Патент на изобретение №2206015

(54) ЗАПОРНО-ДРОССЕЛЬНЫЙ КЛАПАН И ЕГО КОРПУС

(57) Реферат:

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве запорно-дроссельных регуляторов на тепловых электростанциях ТЭС, ТЭЦ и ГРЭС для регулирования подачи воды в пусковых и переходных режимах. Запорно-дроссельный клапан содержит корпус с крышкой и входным и выходным патрубками, установленный в корпусе двухступенчатый золотник. На торце седла золотника выполнена уплотнительная поверхность первой запорной ступени золотника. В отверстии седла выполнена цилиндрическая уплотнительная поверхность второй дроссельной ступени золотника. Запорная ступень золотника соединена с приводным штоком. Свободный торец этой ступени снабжен цилиндрическим хвостовиком. По образующей хвостовика выполнены перепускные пазы. Диаметр хвостовика равен диаметру проходного отверстия седла. В выходном патрубке установлено дроссельное устройство. Уплотнительная поверхность запорной ступени золотника выполнена конической. Его другая ступень выполнена в виде стакана, обращенного открытым торцом в сторону выходного патрубка. Напротив последнего в седле выполнены окна. В стенке стакана выполнено несколько равномерно перепускных отверстий. Само седло выполнено в виде полой цилиндрической детали. Указанная деталь установлена в корпусе с возможностью поджатия к нему крышкой. Корпус запорно-дроссельного клапана выполнен с входным и выходным патрубками, торцевой поверхностью для установки крышки и центральным каналом. Центральный канал для размещения седла и приводного штока золотника выполнен ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла в одну из его ступеней, а в другую – крышки. Напротив выходного патрубка в канале выполнен кольцевой паз. Технический результат заключается в обеспечении трехступенчатого гашения энергии рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 9,8 МПа и температурой порядка 150^oС, и выравнивании потока рабочей среды на выходе из запорно-дроссельного клапана. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве запорно-дроссельных регуляторов на тепловых электростанциях ТЭС, ТЭЦ и ГРЭС для регулирования подачи воды в пусковых и переходных режимах.

Известен запорно-дроссельный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в нем седло (см. SU 368437 A, F 16 К 1/54, опубл. 26.01.1973).

Недостатком известной конструкции является то, что она не позволяет в достаточной степени дросселировать поток рабочей среды.

Известен также запорно-дроссельный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленный в нем двухступенчатый золотник, на торце седла которого выполнена уплотнительная поверхность первой запорной ступени золотника, причем в проходном отверстии седла выполнена цилиндрическая уплотнительная поверхность второй дроссельной ступени золотника, при этом запорная ступень золотника соединена с приводным штоком, свободный торец этой ступени снабжен цилиндрическим хвостовиком, по образующей которого выполнены перепускные пазы и диаметр которого равен диаметру проходного отверстия седла, а в выходном патрубке установлено дроссельное устройство (DE 3744424 А1, F 16 К 47/08, опубл. 13.07.1989).

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность и долговечность работы.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технических возможностей за счет обеспечения высокой точности дросселирования сложной рабочей среды при одновременном повышении качества запирания клапана, его надежности и срока эксплуатации.

Технический результат заключается в обеспечении трехступенчатого гашения энергии рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 9,8 МПа и температурой порядка 150^oС, и выравнивании потока рабочей среды на выходе из запорно-дроссельного клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном запорно-дросселирующем клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, установленный в нем двухступенчатый золотник, на торце седла которого выполнена уплотнительная поверхность первой запорной ступени золотника, причем в проходном отверстии седла выполнена цилиндрическая уплотнительная поверхность второй дросселирующей ступени золотника, при этом запорная ступень золотника соединена с приводным штоком, свободный торец этой ступени снабжен цилиндрическим хвостовиком, по образующей которого выполнены перепускные пазы и диаметр которого равен диаметру проходного отверстия седла, а в выходном патрубке установлено дроссельное устройство, уплотнительная поверхность запорной ступени золотника выполнена конической, его другая ступень выполнена в виде стакана с перепускными отверстиями, обращенного открытым торцом в сторону выходного патрубка.

