Клапан разгруженный регулирующий запорный сильфонный флнцевый с подачей среды под золотник

 

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к клапанам с сильфонным уплотнением штока. Задачей полезной модели является создание клапана для различных рабочих сред, в том числе и агрессивных, с широким диапазоном рабочих температур, от минус 260°С до плюс 550°С, позволяющего использовать его в системах с высоким рабочим давлением, надежного при эксплуатации и простого при сборке, снижение усилия привода необходимого для закрытия и обеспечения надежной герметизации клапана, уменьшение габаритного размера клапана. Поставленная задача решается применением сильфонной сборкис минимальным количеством составных деталей, состоящей из двух сильфонов разных по диаметру, расположенных один внутри другого, образующих полость, разгружающую золотник, при этом эффективный диаметр внутреннего сильфона меньше диаметра уплотнения, а эффективный диаметр наружного сильфона больше диаметра уплотнения, а золотник имеет отверстия, соединяющие внутреннюю полость наружного сильфона с полостью входного патрубка в закрытом положении клапана, что позволяет использовать клапан для различных рабочих сред, в том числе и агрессивных, с широким диапазоном рабочих температур, от минус 260°С до плюс 550°С, в том числе для систем с высоким рабочим давлением и приводит к возникновению усилия от действия давления рабочей среды в направлении закрытия клапана и снижает усилие привода необходимое для закрытия и обеспечения надежной герметизации клапана, что в свою очередь приводит к возможности применения привода меньшего типоразмера с меньшими габаритами и энергопотреблением, а также повышает надежность при эксплуатации, облегчает сборку, и приводит к уменьшению габарита клапана.

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к клапанамс сильфонным уплотнением штока.

Известен клапан, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана, разгруженный запорный элемент, выполненный в виде плунжера, установленного в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения относительно поверхности цилиндрического вкладыша, закрепленного в корпусе клапана, уплотнительные элементы, обеспечивающие герметичное перемещение плунжера, в виде двух одинаковых сильфонов, установленных коаксиально относительно корпуса клапана и последовательно друг за другом, нижняя часть нижнего сильфона герметично соединена с верхней частью вкладыша, верхняя часть нижнего сильфона и нижняя часть верхнего сильфона герметично соединены с верхней частью плунжера, верхняя часть верхнего сильфона герметично соединена с введенным в конструкцию фланцем, образуя единую выемную часть клапана, причем при открытом положении клапана нижний сильфон находится в разгруженном состоянии, верхний сильфон сжат на величину рабочего хода клапана, а фланец герметично соединен с корпусомклапана, соединенного с приводом, при этом в цилиндре вкладыша выполнены отверстия, обеспечивающие соединение полостей входного и выходного отверстий клапана (Свидетельство Российской Федерации на изобретение 2298127, 2005 г., по кл. МПК F16K 41/10).

Однако клапан этой конструкции имеет ряд недостатков: сильфонная сборка клапана, обеспечивающая разгрузку золотника, состоит из большого количества соединенных между собой деталей, что понижает надежность при эксплуатации клапана и усложняет сборку; расположение двух одинаковых сильфонов, установленных коаксиально относительно корпуса клапана и последовательно друг за другом, существенно увеличивает габарит клапана.

Задачей полезной модели является создание клапана для различных рабочих сред, в том числе и агрессивных, с широким диапазоном рабочих температур, от минус 260°С до плюс 550°С, позволяющего использовать его в системах с высоким рабочим давлением, надежногопри эксплуатации и простого при сборке, снижение усилия привода необходимого для закрытия и обеспечения надежной герметизации клапана, уменьшение габаритного размера клапана.

Поставленная задача решается:

- применением сильфонной сборки, состоящей из двух сильфонов разных по диаметру, расположенных один внутри другого, образующих полость, разгружающую золотник, что позволяет использовать клапан для различных рабочих сред, в том числе и агрессивных, с широким диапазоном рабочих температур, от минус 260°С до плюс 550°С, в том числе для систем с высоким рабочим давлением;

- использованием сильфоннойсборки с минимальным количеством составных деталей, состоящей из двух сильфонов разных по диаметру, расположенных один внутри другого, при этом эффективный диаметр внутреннего сильфона меньше диаметра уплотнения, а эффективный диаметр наружного сильфона больше диаметра уплотнения, а золотник имеет отверстия, соединяющие внутреннюю полость наружного сильфона с полостью входного патрубка в закрытом положении клапана, что приводит к возникновению усилия от действия давления рабочей среды в направлении закрытия клапана и снижает усилие привода необходимое для закрытия и обеспечения надежной герметизации клапана, что в свою очередь приводит к возможности применения привода меньшего типоразмера с меньшими габаритами и энергопотреблением;

- размещением одного сильфона внутри другого, что приводит к уменьшению габарита клапана.

Клапан разгруженный сильфонный с подачей среды под золотник представлен на фиг.1, где:

1 - корпус, 2 - золотник, 3 - наружный сильфон, 4 - внутренний сильфон, 5 - шток, 6 - втулка, 7 - втулка, 8 - привод, А - полость входного патрубка, Б - внутренняя полость наружного сильфона, В - внутренняя полость внутреннего сильфона, Г - внутренняя полость выходного патрубка.

Клапан разгруженный сильфонный с подачей среды под золотникработает следующим образом.

Рабочая среда подается только в одном направлении - под золотник 2 клапана. В открытом положении клапана золотник 2 находится в верхнем положении, упираясь во втулку 6, наружный сильфон 3 и внутренний сильфон 4 сжаты, полости А, Б, Г находятся под давлением рабочей среды, в полости В давление равно давлению окружающей среды, при этом на шток 5 действуют силы F1, F 2 и F3.

