорасхода позволяет осуществлять точное регулирование расхода жидкости при малых его значениях, а также обладает герметичностью в полностью закрытом положении и предотвращает возникновения кавитации.