Патент на изобретение №2351832

(54) КЛАПАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в запорно-регулирующей арматуре тепловых и атомных электростанций, работающей при больших перепадах давлений рабочей среды. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе последовательно расположены седла и шток с запорным органом. Запорный орган выполнен с последовательно расположенными по числу седел запорными элементами. Седла выполнены на внутренней поверхности втулки. Втулка соосно установлена в корпусе с образованием выходной полости. В нижней части втулки выполнены выходные окна. Выходной патрубок расположен в верхней зоне выходной полости. Запорный орган выполнен в виде ступенчатого плунжера – стержня с цилиндрическими запорными элементами. Диаметр последних больше диаметра стержня. Дроссельная – рабочая часть цилиндрических запорных элементов выполнена с клиновидными расширяющимися к низу – к выходу по ходу рабочей среды трехгранными пазами прямоугольного профиля, выходящими на торец. Изобретение направлено на повышение надежности работы и срока службы клапана. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для повышения надежности работы запорно-регулирующей арматуры тепловых и атомных электростанций, работающей при больших перепадах давлений рабочей среды, преимущественно воды или пара.

Из уровня техники известен редукционный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором последовательно расположены седла, шток с запорным органом, выполненный с последовательно расположенными по числу седел запорными элементами (SU 257240, F16K 1/38, 1969). Основным недостатком данного конструктивного решения является наличие кавитации рабочей среды при дросселировании потока, что приводит к изнашиванию поверхности седла и запорных элементов и, соответственно, к снижению надежности работы и срока службы клапана.

Изобретение направлено на повышение надежности работы и срока службы клапана.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, в котором последовательно расположены седла, шток с запорным органом, выполненный с последовательно расположенными по числу седел запорными элементами, согласно изобретению седла выполнены на внутренней поверхности втулки, соосно установленной в корпусе с образованием выходной полости, при этом в нижней части втулки выполнены выходные окна, а выходной патрубок расположен в верхней зоне выходной полости, запорный орган выполнен в виде ступенчатого плунжера – стержня с цилиндрическими запорными элементами, диаметр которых больше диаметра стержня, а дроссельная – рабочая часть цилиндрических запорных элементов выполнена с клиновидными расширяющимися к низу – к выходу по ходу рабочей среды трехгранными пазами прямоугольного профиля, выходящими на торец.

Кроме того, клиновидные трехгранные пазы в соседних запорных элементах симметрично смещены в поперечной плоскости относительно друг друга.

Выполнение запорного органа в виде ступенчатого плунжера – стержня с цилиндрическими запорными элементами, дроссельная – рабочая часть которых снабжена клиновидными расширяющимися и выходящими на торец трехгранными пазами прямоугольного профиля, плавно направляющими дросселируемый поток в расширяющуюся полость между запорными элементами, практически исключает кавитацию рабочей среды, что существенно повышает надежность работы и срок службы клапана. Кроме того, наличие выходной полости, образованной между втулкой, на внутренней поверхности которой выполнены седла, и корпусом, снижает неравномерность температурного расширения элементов клапана, что также повышает надежность работы и срок службы клапана.

На чертеже представлен общий вид клапана.

Клапан содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3, втулку 4 с несколькими, преимущественно тремя, последовательно расположенными седлами 5, 6, и 7, соосно установленную в корпусе 1 с образованием выходной полости 8, в нижней части которой выполнены выходные окна 9, шток 10 с запорным органом в виде ступенчатого плунжера – стержня 11 с цилиндрическими запорными элементами 12, 13 и 14, дроссельная – рабочая часть которых выполнена с клиновидными расширяющимися к низу – к выходу по ходу рабочего тела трехгранными пазами 15, 16 и 17 прямоугольного профиля, выходящими на торец соответствующих цилиндрических запорных элементов 12, 13, 14. При этом диаметр «D» цилиндрических запорных элементов 12, 13, 14 больше диаметра «d» стержня 11, а клиновидные трехгранные пазы 15, 16, 17 в соседних запорных элементах 12, 13, 14 симметрично смещены в поперечной плоскости относительно друг друга. Возможно выполнение цилиндрических запорных элементов 12, 13, 14 с различным количеством симметрично расположенных клиновидных трехгранных пазов 15, 16 и 17 и с разным углом «» наклона внутренней грани 18, 19, 20 к торцевой поверхности запорных элементов 12, 13, 14.

Клапан работает как запорно-регулирующий следующим образом.

Рабочая среда, например вода высокого давления, поступает в клапан через входной патрубок 2.

В закрытом положении все регулируемые проходы через седла 5, 6, 7 закрыты, при этом седло 5 перекрыто верхней конической частью 21 запорного элемента 12.

При открывании клапана в регулируемом положении выходящий из клиновидных расширяющихся по ходу рабочей среды трехгранных пазов 15, 16 и 17 дросселируемый поток рабочей среды плавно направляется в расширяющуюся полость между запорными элементами 12, 13, 14, что практически исключает кавитацию рабочей среды и разрушение рабочих поверхностей седел и запорных элементов. Поток рабочей среды, пройдя сечение седла 7, через выходные окна 9 поступает в выходную полость 8, проходя по которой к выходному патрубку 3, равномерно нагревает корпус 1 и втулку 4, что существенно снижает неравномерность температурного расширения и термические напряжения, возникающие в теле корпуса 1 и втулке 4, улучшает рабочие характеристики клапана и повышает надежность его работы в целом.

Формула изобретения

1. Клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором последовательно расположены седла, шток с запорным органом, выполненный с последовательно расположенными по числу седел запорными элементами, отличающийся тем, что седла выполнены на внутренней поверхности втулки, соосно установленной в корпусе с образованием выходной полости, при этом в нижней части втулки выполнены выходные окна, а выходной патрубок расположен в верхней зоне выходной полости, запорный орган выполнен в виде ступенчатого плунжера – стержня с цилиндрическими запорными элементами, диаметр которых больше диаметра стержня, а дроссельная – рабочая часть цилиндрических запорных элементов выполнена с клиновидными расширяющимися к низу – к выходу по ходу рабочей среды трехгранными пазами прямоугольного профиля, выходящими на торец.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что клиновидные расширяющиеся к низу – к выходу по ходу рабочей среды трехгранные пазы в соседних запорных элементах симметрично смещены в поперечной плоскости относительно друг друга.

РИСУНКИ