RU220550U1 - Клапан регулирующий осесимметричный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности к регулирующим клапанам, предназначенным для регулирования давления на заданных участках трубопровода. Клапан регулирующий осесимметричный содержит корпус (1) с входным (2) и выходным (3) патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель (5) с образованием кольцевого канала. Выходную часть клапана перекрывает сепаратор (14) с отверстиями, жестко соединенный с седлом (18), зафиксированным в выходном патрубке (3). Внутри седла (18) с возможностью осевого перемещения установлен поршень (13), закрепленный на рейке (9) реечного механизма. Шток (10) реечного механизма соединен с приводом. Поршень (13) выполнен с разгрузочными каналами на торце. Косозубое зацепление реечного механизма и свободные торцы штока (10) и рейки (9) расположены в сформированных для них полостях. При этом полости косозубого зацепления и торца штока (10) изолированы от давления рабочей среды. В проточке втулки направляющей (7) и в проточке рейки (9) установлены подшипники 28 и 29, соответственно, с низким коэффициентом трения из композиционного материала из политетрафторэтилена с добавками. В качестве добавок используют стекловолокно и дисульфид молибдена. Обеспечивается надежность клапана. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности к регулирующим клапанам, предназначенным для регулирования давления до и после установки клапана на заданных участках трубопровода путем дросселирования потока рабочей среды, на вновь строящихся и реконструируемых существующих объектах линейной части магистральных трубопроводов и перекачивающих станций на объектах магистрального нефтепроводного и нефтепродуктопроводного транспорта.

Известен регулирующий осесимметричный клапан осевого потока, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием кольцевого канала, выходную часть которого перекрывает перфорированный отверстиями сепаратор, жестко соединенный с седлом, зафиксированным в выходном патрубке, и размещенный внутри него с возможностью осевого перемещения поршень, закрепленный на рейке реечного механизма, шток которого соединен с приводом, поршень выполнен с разгрузочными каналами на торце, а косозубое зацепление реечного механизма и свободные торцы штока и рейки расположены в сформированных для них полостях, полости косозубого зацепления и торца штока изолированы от давления рабочей среды (Патент RU №191873 U1, МПК F16K 1/12, F16K 1/226, F16K 47/08, приоритет от 10.01.2019, опубл. 26.08.2019).

Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому в качестве полезной модели, является клапан осесимметричный регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием кольцевого канала, выходную часть которого перекрывает перфорированный отверстиями сепаратор, жестко соединенный с седлом, зафиксированным в выходном патрубке, и размещенный внутри него с возможностью осевого перемещения поршень, закрепленный на рейке реечного механизма, шток которого соединен с приводом, поршень выполнен с разгрузочными каналами на торце, а косозубое зацепление реечного механизма и свободные торцы штока и рейки расположены в сформированных для них полостях, при этом полости косозубого зацепления и торца штока изолированы от давления рабочей среды, втулку направляющую с каналом в виде кольцевой проточки на внешней поверхности в месте соединения ее с заглушкой обтекателя с каналами в виде проходных окон для перетока среды (Патент RU №196436 U1, МПК F16K 1/12, F16K 47/14, приоритет от 09.09.2019, опубл. 28.02.2020).

Недостатком известных конструкций клапанов является повышенное трение в реечной паре при перемещении затвора, в результате чего увеличивается усилие привода, необходимое для перемещения рейки, возможны подклинивания и заедания при перемещении затвора, что снижает надежность клапана.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение надежности клапана за счет установки подшипников с низким коэффициентом трения, позволяющих уменьшить трение между рейкой и втулкой направляющей.

Для решения технической проблемы в клапане регулирующем осесимметричном, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованием кольцевого канала, выходную часть которого перекрывает сепаратор с отверстиями, жестко соединенный с седлом, зафиксированным в выходном патрубке, и размещенный внутри него с возможностью осевого перемещения поршень, закрепленный на рейке реечного механизма, шток которого соединен с приводом, поршень выполнен с разгрузочными каналами на торце, а косозубое зацепление реечного механизма и свободные торцы штока и рейки расположены в сформированных для них полостях, при этом полости косозубого зацепления и торца штока изолированы от давления рабочей среды, согласно полезной модели, в проточке втулки направляющей и в проточке рейки установлены подшипники с низким коэффициентом трения из композиционного материала из политетрафторэтилена с добавками.

