ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ ДИСКОВЫЙ КЛАПАН С ПОСТОЯННОЙ РАЗГРУЗКОЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, а точнее к регулирующей трубопроводной арматуре и может быть использована в дроссельно-регулирующих системах для улучшения их работы, надежности и долговечности в различных технологических линиях ТЭЦ, АЭС и нефтехимического производства.
В настоящее время на энергетических установках широко применяются в качестве регулирующих органов в трубопроводах различного типа клапаны и задвижки, которые обладают различными регулирующими характеристиками, но имеют неудовлетворительную надежность, герметичность и долговечность.
Известен регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством (RU 51157 U1, МПК F16K 39/00 (2006.01). опубл. 27.01.2006), включающий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, образующими контактные полосы, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень и образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью, пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с разгрузочной камерой и центральным каналом седла, и упругий элемент. Работоспособность клапана обеспечена благодаря разгрузке золотника на 98-99,99% от усилия прижатия. Усилие разгрузки складывается из усилия разгрузки на разгрузочном поршне 70-95% и реакции контактных полос 5-30%.
Недостатком известного клапана является недостаточная долговечность. Это объясняется тем, что при работе контактные полосы, обеспечивающие герметичность клапана в закрытом положении, при открытии частично попадают на окна седла, поэтому разгрузка уменьшается, и резко увеличивается износ трущихся уплотняющих поверхностей, и известный указанный дисковый клапан с разгрузочным устройством имеет нежелательную переменную разгрузку.
Прототипом, наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков, является запорно-регулирующий дисковый клапан (RU 2372541 C1, МПК F16K 3/08(2006.01), F16K 39/04 (2006.01), опубл. 10.11.2009), включающий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными окнами, контактирующее с монолитным золотником, выполненным с вырезами и радиальными и кольцевыми контактными полосами на уплотняющей поверхности, контактирующей с седлом, поршень, установленный в золотнике, и расположенный на одной оси с золотником и седлом, разгрузочную камеру, промежуточную камеру, выполненную на золотнике, пружину большой жесткости, прижимающую золотник, крышку, шпиндель.
Недостатком клапана является недостаточная долговечность его работы. Это объясняется тем, что при работе контактные полосы, обеспечивающие герметичность клапана в закрытом положении, при открытии частично попадают на окна седла, в результате чего разгрузка клапана уменьшается на величину до 7%, что приводит к увеличению усилия прижатия золотника к седлу до 10 и более раз, что резко усиливает износ трущихся поверхностей золотника и седла.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является повышение долговечности работы клапана за счет уменьшения износа трущихся поверхностей золотника и седла.
Для достижения указанного технического результата в запорно-регулирующем дисковом клапане с постоянной разгрузкой, включающем установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными окнами, монолитный золотник, выполненный с вырезами и радиальными и кольцевыми контактными полосами на уплотняющей поверхности, контактирующей с седлом, и с установленным в нем поршнем, расположенным на одной оси с золотником и седлом, пружину, прижимающую золотник, крышку корпуса и шпиндель, согласно полезной модели, две противоположно расположенные по диагонали радиальные контактные полосы, постоянно контактирующие с седлом, выполнены увеличенными по ширине относительно ширины другой пары противоположно расположенных по диагонали радиальных контактных полос с обеспечением частичного перекрытия отверстий в седле.
Отличительными признаками предлагаемого запорно-регулирующего дискового клапана с постоянной разгрузкой от указанного выше известного наиболее близкого к нему по совокупности существенных признаков прототипа является то, что две противоположно расположенные по диагонали радиальные контактные полосы, постоянно контактирующие с седлом, выполнены увеличенными по ширине относительно ширины другой пары противоположно расположенных по диагонали радиальных контактных полос с обеспечением частичного перекрытия отверстий в седле.
Благодаря наличию этих признаков повышается долговечность работы клапана.