F1 - сила созданная перепадом давления между полостями Б и В, равная произведению разницы давлений в этих полостях и эффективной площади внутреннего сильфона 4 и действующая в направлении открытия клапана.

где:

РБ - давление в полости Б;

РВ - давление в полости В;

S1 - эффективная площадь внутреннего сильфона 4.

F2 - сила вызванная упругим поджатием наружного сильфона 3, равная произведению жесткости наружного сильфона 3 и величины поджатия наружного сильфона 3 в открытом положении клапана и действующая в направлении закрытия клапана.

где:

C1 - жесткость наружного сильфона 3;

h1 - величина поджатия наружного сильфона 3 в открытом положении клапана.

F3 - сила вызванная упругим поджатием внутреннего сильфона 4, равная произведению жесткости внутреннего сильфона 4 и величины поджатия внутреннего сильфона 4 в открытом положении клапана и действующая в направлении закрытия клапана.

где:

С2 - жесткость внутреннего сильфона 3;

h2 - величина поджатия внутреннего сильфона 4 в открытом положении клапана.

Таким образом, в открытом положении клапана на шток действует сила Fотк:

Из уравнения (4) видно, что силы F 2 и F3 способствуют закрытию клапана в открытом положении при подаче среды под золотник 2 клапана.

Под действием привода 6 шток 5 перемещает золотник 2 в закрытое положение. В закрытом положении клапана золотник 2 касается уплотнительной поверхности корпуса 1, наружный сильфон 3 и внутренний сильфон 4 незначительно сжаты, полости А, Б, соединенные между собой отверстиями в золотнике 2, находятся под давлением рабочей среды, в полости В давление равно давлению окружающей среды, в полости Г давление равно разнице давления рабочей среды и рабочего перепада давления клапана. На шток 5 действуют силы F1, F 4, F5, F6, и F7.

F4 - сила вызванная упругим поджатием наружного сильфона 3, равная произведению жесткости наружного сильфона 3 и величины поджатия наружного сильфона 3 в закрытом положении клапана и действующая в направлении закрытия клапана.

где:

h3 - величина поджатия наружного сильфона 3 в закрытом положении клапана.

F5 - сила вызванная упругим поджатием внутреннего сильфона 4, равная произведению жесткости внутреннего сильфона 4 и величины поджатия внутреннего сильфона 4 в закрытом положении клапана и действующая в направлении закрытия клапана.

где:

h4 - величина поджатия внутреннего сильфона 4 в закрытом положении клапана.

F6 - сила созданная перепадом давления между полостями Б и Г, равная произведению рабочего перепада давления клапана и эффективной площади наружного сильфона 3, за вычетом площади окружности диаметром уплотнения, действующая в направлении закрытия клапана.

где:

Р - рабочий перепад давления клапана;

S 2 - эффективная площадь наружного сильфона 3;

Dупл - диаметр уплотнения клапана.

F7 - сила созданная приводом, и необходимая для обеспечения герметичности в затворе.

Таким образом, в закрытом положении клапана на шток действует сила Fзакр:

(8)

Из уравнения (8) видно, что сила F6, образующаяся за счет создания полости Б, способствует закрытию клапана в закрытом положении при подаче среды под золотник 2 клапана.

При давлении рабочей среды до 1,5 МПа и номинальном диаметре клапана DN 32 данная конструкция позволяет уменьшить силу F7 в 1,4 раза. С увеличением рабочего давления и номинального диаметра клапана этот эффект увеличивается, так например, для клапана с давлением рабочей среды 10 МПа и номинальным диаметром DN 50 необходимая сила F7 уменьшается в 2,7 раза.

Предложенная конструкция позволяет использовать клапан для различных рабочих сред, в том числе и агрессивных, с широким диапазоном рабочих температур, от минус 260°С до плюс 550°С, и в системах с высоким рабочим давлением за счет применениясильфона, образующего полость, разгружающую золотник, в качестве уплотняющего элемента подвижного соединения клапана. Также использование сильфонной сборки с минимальным количеством составных деталей, состоящей из двух сильфонов разных по диаметру, расположенных один внутри другого, при этом эффективный диаметр внутреннего сильфона меньше диаметра уплотнения, а эффективный диаметр наружного сильфона больше диаметра уплотнения, а золотник имеет отверстия, соединяющие внутреннюю полость наружного сильфона с полостью входного патрубка в закрытом положении клапана, приводит к возникновению усилия от действия рабочей среды в направлении закрытия клапана и снижает усилие привода необходимое для закрытия и обеспечения надежной герметизации клапана, что в свою очередь приводит к возможности применения привода меньшего типа размера с меньшими габаритами и энергопотреблением.

Клапан разгруженный сильфонный, содержащий корпус с уплотнительной поверхностью, входным и выходным патрубком, сильфонную сборку, состоящую из двух сильфонов, соединенных между собой, золотника, установленного в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения, штока, соединенного с приводом, отличающийся тем, что сильфонная сборка состоит из двух сильфонов, разных по диаметру, расположенных один внутри другого, образующих полость, разгружающую золотник, при этом эффективный диаметр внутреннего сильфона меньше диаметра уплотнения, а эффективный диаметр наружного сильфона больше диаметра уплотнения, а золотник имеет отверстия, соединяющие внутреннюю полость наружного сильфона с полостью входного патрубка в закрытом положении клапана.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к шаровым кранам, и предназначено для управления потоками рабочей среды в различных отраслях промышленности. Рабочая среда - газ, нефть, нефтепродукты, вода техническая, пар.

Полезная модель относится к области машиностроения, а точнее к регулирующей трубопроводной арматуре

Золотник // 119996
Наверх