В качестве добавок используют стекловолокно и дисульфид молибдена.

Установка во втулку направляющую и рейку подшипников с низким коэффициентом трения из композиционного материала из политетрафторэтилена с добавками, например, стекловолокно и дисульфид молибдена, обеспечивает герметизацию полости реечного механизма, а также центрирование реечного механизма, предотвращает контакт металла по металлу между рейкой и втулкой направляющей, в результате чего повышается надежность реечного механизма. За счет центрирующего свойства подшипников уменьшается нагрузка на уплотнения, в связи с чем происходит меньший износ уплотнения. В свою очередь уменьшенная нагрузка на уплотнения и низкий коэффициент трения подшипников способствуют уменьшению усилия на привод при перемещении рейки клапана. В результате чего обеспечивается повышение надежности работы клапана.

Клапан регулирующий осесимметричный поясняется чертежами где:

на фиг. 1 - приведен общий вид клапана регулирующего осесимметричного, продольный разрез;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показано расположение подшипника в проточке рейки.

на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, показано расположение подшипника в проточке втулки направляющей.

При описании клапана регулирующего осесимметричного позициями на чертежах обозначены:

1 - корпус;

2 - входной патрубок;

3 - выходной патрубок;

4 - фланцы;

5 - обтекатель;

6 - проходной кольцевой канал;

7 - втулка направляющая;

8 - гайка;

9 - рейка;

10 - шток;

11 - гайка;

12 - шайба;

13 - поршень;

14 - сепаратор;

15 - кольцо опорное;

16 - уплотнение;

17 - резьбовая прижимная втулка;

18 - седло;

19 - уплотнение между седлом и сепаратором;

20 - уплотнение седла;

21 - винт;

22 - уплотнение по втулке направляющей;

23 - уплотнение по втулке направляющей;

24 - резиновые кольца по втулке направляющей;

25 - уплотнение по рейке;

26 - уплотнение по втулке направляющей;

27 - гайка;

28 - подшипник;

29 - подшипник;

30 - втулка на штоке;

31 - подшипник;

32 - уплотнение;

33 - опорное кольцо;

34 - кольца;

35 - уплотнение;

36 - гайка.

Клапан регулирующий осесимметричный содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Корпус 1 клапана выполнен цельнолитым с фланцами 4 для стыковки с трубопроводом. Центральная часть корпуса 1 выполнена в виде обтекателя 5, закрепленного на двух ребрах, составляющих одно целое с корпусом 1, и формирует проходной кольцевой канал 6 (фиг. 1). Справа в обтекателе 5 корпуса 1 выполнена проточка под установку втулки направляющей 7 реечного механизма, закрепленная при помощи гайки 8.

Втулка направляющая 7 имеет два взаимно перпендикулярных отверстия, обработанных с высокой точностью. В горизонтальном отверстии расположена рейка 9, а в вертикальном - шток 10. Рейка 9 и шток 10 снабжены зубьями, нарезанными под углом 45 градусов относительно оси и, взаимодействуют друг с другом посредством указанных зубьев, имеют возможность возвратно-поступательного перемещения. При движении штока 10 вниз, рейка 9 перемещается вправо (на закрытие клапана). При движении штока 10 вверх, рейка 9 перемещается влево (на открытие клапана). Цилиндрические поверхности отверстий во втулке 7, а также поверхности рейки 8 и штока 9 имеют высокопрочное покрытие, что обеспечивает беззадирную работу механизма и минимальное трение.

На правом (по схеме) конце рейки 9 посредством гайки 11 и шайбы 12 установлен поршень 13, который перемещается возвратно-поступательно совместно с рейкой 9. Наружная поверхность поршня 13 упрочнена методом ионного азотирования и взаимодействует с внутренней поверхностью сепаратора 14, установленного в расточке обтекателя 5 корпуса 1. Поршень 13 центрируется относительно внутренней поверхности сепаратора 14 при наличии постоянного минимального зазора между наружной поверхностью поршня 13 и внутренней поверхностью сепаратора 14. При этом обеспечивается минимальный коэффициент трения в паре поршень - сепаратор.

Для выравнивания усилия на поршень 13 и рейку 9 от действия дифференциального давления рабочей среды, полости в клапане с одной и другой стороны от торцов рейки 9 сделаны сообщающимися. Выравнивание давления происходит через отверстия в поршне 13, отверстия во втулке направляющей 7, каналы и полость в обтекателе 5 корпуса 1.