Выполнение двух противоположно расположенных по диагонали радиальных контактных полос увеличенными по ширине относительно ширины другой пары противоположно расположенных по диагонали радиальных контактных полос, обеспечивая частичное перекрытие отверстий в седле, дает возможность их постоянного контакта с седлом в любом положении в процессе работы, что создает постоянство разгрузки, в результате повышается долговечность работы клапана.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами:
- на фиг. 1 показан общий вид запорно-регулирующего дискового клапана с постоянной разгрузкой в разрезе;
- на фиг. 2 показана контактная поверхность золотника в сечении А-А;
- на фиг. 3 показаны контактная поверхность золотника и седло в положении «закрыто»;
на фиг. 4 - контактная поверхность золотника и седло в положении «приоткрыто»;
на фиг. 5 - контактная поверхность золотника и седло в положении «открыто»;
Запорно-регулирующий дисковый клапан с постоянной разгрузкой содержит корпус 1 (фиг. 1), напорную 2 и сливную 3 полости, расположенные в трубопроводной части корпуса 1, неподвижное седло 4 с пропускными профилированными периферийными окнами для прохождения регулируемой среды, опирающееся на стакан 5, поворотный дисковый монолитный золотник 6 с вырезами и разгрузкой. Ограничитель 7 поворота золотника 6 ограничивает поворот золотника 6 на 90°. Крышка-муфта 8 прижата через шпиндель 9 тарельчатой пружиной 10, обеспечивающей прижатие золотника 6 к седлу 4. Крышка 11 с уплотнительными узлами обеспечивает герметичность корпуса 1 по наружному диаметру и по шпинделю 9. Шпиндель 9 обеспечивает связь золотника 6 через муфту 12 с приводом 13, закрепленным в корпусе 1 посредством бугеля 14. В золотнике 6 установлен поршень 15, передающий усилие разгрузки через центр 16 на опору 17. Седло 4, стакан 5 и золотник 6 выполнены из эрозионно-стойкого материала. Золотник 6 (фиг. 2) имеет контактную полосу, состоящую из радиальной полосы 18, увеличенной (широкой) радиальной полосы 19 и кольцевой полосы 20. Золотник 6 с контактными полосами 18, 19 и 20 показаны в положении «закрыто» (фиг. 3), в положении «приоткрыто» (фиг. 4), в положении «открыто» (фиг. 5).
Клапан работает следующим образом.
Привод 13 через муфту 12 вращает шпиндель 9 вместе с крышкой-муфтой 8 и золотником 6, который, вращаясь в пределах ограничителя 7, открывает окна в неподвижном седле 4. Рабочая среда из напорной полости 2, поднявшись под крышку 11, проходит через окна седла 4 и поступает в стакан 5 и далее в сливную полость 3. Полное открытие клапана достигается при полном совмещении вырезов золотника 6 и окон седла 4. Золотник 6, седло 4 и стакан 5 разделяют среду между входом и выходом. При повороте золотника 6 регулируют площадь проходных сечений окон, перекрываемых золотником 6. Тарельчатая пружина 10 не допускает отрыв золотника 6 от седла 4. Центр 16 и опора 17 передают усилие разгрузки от поршня 15 на дно стакана 5. Клапан работоспособен благодаря наличию разгрузки усилия прижатия золотника 6 к седлу 4 на 95-99,99%. Рассчитанная разгрузка обеспечивается поршнем 15 за счет разницы давлений на входе и выходе и передается через центр 16 на опору 17 и плюс реакция на контактной поверхности золотника 6 и седла 4 и составляет до 30% разгрузки. Контактная поверхность в виде узкой полосы 18 и 20 огибает окна в седле 4 и обеспечивает герметичность клапана (фиг. 3). Радиальные полосы 18 и 19 контактной поверхности золотника 6, входящие в разгрузку, выполнены разной ширины, при этом широкая радиальная полоса 19 в закрытом состоянии клапана частично попадает на окно седла 4 (фиг. 4). В процессе поворота золотника 6 широкая радиальная полоса 19 сходит с окна (фиг. 4) и полностью вступает в контакт с седлом 4 в положении «открыто» (фиг. 5). В результате контактная поверхность между золотником 6 и седлом 4 остается постоянной, что обеспечивает постоянство площади контактных полос, и разгрузка с точностью до долей процента остается постоянной.
Таким образом, благодаря наличию более широкой контактной радиальной полосы полезная модель позволяет обеспечить постоянство разгрузки золотника клапана и, как следствие, уменьшение износа трущихся поверхностей золотника и седла и долговечность его работы.