КЛАПАН РАЗГРУЖЕННЫЙ С ПОДАЧЕЙ СРЕДЫ ПОД ЗАПОРНЫЙ ОРГАН

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к трубопроводной арматуре, и предназначена для перекрытия рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.
Наиболее близким аналогом является клапан, содержащий корпус с бугелем, входным и выходным патрубками, шпиндель, имеющих на одном конце рукоятку, а на другом - запорный орган, седло, снабженное уплотнительным кольцом, а к седлу нажимной планкой прижаты последовательно установленные узел проставки, пакет сальниковых колец и грандбукса (Свидетельство Российской Федерации на изобретение №2117840, 1998 г., по кл. МПК F16K 1/02).
Однако клапан этой конструкции имеет техническую проблему. При высоком давлении рабочей среды, направленном под запорный орган, и большом диаметре уплотнения в седле для обеспечения герметизации клапана необходим значительный крутящий момент, то есть усилие, необходимое для закрытия и открытия клапана (Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Москва, «Машиностроение», 1964, стр. 467 - 473). что приводит к увеличению габарита клапана.
Решение вышеназванной технической проблемы обеспечивается в конструкции клапана разгруженного с подачей среды под запорный орган, содержащей корпус с входным и выходным патрубком, седло с уплотнительным кольцом, установленное в корпусе, запорный орган, расположенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения, шток, одним концом соединенный с запорным органом, а другим концом соединенный ходовой резьбой с ходовой гайкой, привод, установленный на бугель, соединенный с корпусом, отличающейся тем, что седло подпружинено и может перемещаться вдоль оси штока с центровкой по корпусу, при этом диаметр уплотнения между корпусом и седлом больше, чем диаметр уплотнения седла и запорного органа, что позволяет обеспечить надежную герметизацию при закрытии клапана в системах с высоким давлением рабочей среды за счет возникновения дополнительного усилия дожатия, вызванного перепадом давления рабочей среды во входном и выходном патрубке корпуса клапана при закрытии.
Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является сохранение оптимального усилия, необходимого для обеспечения заданной степени герметизации клапана при его закрытии в системах с высоким давлением рабочей среды при сохранении малых габаритов клапана.
Клапан разгруженный с подачей среды под запорный орган, представлен на фигуре, где:
1 - корпус, 2 - седло, 3 - уплотнительное кольцо, 4 - запорный орган, 5 - крышка, 6 - бугель, 7 - ходовая гайка, 8 - привод, 9 - штифт, 10 - шток, 11 - пружина.
Общая конструкция клапана разгруженного с подачей среды под запорный орган состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками, седла 2 с уплотнительным кольцом 3, установленного в корпусе 1 с центровкой по корпусу 1 и прижатого пружиной 11, запорного органа 4, расположенного в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного движения, штока 10, одним концом соединенного с запорным органом 4, а другим концом соединенного ходовой резьбой с ходовой гайкой 7, и привода 8, установленного на бугеле 6, соединенного с корпусом 1.
Клапан разгруженный с подачей среды под запорный орган работает следующим образом.
Рабочая среда подается под запорный орган 4 клапана. В открытом положении клапана, запорный орган 4, расположенный в корпусе 1, находится в крайнем верхнем положении, давление рабочей среды во входном и выходном патрубке корпуса 1 равны. Седло 2 прижато пружиной 11 к корпусу 1.
пр.закр.
тр.с.
1
пр.закр.
упл
пр.закр.
дож.
дож.
пр.закр.
Для закрытия клапана привод 8, установленный на бугеле 6, вращает ходовую гайку 7 соединенную со штоком 10, зафиксированным от проворота штифтом 9, расположенным в направляющих пазах крышки 5, преобразуя крутящий момент в осевое усилие (F), которое превышает сумму сил - силы трения в сальнике (F) и силу вызванную разницей давлений окружающей и рабочей среды, выдавливающую шток 10 наверх (F). Под действием данного осевого усилия (F) шток 10, одним концом соединенный с запорным органом 4, а вторым концом соединенный ходовой резьбой с ходовой гайкой 7, перемещает запорный орган 4 до соприкосновения уплотнительных поверхностей седла 2 и запорного органа 4, и обеспечивает последующее «самоторможение» ходовой резьбы и ходовой гайки 7. Происходит перекрытие клапана и давление в выходном патрубке начинает снижаться. Постепенно перепад давления рабочей среды (ΔР) во входном и выходном патрубке корпуса 1 достигает значения давления рабочей среды во входном патрубке корпуса 1. При этом за счет того, что диаметр уплотнения (D1) между корпусом 1 и седлом 2 больше, чем диаметр уплотнения (D) седла 2 и запорного органа 4 усилие, созданное перепадом давления (ΔР), действует на седло 2 с уплотнительным кольцом 3, установленное в корпусе 1, с большим усилием, чем первоначальное усилие, обеспеченное приводом 8 (F), и сжимает пружину 11, прижимая уплотнительные поверхности седла 2 и запорного органа 4, образуя дополнительное усилие дожатия (F), тем самым обеспечивая достаточное усилие для надежной герметизации клапана. Благодаря «самоторможению» ходовой резьбы и ходовой гайки 7 шток 10, остается неподвижным при возникновении усилия дожатия (F). После установления перепада (ΔР) во входном и выходном патрубке и смещении седла 2 в направлении закрытия, клапан считается закрытым. При этом на уплотнительные поверхности седла 2 и запорного органа 4 действуют контактные давления большие, чем давления от осевого усилия привода 8 (F), что обеспечивает надежную герметизацию клапана.
пр.откр.
Для открытия клапана привод 8 вращает в обратном направлении ходовую гайку 7, соединенную со штоком 10, зафиксированным от проворота штифтом 9, расположенным в направляющих пазах крышки 5, преобразуя крутящий момент в осевое усилие, направленное на открытие клапана (F). Начинается перемещение штока 10 и запорного органа 4 в положение открыто, при этом вместе с запорным органом 4 перемещается седло 2, прижатое уплотнительной поверхностью к запорному органу 4 под воздействием перепада давления рабочей среды (ΔР) во входном и выходном патрубке корпуса 1. В момент когда усилие пружины 11 станет равным усилию, вызванному перепадом давления рабочей среды во входном и выходном патрубке корпуса 1, седло 2 остановится. При дальнейшем движении штока 10 на открытие начнет образовываться зазор между уплотнительными поверхностями запорного органа 4 и седла 2, одновременно с увеличением зазора перепад давления во входном и выходном патрубке корпуса 1 начнет уменьшаться и пружина 11 прижмет седло 2 к корпусу 1. После исчезновения перепада давления во входном и выходном патрубке корпуса 1 и смещении седла 2 в направлении открытия, клапан считается открытым.
Таким образом, предложенная конструкция клапана разгруженного с подачей среды под запорный орган, содержащая корпус с входным и выходным патрубком, седло с уплотнительным кольцом, установленное в корпусе, запорный орган, расположенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения, шток, одним концом соединенный с запорным органом, а другим концом соединенный ходовой резьбой с ходовой гайкой, привод, установленный на бугель, соединенный с корпусом, отличающаяся тем, что седло подпружинено и может перемещаться вдоль оси штока с центровкой по корпусу, при этом диаметр уплотнения между корпусом и седлом больше, чем диаметр уплотнения седла и запорного органа, что позволяет обеспечить надежную герметизацию при закрытии клапана в системах с высоким давлением рабочей среды при сохранении малых габаритов клапана, за счет возникновения дополнительного усилия дожатия, вызванного перепадом давления рабочей среды во входном и выходном патрубке корпуса клапана при закрытии.