Затвор клапана
Изобретение относится к машиностроению, а именно, к затворам клапанов, применяемых в промышленной трубопроводной арматуре и может быть использовано для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов с большим давлением и с высокой температурой.
Предложен затвор клапана, который содержит седло с уплотнительной поверхностью, плунжер, выполненный в виде полой втулки, с уплотнительной поверхностью и сквозными отверстиями, выполненными в ее днище, с образованием камеры разгрузки плунжера, мембранный сильфон со складывающейся формой гофр с концевыми деталями, первая из которых герметично соединена с верхней частью плунжера, а вторая герметично установлена в корпусе клапана, обеспечивая при сжатии сильфона от усилия привода осевое перемещение уплотнительной поверхности плунжера по направлению к седлу против направления движения рабочей среды, при этом, средний диаметр сильфона больше среднего диаметра уплотнительной поверхности седла, а внутренняя полость сильфона через штуцер сообщена с полостью высокого давления рабочей среды байпасной линии через канал, выполненный во второй концевой детали, причем байпасная линия снабжена запорным клапаном, площадь проходного сечения которого больше площади кольцевого зазора, образованного второй концевой деталью и плунжером.
Задачей решаемой полезной моделью - упрощение изготовления затвора клапана с расширением функционального использования затвора в различных корпусах клапанов, а также увеличение его надежности при работе с рабочими средами, имеющими твердые включения.
Новым является то, что штуцер установлен на второй концевой детали. У затвора клапана на наружной поверхности плунжера может быть установлен элемент, предохраняющий отверстия от прямого воздействия потока рабочей среды.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к затворам клапанов, применяемых в промышленной трубопроводной арматуре и может быть использована для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов с большим давлением и с высокой температурой.
Известны конструкции затворов в клапанах на высокие параметры рабочей среды (см. «Арматура ядерных энергетических установок» Д.Ф.Гуревич и др. Атомиздат 1978, рис.3.23, 4.3). Указанные конструкции затворов клапанов имеют недостатки: большие габаритные размеры и масса арматуры, что прямым образом связано с использованием мощных приводов, высокие ударные нагрузки, приходящиеся на уплотнительные поверхности затвора, что снижает герметичность и ресурс клапанов, низкая пропускная способность и скорость срабатывания клапанов, трудности в осуществлении их плавной регулировки.
Известна конструкция затвора запорно-регулирующего клапана осевого потока (см. «Арматура ядерных энергетических установок» Д.Ф.Гуревич и др. Атомиздат 1978, стр.90 рис.4.7) у которого затвор состоит из разгруженного плунжера с уплотнительными поверхностями, размещенными во внутреннем корпусе с посадочным кольцевым зазором и механизмом осевого перемещения плунжера. Недостатком данной конструкции является то, что герметизация затвора клапана осевого потока в закрытом положении обеспечивается посадкой на два уплотнительных пояска на внутренней поверхности седла. Обеспечить одновременно посадку двух уплотнительных металлических поясков плунжера с одинаковыми удельными давлениями на седлах практически невозможно, тем самым один из двух уплотнений будет не герметичен, что значительно снижает надежность работы устройства. Существенным недостатком является также и тот факт, что использование данной конструкции для
перекрытия рабочей среды с большим давлением для создания двойного уплотнения, требует больших усилий привода.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является затвор клапана осевого потока по заявке на изобретение №2004116207 от 28 мая 2004 г., у которого затвор клапана, содержит седло с уплотнительной поверхностью, плунжер, выполненный в виде полой втулки, с уплотнительной поверхностью и сквозными отверстиями, выполненными в ее днище, с образованием камеры разгрузки плунжера, мембранный сильфон со складывающейся формой гофр с концевыми деталями, первая из которых герметично соединена с верхней частью плунжера, а вторая герметично установлена в корпусе клапана, обеспечивая при сжатии сильфона от усилия привода осевое перемещение уплотнительной поверхности плунжера по направлению к седлу против направления движения рабочей среды, при этом, средний диаметр сильфона больше среднего диаметра уплотнительной поверхности седла, а внутренняя полость сильфона через штуцер сообщена байпасной линией с полостью высокого давления рабочей среды через канал, выполненный во второй концевой детали, причем байпасная линия снабжена запорным клапаном, площадь проходного сечения которого больше площади кольцевого зазора, образованного второй концевой деталью и плунжером.
Недостатком данного затвора клапана является сложность его изготовления из-за установки штуцера на корпусе клапана.
Задачей решаемой полезной моделью - упрощение изготовления затвора клапана, с размещением его в проходных или угловых корпусах.
Поставленная задача достигается тем, что штуцер установлен на второй концевой детали затвора. У затвора клапана на наружной поверхности плунжера может быть установлен элемент, предохраняющий отверстия от прямого воздействия потока рабочей среды.
