Дроссельно-регулирующий клапан

Дроссельно-регулирующий клапан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для перекрытия рабочей среды в различных отраслях народного хозяйства, а также в качестве дроссельных регуляторов для установки в системах продувки парогенераторов АЭС.

Известен дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное между ними седло и последовательно установленные дроссельные элементы (см. SU 440524, кл. F16К 47/16, опубл. 04.02.1975).

Недостатком его является недостаточная надежность работы.

Известен также дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в корпусе между патрубками седло с конической уплотнительной поверхностью для взаимодействия с конической поверхностью запорного элемента и досселирующий элемент, выполненный в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика с обтекателем на конце, а уплотнительная поверхность на седле для запорного элемента сопряжена с его проходным отверстием (см. SU 666359, кл. F16К 47/08, опубл. 05.06.1979).

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность, обусловленная возникновением вибрации на начальном и конечном этапах работы клапана, а также не высокая точность регулирования расхода рабочей среды и долговечность работы.

Из уровня техники не обнаружено источника информации, который мог бы служить ближайшим аналогом для выявления совокупности существенных признаков, характеризующих патентуемую конструкцию клапана. Это обусловлено тем, что конструкция клапана имеет функциональные особенности узлов и элементов клапана.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение точности регулирования расхода рабочей среды и повышение надежности и срока стабильной эксплуатации при работе, преимущественно в условиях сложных сред - вода-пароводяной смеси в системах продувки парогенераторов АЭС.

Технический результат заключается в снижении сопротивления на выходе дросселированных потоков за счет профиля запирающего элемента и в обеспечении точного регулирования расхода рабочей среды за счет исключения подпора на выходе из продольных окон, что позволяет повысить надежность работы клапана, работающего в условиях рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 250-370 МПа и температурой порядка 280°С за счет выравнивания потока рабочей среды на выходе из дроссельно-регулирующего клапана.

Указанный технический результат достигается тем, что дроссельно-регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, сообщенными с полостью, образованной соединенным с корпусом стаканом, дно которого обращено к входному патрубку, выполненным с двумя седлами, и связанный со штоком золотник, выполненный в виде полой втулки с дроссельными отверстиями на боковой его поверхности, соединенной с запорным элементом, имеющим два рабочих участка для взаимодействия с седлами стакана, при этом золотник расположен в стакане с возможностью перекрытия отверстий седел в положении клапана "закрыто", а в других положениях штока - с возможностью перепуска рабочей среды через дроссельные отверстия полой втулки, при этом запорный элемент выполнен гантелевидной формы, одна часть которого, соединенная со штоком, размещена вне стакана, а вторая часть расположена внутри полой втулки для возможности перекрытия рабочими участками отверстий седел при перемещении штока в одном направлении, причем вторая часть запорного элемента выполнена в виде двух конусообразных элементов, вершины которых обращены в стороны движения потоков рабочей.

Возможны и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы:

- боковая поверхность конусообразных элементов была выполнена прямолинейной или криволинейной, предпочтительно параболической;

- дроссельные отверстия полой втулки были выполнены в виде продольно ориентированных щелей одинаковой или переменной по их длине формы;

- оси входного и выходного патрубков были расположены соосно, перпендикулярно оси золотника;

- окна, образованные частями запорного элемента и седлами, имели бы круглую, квадратную или щелевую форму относительно вертикальной оси клапана.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез дроссельно-регулирующего клапана.

На фиг.2 - изображен вариант выполнения части 17.

Дроссельно-регулирующий клапан согласно изобретению (фиг.1) содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2, 3, сообщенными с полостью 4, образованной стаканом 5, представляющим собой корпусной элемент, соединенный с корпусом 1. Дно 6 стакана 5 обращено к входному патрубку 2 и в нем сверху и снизу соосно выполнено два седла 7 и 8. Со штоком 9 связан золотник 10, выполненный в виде полой втулки 11 с дроссельными отверстиями 12 на боковой его поверхности, и запорного элемента 13, который имеет два рабочих участка 14 и 15 для взаимодействия соответственно с седлами 7 и 8 стакана 5. При этом дроссельные отверстия в верхней части втулки 11 выполнены до рабочего участка 14. Золотник 10 расположен в стакане 5 таким образом, чтобы обеспечить возможность перекрытия отверстий седел 7 и 8 в положении клапана "закрыто", при этом в других положениях штока 9 обеспечивается возможность перепуска рабочей среды через дроссельные отверстия 12 в полой втулке 11. Запорный элемент 13 выполнен гантелевидной формы, одна часть 16 которого, соединенная со штоком 9, размещена вне стакана 5, а вторая часть 17 расположена внутри полой втулки 11, что обеспечивает возможность перекрытия рабочими участками 14 и 15 соответственно отверстия седел 7 и 8 при перемещении штока 9 в одном направлении. Вторая часть 17 запорного элемента 13 выполнена в виде двух конусообразных элементов, направленных друг к другу таким образом, чтобы их вершины были обращены в стороны движения потоков рабочей среды через отверстия седел 7 и 8, т.е. вверх и вниз.