Кроме этого, дроссельное устройство может быть выполнено в виде трех соединенных между собой по центру шайб, в которых выполнены равномерно расположенные по периферии перепускные отверстия, смещенные в смежных шайбах друг относительно друга.

Кроме этого, стакан золотника может быть связан посредством шейки, выполненной на наружной стороне днища стакана, с запорной ступенью.

Кроме этого, перепускные отверстия могут быть равномерно расположены на стенке стакана.

Известен корпус запорно-дроссельного клапана по патенту Германии 3744424 А1, МКИ F 16 К 47/08, опубл. 13.07.1989, выполненный в виде сложной объемной фигуры.

Из уровня техники не обнаружено источника информации, который мог бы служить ближайшим аналогом для выявления совокупности существенных признаков, характеризующих объемную конструкцию корпуса. Это обусловлено конструктивными и функциональными особенностями патентуемого клапана и его деталей.

К недостаткам известных корпусов запорно-дроссельных клапанов относятся сложная форма и ограниченные технические возможности, обусловленные низким уровнем ремонтопригодности, и, как следствие, невысокая технологичность и повышенная себестоимость.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение технологичности, ремонтопригодности и снижение себестоимости.

Для решения поставленной задачи корпус запорно-дроссельного клапана выполнен с входным и выходным патрубками, торцевой поверхностью для установки крышки и центральным каналом, при этом центральный канал для размещения седла и приводного штока золотника выполнен ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла в одну из его ступеней, а в другую – крышки, а напротив выходного патрубка в канале выполнен кольцевой паз.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен запорно-дроссельный клапан.

Запорно-дроссельный клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, установленные в нем седло и двухступенчатый золотник 4. На торце седла 5 выполнена уплотнительная поверхность 6 первой запорной ступени золотника. В проходном отверстии 7 седла 5 выполнена цилиндрическая уплотнительная поверхность 8 второй дроссельной ступени золотника 4. Запорная ступень золотника 4 соединена с приводным штоком 9, а свободный торец этой ступени снабжен цилиндрическим хвостовиком 10, по образующей которого выполнены перепускные пазы 11 и диаметр ₁ которого равен диаметру D₂ проходного отверстия 7 седла 5. В выходном патрубке 3 установлено дроссельное устройство, выполненное в виде трех соединенных между собой по центру шайб 12, в которых выполнены равномерно расположенные по периферии перепускные отверстия 13, смещенные в смежных шайбах друг относительно друга. Уплотнительная поверхность 6 запорной ступени золотника выполнена конической, его другая ступень выполнена в виде стакана 14, обращенного открытым торцом в сторону выходного патрубка 3 и связанного посредством шейки 15, выполненной на наружной стороне днища стакана 14, с запорной ступенью. В стенке стакана 14 выполнено несколько равномерно расположенных перепускных отверстий 16 или продольных пазов (на чертеже не показаны).

Поступательное перемещение приводного штока 9 передается связанному с ним двухступенчатому золотнику 4. При перемещении золотника 4 относительно седла 5 проходное сечение первой ступени дросселирования открывается, благодаря чему рабочая среда под действием перепада давления начинает перетекать в верхнюю камеру 17 золотника 4. При этом дросселирование давления и изменение расхода происходит за счет изменения проходного сечения первой запорной ступени, обусловленное размерами седла 5 и перепускных пазов 11. Одновременно с перемещением первой ступени золотника 4 перемещается вторая ступень, последовательно открывая перекрытые стенкой отверстия 16 в стакане 14. При этом рабочая среда перетекает из верхней камеры 17 золотника 4 внутрь стакана 14 и далее через окна 18, выполненные в седле 5 напротив выходного патрубка 3, дросселируется через отверстия трех шайб 12.

