Клапан запорно-регулирующий

Клапан относится к трубопроводной арматуре и применяется при регулировании потоков различных жидкостей или газов в технологических процессах. Клапан - запорно-регулирующий с частью шарового запорного элемента. Клапан, имеющий седло и затвор, выполненые из металла, седло выполнено из упругого тонкостенного листового материала поясно-шаровой, сегментно-шаровой, либо усеченно конусной формы.

Запорно-регулирующий клапан относится к трубопроводной арматуре и применяется при регулировании потоков различных жидкостей или газов в технологических процессах. Клапан - регулирующий частью поясного шарового запорного элемента.

Известен трубопроводный шаровой кран, содержащий корпус, выполненный из двух штампованных полусфер, сваренных герметично между собой с входным и выходным патрубками, шаровой затвор, взаимодействующий через уплотнительные элементы с корпусом, шпиндель, связанный с приводом [л.1.]

Известен также шаровой кран, содержащий корпус, выполненный из двух полусфер, сболченных между собой, с входным и выходным патрубками, шаровую пробку, уплотнительные элементы, шпиндель, сальники. [л.2.]

Известны также шаровые краны фирмы «Sertere» [л.3] и фирмы «Thevignot SA» [л.4], содержащие аналогичные элементы.

Известен также поворотный обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и крышкой, внутри которого размещены сменное седло с уплотнением и прикрепленная к поворотному рычагу тарелка, отличающийся тем, что тарелка прикреплена к рычагу с зазором с помощью шарового шарнира [л.5].

Известен шаровой кран, содержащий неразъемный корпус, пробку, сопряженную со шпинделем, уплотнение шпинделя, размещенное во втулке, взаимодействующие с пробкой уплотнительные элементы, размещенные в расточке корпуса,

входной и выходной патрубки, причем первый установлен внутри корпуса и закреплен посредством завальцовки, размещенную между патрубком и уплотнительным элементом кольцевую шайбу, при этом внутренний диаметр шайбы меньше внутреннего диаметра патрубка [л.6.]

Известен также шаровой кран, содержащий цилиндрический корпус, с центральным сквозным отверстием и присоединительными фланцами, сферическую поворотную пробку, размещенную в корпусе между неметаллическими седловыми уплотнениями и соединенную с приводом, размещенным в средней части корпуса, отличающийся тем, что фланцы выполнены в виде отдельных от корпуса узлов и с внутренней стороны по отношению к корпусу снабжены дополнительными выступами с отверстиями под соединительный узел, а седловые уплотнения и торцы корпуса снабжены конусными участками с углом наклона в одном направлении. [л.7.].

Все перечисленные шаровые краны [л.1. - л.7.] имеют следующие недостатки: сложность конструкции, большую материалоемкость, технологическую сложность сборки для обеспечения герметичности, наличие застойных зон, что ограничивает применение для коррозирующих, кристаллизирующихся сред при высоких температурах.

Известен запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус с выходным и входным каналами, седло с конической поверхностью, закрепленный на штоке запорный орган, на боковой поверхности которого расположен упругий кольцевой элемент с конической уплотнительной поверхностью, упруго деформирующейся при взаимодействии с седлом с обеспечением контакта их уплотнительных конических поверхностей, запорный

орган выполнен конусообразным с опорной поверхностью для упругого кольцевого элемента, упругий кольцевой элемент выполнен в виде отдельной детали, закрепляемой на запорном органе [л.8]

Недостаток клапана [л.8] - недостаточно фактически проработки конструкции, клапан практически не выпускается промышленностью, значительный вес конструкции.

Известен также [л.9.] клапан сегментный трубопроводный, содержащий неподвижный цилиндрический корпус с входным патрубками, с центральным сквозным отверстием, внутри которого установлен подвижной запорный орган, расположенный перпендикулярно потоку, кинематически связанный через шпиндель с приводом, нижний опорный вал, седло, уплотнительные элементы, сальники, при этом запорный орган выполнен составным, соединенным из двух частей: шарового сегмента и скобы, причем шпиндель и нижний опорный вал соосны и отцентрированы с осевой линией скобы и корпуса клапана, который выполнен цельным, в качестве материала шарового сегмента запорного органа использован фторопласт, либо полиэтилен, либо винипласт, либо полиамид, либо пентапласт в зависимости от свойств регулируемого потока жидкости или газа.

Недостаток клапана [л.9.] при высоких температурах от 180 ⁰ до 250⁰С, при агрессивных растворах (кислотных, щелочных) с наложением контактного давления между шаровым сигментом и седлом, пластмассы, включая, фторопласт не обеспечивают длительную работоспособность.