На фиг.1 представлен продольный разрез общего вида затвора клапана в открытом положении, установленного в проходном корпусе клапана.
На фиг.2 представлен продольный разрез общего вида затвора клапана в закрытом положении.
Затвор клапана содержит седло 1 с уплотнительной поверхностью, размещенное в корпусе 2 клапана, плунжер 3, выполненный в виде полой втулки, с уплотнительной поверхностью и сквозными отверстиями 4, выполненными в ее днище, с образованием полости А разгрузки плунжера 3, металлический сварной сильфон 5 со складывающейся формой гофр с концевыми деталями, первая концевая деталь 6 из которых герметично соединена с верхней частью плунжера 3, а вторая концевая деталь 7 герметично установлена между корпусами клапана 2 и 8, обеспечивая при сжатии сильфона от усилия привода осевое перемещение уплотнительной поверхности плунжера 3 по направлению к седлу 1 против направления движения рабочей среды, при этом, средний диаметр сильфона Д ср больше среднего диаметра уплотнительной поверхности седла Дср.сед., а внутренняя полость Б сильфона через штуцер 9 сообщена с полостью А высокого давления рабочей среды байпасной линии 10 через канал 11, выполненный во второй концевой детали 7, причем байпасная линия 10 снабжена запорным клапаном 12, площадь проходного сечения которого больше площади кольцевого зазора 13, образованного второй концевой деталью 7 и плунжером 3. Штуцер 9, предназначенный для соединения с байпасной линией 10 установлен на второй концевой детали 7. На наружной поверхности плунжера 3 может быть установлен элемент 14, предохраняющий отверстия 4 от прямого воздействия потока рабочей среды. Плунжер соединен шарнирно с штоком 15 привода.
Затвор клапана работает следующим образом.
В открытом положении плунжер затвора клапана воспринимает поток рабочей среды. Рабочая среда через сквозные отверстия 4 проходит в
полость А и воздействует на наружную поверхность сильфона 5. Клапан 12 байпасной линии 10 находится в открытом положении. Через штуцер 9 канала 11 рабочая среда проходит в полость Б сильфона 5. Сильфон 5 полностью разгружен от перепада давления. При закрытии затвора клапана плунжер 3 перемещается усилием привода через шток 15 по направлению к седлу 1 корпуса 2 и обеспечивает перекрытие потока рабочей среды. Далее для создания дополнительного необходимого усилия поджатая плунжера 3 к седлу 1 корпуса 2, клапан 12 байпасной линии 10 закрывается. При этом сильфон 5 почти полностью сжимается, превращаясь в жесткую втулку, которая способна выдержать высокое наружное давление рабочей среды. Рабочее давление из полости Б сильфона сбрасывается через кольцевой зазор 13 в полость В. Дополнительное усилие поджатая обеспечивается в этом случае усилием Q.
где: 
Р - перепад давления между полостями А и В
Для открытия затвора клапан 12 байпасной линии 10 открывается, давление в полости Б поднимается до давления рабочей среды, сильфон 5 полностью разгружается, после чего плунжер открывается под действием усилия привода, воздействующего через шток 15. Сильфон 5 возвращается в исходное состояние, не испытывая перепада давления.
Промышленная применимость очевидна. Затвор клапана изготовлен на предприятии заявителя и широко может быть использован в качестве запорного или запорно-регулирующего органа, с размещением в проходных или угловых конструкциях корпусов.
Перечисленные признаки отличают техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения требованиям полезной модели.
1. Затвор клапана, содержащий седло с уплотнительной поверхностью, плунжер, выполненный в виде полой втулки, с уплотнительной поверхностью и сквозными отверстиями, выполненными в ее днище, с образованием камеры разгрузки плунжера, металлический сварной сильфон со складывающейся формой гофр с концевыми деталями, первая из которых герметично соединена с верхней частью плунжера, а вторая герметично установлена в корпусе клапана, обеспечивая при сжатии сильфона от усилия привода осевое перемещение уплотнительной поверхности плунжера по направлению к седлу против направления движения рабочей среды, при этом средний диаметр сильфона больше среднего диаметра уплотнительной поверхности седла, а внутренняя полость сильфона через штуцер сообщена байпасной линией с полостью высокого давления рабочей среды через канал, выполненный во второй концевой детали затвора, причем байпасная линия снабжена запорным клапаном, площадь проходного сечения которого больше площади кольцевого зазора, образованного второй концевой деталью и плунжером, отличающийся тем, что штуцер установлен на второй концевой детали.
2. Затвор клапана по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности плунжера установлен элемент, предохраняющий отверстия от прямого воздействия потока рабочей среды.