С целью повышения ремонтопригодности и условий эксплуатации корпус 1 выполнен с центральным ступенчатой формы каналом для размещения седла 5 и приводного штока 9 золотника 4. При этом первая ступень 19 канала выполнена с возможностью взаимодействия посредством уплотнения 20 с седлом 5 в направлении от крышки 21 к штоку 9, а вторая ступень 22 – также через уплотнение 23 с крышкой 21. Между корпусом 1 и крышкой 21 установлены регулировочные шайбы 24, при этом крышка 21 присоединена к корпусу посредством винтовых соединений, а именно винтов 25.

При ремонте и замене деталей клапана, в частности наиболее изнашиваемых: седла 5, уплотнений 20 и 23, достаточно снять крышку 21, извлечь седло 5, заменить изношенные или поврежденные детали и быстро и надежно собрать клапан. Общеизвестно, что седло в подобных клапанах является наиболее нагруженным элементом конструкции, поэтому седло выполняется из дорогостоящей высокопрочной стали. Выполнение корпуса с возможностью применения съемного седла позволило существенно снизить себестоимость, уменьшить объем дорогостоящего материала и улучшить условия эксплуатации.

Патентуемый клапан обладает повышенной ремонтопригодностью. При эксплуатации такой конструкции клапана профилактические работы: осмотр и ремонт (замена прокладок, смазки, при необходимости – притирка), проводятся не ранее чем через 10000 ч непрерывной работы. Ресурс клапана за 4 года эксплуатации (30000) составляет 1000 циклов. Назначенный срок службы съемных частей и комплектующих изделий составляет 15 лет, корпусных деталей – 40 лет.

Клапаны подобной конструкции могут найти широкое применение в технологических линиях электростанций, в частности на линиях непрерывной продувки котла (парогенератора).

В одном из вариантов выполнения клапан эффективно себя проявил в следующих режимах: давление на входе 100-120 кгс/см²; температура среды 150-200^oС, максимальный рабочий перепад давления при полностью открытом клапане 50-95 кгс/см².

Изобретение соответствует условию патентоспособности “промышленная применимость”, поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.

Формула изобретения

1. Запорно-дроссельный клапан, содержащий корпус с крышкой и входным и выходным патрубками, установленное в нем седло с двухступенчатым золотником, на торце седла выполнена уплотнительная поверхность первой запорной ступени золотника, причем в проходном отверстии седла выполнена цилиндрическая уплотнительная поверхность второй дроссельной ступени золотника, при этом запорная ступень золотника соединена с приводным штоком, свободный торец этой ступени снабжен цилиндрическим хвостовиком, по образующей которого выполнены перепускные пазы и диаметр которого равен диаметру проходного отверстия седла, а в выходном патрубке установлено дроссельное устройство, отличающийся тем, что уплотнительная поверхность запорной ступени золотника выполнена конической, его другая ступень выполнена в виде стакана с перепускными отверстиями, обращенного открытым торцом в сторону выходного патрубка, напротив которого в седле выполнены окна, а само седло выполнено в виде полой цилиндрической детали, установленной в корпусе с возможностью поджатия к нему крышкой.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что дроссельное устройство выполнено в виде трех соединенных между собой шайб, в которых выполнены равномерно расположенные перепускные отверстия, смещенные в смежных шайбах относительно друг друга.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что стакан золотника связан посредством шейки, выполненной на наружной стороне днища стакана, с запорной ступенью.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что перепускные отверстия равномерно расположены на стенке стакана.

5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что между корпусом и крышкой установлены регулировочные шайбы.

6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что крышка связана с корпусом посредством винтовых соединений.

7. Корпус запорно-дроссельного клапана выполнен с входным и выходным патрубками, торцевой поверхностью для установки крышки и центральным каналом, при этом центральный канал для размещения седла и приводного штока золотника выполнен ступенчатой формы для обеспечения через уплотнения упора седла в одну из его ступеней, а в другую – крышки, а напротив выходного патрубка в канале выполнен кольцевой паз.

РИСУНКИ