Целью настоящей полезной модели является создание конструкции запорно-регулирующего шаросегментного либо шаропоясного клапана с повышенной герметичностью запорного

узла, обеспечивающего возможность работы с жидкими пульповыми материалами, находящимися при температуре выше от 160°С до 260°С, химически активными, как представляют собой растворы кислот либо щелочей, да еще обладающих абразивными частицами. Кроме того контакт находится под механическим напряжением.

Указанная цель достигается тем, что у предполагаемого запорно-регулирующего шаросегментного либо шаропоясного клапана, шаровой пояс запорного органа выполнен из металлического материала, а седло клапана выполнено также из тонколистового упругогометалического материала подобного шарового пояса формой по поверхности контакта

Для улучшения контакта соприкосновения двух металлических шаропоясных поверхностей она должна быть не очень протяженной, небольшой, чтоб обеспечить герметичность, а в случае, полного закрытия исходя из этого полная сегментная поверхность уже избыточна, нужна только частичная (шаровой пояс). Это способствует также уменьшению габаритных весовых характеристик нового клапана. Высота шарового пояса затвора и диаметр седла (шарового пояса) D связаны соотношением h:D (0,03-0,20):1.

В качестве металла шарового пояса запорного органа и седла клапана использованы коррозионные стали и сплавы, нержавеющие, кислотоупорные, щелочноупорные стали, титан и его сплавы. [л.10].

Модули упругости при t=500°С подобных сталей составляют (4,0-5,0)·10⁶ кг/см ².

Общий вид клапана запорно-регулирующего представлен на рис.1.

1 - запорный орган, либо шаросегментный, либо цельный шаровой пояс.

2 - запорный орган, скоба

3 - шпиндель к приводу

4 - нижний опорный вал

5 - корпус клапана

6 - седло (шаровой полый пояс с шайбой)

7 - прокладки

8 - крепежное, фиксирующее кольцо седла

9 - сальники.

Запорный орган клапана состоит из двух частей: либо шаросегментного, либо цельного шарового пояса 1 и скобы 2 жестко скрепленных между собой. Скоба запорного органа крепится на валах (3, 4); верхний вал представляет собой шпиндель (3), который кинематически связывает с приводом клапана ручным либо электрическим, либо пневматическим, нижний опорный вал (4) - представляет нижнюю опору. Обе детали: вал и шпиндель перпендикулярным направлению регулируемого потока и соосны, закреплены в корпусе клапана перпендикулярно образующей цилиндра корпуса. Корпус клапана цельный. Роль седла регулирующего клапана выполняет уплотнительное кольцо 6 в виде полого шарового пояса с шайбой с прокладками 7, закрепленными к корпусу клапана фиксирующим кольцом 8 и болтами. Герметизацию валов обеспечивают сальники 9.

Клапан либо шаросегментный, либо шаропоясной работает следующим образом:

Вращение выходного вала привода через муфту передается на шпиндель клапана 3 и нижнюю опору 4, закрепленные в скобе 2 запорного органа, при этом весь запорный орган (скоба, соединенная

с шаровым сегментом либо с шаровым поясом) разворачивается относительно оси шпинделя. Оси шпинделя и нижней опоры

соосны. При развороте запорного элемента изменяется проходное сечение клапана и регулируется поток, проходящий через клапан жидкости или газа.

Предлагаемая конструкция технологична в изготовлении, так корпус выполнен целиковым, в том числе может быть изготовлен из толстостенной трубной заготовки, запорный орган выполнен составным из двух элементов, достаточно простых, жестко скрепленных между собой, валы (шпиндель и нижняя опора) просты. Седло выполнено в виде тянутого кольца в виде полого шарового пояса с шайбой.

Достаточно легко обеспечивается герметизация проходного сечения используя прокладки 7 и сальниковые уплотнения 9.

Клапан шаросегментный. шаропоясной запорно регулирующий может быть использован для регулирования потока различных по химической активности, абразивности, вязкости жидкостей и газов, вследствие чего для конкретного применения может быть использован соответствующий материал для металлических деталей клапана и для полого шарового пояса запорного элемента.

Для агрессивных, абразивных, кристаллизующихся - это специальные коррозионные кислотоупорные стали, либо титан и его сплавы, а для полого шарового пояса запорного седла - тонколистовой материал с высокоупругими свойствами, сохраняющимися также при относительно высоких температурах от 160°до 500°С. Такими материалами могут стать стали 12х18Н9Т, 08х15Н5Д2Т, 07х16Н6, 1х15н4АМ3, титановые сплавы ВТ5, ОТ4, ВТ15.

