КЛАПАН РЕГУЛИРУЮЩИЙ ШИБЕРНЫЙ
DAMPER CONTROL VALVE

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно регулирующей, и предназначено для использования на ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС в системах регулирования уровня пара, конденсата.
Известен клапан регулирующий шиберный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого размещено седло с несколькими отверстиями с плоской уплотнительной поверхностью, а также шибер с плоской поверхностью, связанный с направляющими корпуса и со штоком (см. Благов Э.Я., Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая арматура в энергетике. - М.: Энергетика, 1974, рис.5.4, с.177).
Недостатком конструкции является то, что при больших размерах шибера и седла возникают значительные силы трения между седлом и шибером из-за большой площади поверхности трения и значительных сил прижима диска к седлу потоком среды, большой ход шибера и габариты клапана.
Техническим результатом является снижение габаритов и массы клапана, сил трения и усилия по перемещению шибера, мощности привода, расширение функциональных возможностей за счет смены гидравлической характеристики без смены шибера.
Поставленная задача достигается тем, что в клапане регулирующем шиберном, содержащем корпус с входным и выходным отверстием, внутри которого размещено седло с одним или несколькими профильными отверстиями и плоской уплотнительной поверхностью, а также шибер с плоской уплотнительной поверхностью, установленный с возможностью перемещения приводом перемещения относительно седла по направляющим элементам, шибер выполнен гибким в виде одно- или многослойной ленты с одним или несколькими перфорационными отверстиями простой или сложной формы и связан с механизмом его перемещения, а направляющие элементы установлены в корпусе и в седле, причем в седле - заподлицо с его уплотнительной поверхностью, кроме того:
- направляющие элементы выполнены виде роликов с возможностью свободного вращения вокруг своих осей;
- перфорационные отверстия шибера выполнены двух групп - для прохода рабочей среды и для связи с ведущим роликом;
- слой многослойной ленты шибера или поверхность слоя, обращенные к уплотнительной поверхности седла, выполнены с антифрикционными свойствами.
Рисунки.
На фиг.1 показан фронтальный разрез, положение "закрыто", на фиг.2 показан фронтальный разрез, положение "открыто", на фиг.3 - вид клапана сверху на горизонтальную плоскость, на фиг.4, 5 - развертка гибкого шибера, на фиг.6 - вид А на фиг.1.
Клапан регулирующий шиберный содержит корпус К1 с входным ВО2 и выходным ВО3 отверстиями. Внутри К1 размещено седло С4 с одним или несколькими профильными отверстиями O5 и плоской уплотнительной поверхностью УП6, а также шибер Ш7 с плоской уплотнительной поверхностью УП8. Ш7 установлен с возможностью перемещения приводом перемещения П9 относительно УП6 С4 по направляющим элементам Р10, Р11, установленным в К1, С4, а в С4 - заподлицо с его УП6. Р10, Р11 могут быть выполнены в виде криволинейных элементов с гладкими, антифрикционными поверхностями, неподвижных роликов, шариков, а также в виде подвижных роликов, с осью вдоль ширины и перпендикулярно длине ленты, установленных с возможностью свободного вращения вокруг своих осей на подшипниках скольжения или качения. Р10 может быть в виде направляющего канала (по типу кабель-канала) с внутренней поверхностью с антифрикционными свойствами. Ш7 выполнен гибким в виде одно- или многослойной ленты (закаленная сталь, латунь, бронза, фторопласт) с одним или несколькими перфорационными отверстиями ПО12, ПО13 простой или сложной формы и связан с П9 через ведущий ролик ВР14. Перфорационные отверстия в Ш7 выполнены двух групп (фиг.4, 5) - ПО12 для прохода рабочей среды и ПО13 для связи с ВР14. ВР14 может быть обрезиненным и плотно прижиматься к ленте Ш7, перемещение Ш7 осуществляется за счет сил трения (фрикционное), возможно использование клапана для работы в газах и при малых давлениях рабочей среды PC. ВР14 может быть с выступами (в виде звездочки цепной передачи), которые сопряжены с отверстиями ПО13 или углублениями на ленте Ш7, перемещение Ш7 осуществляется за счет зацепления выступов (звездочки) ВР14 с ПО13 или углублениями ленты Ш7. В этом случае ВР14 может передавать большой крутящий момент и создавать большие усилия для протягивания ленты Ш7, возможно использование клапана для работы в жидкостях, при более высоких давлениях PC, при большем Ду клапана, т.