Боковая поверхность конусообразных элементов второй части 17 запорного элемента 13 (фиг.2) может быть выполнена прямолинейной или криволинейной, предпочтительно параболической.

Дроссельные отверстия полой втулки 11 выполнены в виде продольно ориентированных щелей одинаковой или переменной по их длине формы, что позволяет расширить диапазон дросселирования рабочей среды. Оси входного 2 и выходного 3 патрубков расположены соосно и перпендикулярно оси золотника 10.

Отсутствие зазоров и гибких соединений между золотником 10, штоком 9 и электроприводом клапана (на чертежах не показан) исключает люфт и обеспечивает точность регулирования капана и повышает надежность его работы.

Дроссельно-регулирующий клапан работай следующим образом.

В режиме "закрыто" запорный элемент 13 своими частями 16 и 17 контактирует с поверхностями соответственно седла 7 и седла 8, перекрывая тем самым проходные каналы и разобщая входной 2 и выходной 3 патрубки. При этом усилие рабочей среды воздействует на верхнюю часть 16 запорного элемента 13 золотника 10 и компенсируется вертикальным усилием, действующим на нижнюю часть 17 запорного элемента 13 золотника 10, тем самым обеспечивая разгрузку, что позволяет производить управление при открытии с минимальными усилиями в электроприводе.

При открытии клапана электропривод через шток 9 перемещает золотник 10, а, следовательно, и полую втулку 11 и запорный элемент 13 вверх, за счет этого образуются две зоны прохода рабочей среды в верхней и нижней части золотника 10 через дроссельные отверстия 12 в полой втулке 11, которые по своей конфигурации образуют клетку.

Потоки рабочей среды, поступающие с верхних и нижних проходных окон воздействуют с двух сторон на поверхности второй части 17 запорного элемента 13, обеспечивая вибрационную устойчивость золотника 10 при некотором избыточном усилии, направленном вниз при любой степени открытия.

На выходе из золотника 10 потоки рабочей среды из верхних и нижних окон встречно соударяются с уменьшением кинетической энергии потока и, следовательно, с уменьшением скорости. Горизонтальное размещение стакана 5 в корпусе 1 обеспечивает осесимметричное направление выходного потока по отношению к входному, что предохраняет выходной патрубок 3 и трубопровод от скоростного ударного воздействия рабочей среды.

Изобретение позволяет снизить сопротивление на выходе дросселированных потоков за счет профиля запирающего элемента и обеспечить точное регулирование расхода рабочей среды за счет исключения подпора на выходе из продольных окон, и тем самым повысить надежность работы клапана при упрощении конструкции клапана.

Для использования в трубопроводных системах АЭС и для химической и нефтегазовой промышленности напряженные детали клапана изготавливаются из коррозионностойкой или углеродистой стали. Рабочая среда представляет собой соответственно: теплоноситель первого контура, парогазовую смесь, пар, дистиллят, воду контура многократной принудительной циркуляции, воду охлаждения контура системы управления защиты, кислоты, щелочи, газовые сдувки, воздух и азот, инертные газы, растворы дезактивации и промывки, масла или конденсат, техническую воду (содержание хлоридов до 300 мг/л, кислорода до 20 мг/л).

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

1. Дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, сообщенными с полостью, образованной соединенным с корпусом стаканом, дно которого обращено к входному патрубку, выполненным с двумя седлами, и связанный со штоком золотник, выполненный в виде полой втулки с дроссельными отверстиями на боковой его поверхности, соединенной с запорным элементом, имеющим два рабочих участка для взаимодействия с седлами стакана, при этом золотник расположен в стакане с возможностью перекрытия отверстий седел в положении клапана "закрыто", а в других положениях штока - с возможностью перепуска рабочей среды через дроссельные отверстия полой втулки, при этом запорный элемент выполнен гантелевидной формы, одна часть которого, соединенная со штоком, размещена вне стакана, а вторая часть расположена внутри полой втулки для возможности перекрытия рабочими участками отверстий седел при перемещении штока в одном направлении, причем вторая часть запорного элемента выполнена в виде двух конусообразных элементов, вершины которых обращены в стороны движения потоков рабочей среды.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность конусообразных элементов выполнена прямолинейной или криволинейной, предпочтительно параболической.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что дроссельные отверстия полой втулки выполнены в виде продольно ориентированных щелей одинаковой или переменной по их длине формы.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что оси входного и выходного патрубков расположены соосно, перпендикулярно оси золотника.

5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что окна, образованные частями запорного элемента и седлами, имеют круглую, квадратную или щелевую форму относительно вертикальной оси клапана.