Поверхность контакта может быть также выполнена, как часть усеченно конусной поверхности.

Прокладки 7, уплотняющие соединения седла с корпусом клапана и крепящим, фиксирующим кольцом 8 выполнены из паронита, либо ферронита, работающих до температур 200°-400°С. [л.11.]

Предложенная полезная модель имеет изобретательский уровень, так как использует новые конструктивные элементы -составной шаровой поясной затвор, упругое седло в виде полого шарового пояса, цельный корпус, позволяющие обеспечить простоту изготовления, сборки, уменьшить материалоемкость.

Предложенная полезная модель применима в промышленности для регулирования потоков химически активных и вязких жидкостей, пульп в металлургии, химии, строительстве и др. отраслях при температурах, больших 160°-250°С.

Литература

1. Краны шаровые. Номенклатурный каталог-98

«Трубопроводная арматура». Тяжпромарматура, РФ, г. Алексин, 1998 г.

2. Краны шаровые. Номенклатурный каталог. Румыния, фирма "Upet", 1987 г.

3. Кран шаровой. Каталог фирмы «Sertere» (Maurice Gnover Group), Франция, 1988 г.

4. Кран запорный. Каталог фирмы "Thevignot SA." Франция, 1998 г.

5. Свидетельство РФ на ПМ, поворотный обратный клапан, №11287, приор. 20.01.99, выдано 16.09.99, БИ №9, F 16 К 1/22.

6. Свидетельство РФ на ПМ, шаровой кран №0005436, приор. 11.12.96, выдано 16.11.97 г, F 16 K 5/06.

7. Свидетельство РФ на ПМ, шаровой кран №11856, №11856, приор. 19.07.99, выдано 16.11.99 г. БИ №11, F 16 К 5/06.

8. Патент РФ №2117841, МПК F 16 R 1/34, приор.

9. Патент РФ №19113, МПК F 16 К 13/02 приор. 14.03.01 БИ №22 от 10.08.01.

10. Справочник металлиста, М. Машиностроение изд-во, 1976 г. Т.2

11. БСЭ, М., изд-во «Советская энциклопедия», 1975, т.19

1. Запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус цельный неподвижный цилиндрический с входными и выходными каналами, с центральным сквозным отверстием, внутри которого установлен подвижной запорный орган, расположенный перпендикулярно регулируемому потоку, кинематически связанный через шпиндель с приводом, нижний опорный вал, седло, уплотнительные элементы, сальники, запорный орган выполнен составным, жестко соединенным из двух частей, причем шпиндель и нижний опорный вал соосны и отцентрированы с осевой линией скобы и корпуса клапана, отличающийся тем, что седло и затвор (шаровой сегмент) либо шаровой пояс выполнены каждый из металла, причем седло выполнено из упругого тонкостенного материала, контактная часть седла выполнена как полая поясно-шаровая поверхность, упругодеформирующаяся при взаимодействии с запорным органом, имеющим также шаровую сегментную либо шаровую поясную поверхность контакта, седло через крепежное кольцо и прокладки закреплено на корпусе клапана.

2. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что седло (упругий кольцевой элемент) выполнен в виде отдельной детали, закрепляемой крепежным кольцом на корпусе клапана с возможностью упругого изгиба вне пределов защемления (закрепленная в корпусе, помимо собственной поверхности упругого контакта седла с запорным органом).

3. Запорно-регулирующий клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что поверхности контакта седла и запорного органа выполнены как усеченно-конусные.

4. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что длина контактной дуги седла (высота шарового пояса) относится к диаметру запорного органа в диапазоне соотношения (0,03-0,20):1.

5. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использованы коррозионные стали и сплавы, обеспечивающие высокоупругие свойства до температуры от 160 до 400°С.

6. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использованы титан и его сплавы, обеспечивающие высокоупругие свойства до температуры от 160 до 400°С.

7. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве коррозионных сталей использована сталь 12х18Н9Т.

8. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использована коррозионная сталь 08х15Н5Д2Т.

9. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использована коррозионная сталь 07х16Н6.

10. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использована коррозионная сталь 1х15Н4АМ3.

11. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использован сплав титана ВТ5.

12. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использован сплав титана ОТ4.

13. Запорно-регулирующий клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала запорного органа седла использован сплав титана ВТ15.

14. Клапан запорно-регулирующий по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала уплотнения между седлом и корпусом клапана использован паронит.

15. Клапан запорно-регулирующий по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала уплотнения между седлом и корпусом клапана использован ферронит.