е. при условиях, когда возрастают силы нормального давления и трения. Крышка К15 прикреплена к К1. Изнутри в К1 и в К15 выполнены криволинейные поверхности для плавного изгиба гибкого Ш7, чтобы исключить передеформацию и разрушение материала ленты Ш7. Количество Р10 может большим, чем 2 шт., которые нужны для выравнивания УП8 Ш7. Увеличение количества Р10 снижает усилия трения Ш7 о стенки К1, при этом устанавливают дополнительные Р10 в стенках К1. В данной конструкции П9 связан с Ш7 через ВР14. Возможна связь П9 с Ш7 и другим способом, например, используют П9 (прямоходный, тянуще - толкающий тип), и Ш7 тянут или толкают. Возможно применение пневмо-гидроприводов. В этом случае лента Ш7 должна иметь определенную жесткость в направлении протягивания - толкания и хорошие направляющие, много роликов, направляющий канал (по типу кабель-канала), иначе она сомнется. Или два привода тянущего типа, которые поочередно тянут противоположные концы ленты Ш7. Возможно использование одного привода, но на конце, противоположном тому, который связан с П9, должно быть пружинное устройство, которое растягивается при работе, а возврат ленты Ш7 в исходное положение осуществляется за счет сжатия пружины пружинного устройства. Поверхность слоя многослойной ленты Ш7 (УП8) или весь слой, обращенные к УП6 С4, выполнены с антифрикционными свойствами (из фторопласта, бронзы, с напылением фторопласта, керамики, бронзы). Исходное положение (фиг.1) - клапан закрыт. В ВО2 К1 подана PC под давлением. Часть ленты Ш7, где отсутствуют ПО12, плотно прижата УП8 к УП6 С4 и к роликам Р11. Лента Ш7 по длине должна быть больше двух диаметров или высот УП6 С4 в направлении протягивания плюс заводные части. Но длина ленты Ш7 может иметь и большую длину, при этом формой ПО12 можно задать любую гидравлическую характеристику, Ш7 относительно дешевый, его легко заменить на другой с другой формой ПО12 и другой характеристикой. Лента Ш7 может содержать несколько отверстий или групп отверстий ПО12 с различными характеристиками, для перехода с одной гидравлической характеристики на другую необходимо перемотать Ш7. В случае значительной длины ленты Ш7 она может сворачиваться в корпусе в рулон.
Работа клапана.
С помощью привода 9 приводят во вращение ВР14, а тот начинает протягивать ленту Ш7, ПО12 входят в зону O5 С4, клапан открывается частично, затем полностью. Наличие Р11 снижает усилие трения при протягивании ленты Ш7, т.к. замыкают на себя значительную часть сил нормального давления от PC, действующих при закрытом клапане, что приводит к значительному снижению сил трения, т.к. силы трения качения (для роликов с возможностью свободного вращения) в Р11 очень малы, остается сила трения скольжения по крайней кромке С4. Отличительная особенность, что разгрузка Ш7 от нормальных сил давления PC не сказывается на герметичности сопряжения С4 - Ш7, т.к., несмотря на углубление или выступ Р11 относительно плоскости УП6 (идеально выставить Р11 невозможно), прижим Ш7 к крайней части С4 за счет гибкости ленты Ш7 обеспечивает герметичность соединения. Следует отметить, что герметизировать С4 гибким Ш7 легче, чем негибким, под воздействием давления PC Ш7 плотно прижимается к С4, т.к. имеет пространственную гибкость и принимает форму УП6 С4. Усилие протягивания ленты Ш7 ВР14 должно быть больше вышеуказанных сил трения. Силы трения уменьшаются и при использовании антифрикционных материалов, покрытий на слое Ш7, т.е. УП8, обращенной к УП6 С4. Р10 обеспечивают плоской УП8 Ш7, что необходимо для герметизации соединения С4 - Ш7. Гибкость Ш7 обеспечивается многослойностью, если взять Ш7 толщиной 1 мм из одного слоя и толщиной 1 мм из 10 слоев толщиной 0,1 мм, последний будет более гибким и более прочным, т.к. в ленте при изготовлении образуется с обеих сторон наклепанный слой, который обладает более высокими прочностными характеристиками, чем сердцевина материала (металл, фторопласт). За счет применения гибкого Ш7 габариты, масса клапана существенно снижены.
Клапан регулирующий шиберный имеет расширенные функциональные возможности, т.к. при больших размерах шибера и седла имеет небольшие габариты и массу клапана, обеспечивает снижение сил трения и усилия по перемещению шибера, мощности привода. Ш7 гибкого типа из многослойных тонких лент обеспечивает лучший прижим УП8 к УП6 С4 (пространственная гибкость тонкой ленты выше) и герметичность соединения Ш7 - С4. Клапан обеспечивает расширенные функциональные возможности за счет смены гидравлической характеристики без смены шибера.
Клапан может быть использован в энергетическом, химическом, нефтяном, газовом машиностроении.