В сепараторе 14 выполнены несколько рядов отверстий и ряд пазов. Наружная и внутренняя поверхности сепаратора 14 упрочнены методом ионного азотирования. Слева (по схеме) сепаратор 14 упирается в корпус 1. В проточку корпуса 1 установлены кольцо опорное 15 и уплотнение 16, обеспечивающие герметичность клапана в закрытом положении.

К правому (по схеме) торцу сепаратора 14 резьбовой прижимной втулкой 17 крепится седло 18. Для обеспечения герметичности поршня 13 в закрытом положении в полость, образованной профилированными поверхностями сепаратора 14 и седла 18 установлено уплотнение 19. В седло 18 установлено уплотнение 20. Резьбовая прижимная втулка 17 законтрена от откручивания винтом 21.

Внутренние полости реечного механизма изолированы относительно рабочей среды с целью исключения выталкивающего усилия от давления рабочей среды на шток 10. Герметичность внутренних полостей реечного механизма обеспечивают:

по втулке направляющей 7 уплотнения 22, 23, резиновые кольца 24;

по рейке 9 - уплотнения 25, 26 (фиг. 2, 3). Уплотнение 25 установлено в проточку рейки 9, а уплотнение 26 установлено в проточку втулки направляющей 7 и зафиксировано гайкой 27, в которой для защиты манжет от механических включений, расположен грязесъемник.

Рейка 9 центрируется при помощи подшипников с низким коэффициентом трения из композиционного материала:

в проточке втулки направляющей 7 - подшипником 28;

проточке рейки 9 - подшипником 29.

Подшипники с низким коэффициентом трения 28 и 29 выполнены из композиционного материала из политетрафторэтилена с добавками, при этом в качестве добавок используется, например, стекловолокно и дисульфид молибдена, что обеспечивает герметизацию полости реечного механизма, а также центрирование реечного механизма и предотвращает контакт металла по металлу между рейкой 9 и втулкой направляющей 7, и тем самым уменьшает трение между ними.

Верхний конец штока 10 центрируется в корпусе при помощи втулки 30. Во втулку 30 установлен подшипник 31, уплотнение 32 с опорным кольцом 33, кольца 34, уплотнение 35, обеспечивающие герметичность клапана по отношению к внешней среде в случае выхода из строя внутренних уплотнительных элементов втулки направляющей 7 и рейки 9. Втулка 30 фиксируется в корпусе при помощи гайки 36, в которой установлен грязесъемник.

Направление движения рабочей среды - одностороннее, по направлению стрелки на корпусе. Клапан имеет наружное антикоррозионное покрытие.

Клапан работает следующим образом.

Принцип действия клапана состоит в поддержании давления «до себя» и «после себя», дросселированием потока среды посредством перемещения регулирующего органа, которым является поршень 13 вдоль оси сепаратора 14. При этом происходит открытие или закрытие определенного количества пропускных отверстий в сепараторе 14, что влечет за собой изменение площади проходного сечения клапана.

В закрытом положении клапана поршень 13 занимает крайнее правое положение. При этом уплотнение осуществляется прижатием поршня 13 к уплотнению 20, которое поджато к поверхности поршня 13 за счет сжатия, возникающего вследствие наличия перепада давления рабочей среды.

Регулируемая среда поступает во входной патрубок 2 и, проходя кольцевым каналом 6, сформированным корпусом 1 и обтекателем 5, через радиальные отверстия сепаратора 14, поступает в выходной патрубок 3. При необходимости уменьшения объема регулируемой среды (при закрывании клапана), поршень 13 посредством рейки 9 и штока 10, смещается приводом в правое положение, перекрывая отверстия сепаратора 14. Объем проходящей регулируемой среды определяется числом открытых отверстий в сепараторе 14. При полностью перекрытых отверстиях сепаратора 14 клапан закрыт.

Для перевода клапана из положения «закрыто» в положение «открыто» на привод подается управляющий сигнал. Шток привода перемещается вверх, в соответствии с величиной управляющего сигнала. Усилие привода передается штоку 10, который, посредством зубьев, взаимодействуя с рейкой 9, перемещает ее, а, соответственно, и закрепленный на рейке 9 поршень 13, влево на открытие. Поршень 13, перемещаясь влево, открывает определенное количество отверстий сепаратора 14, обеспечивая заданный расход и давление нефтепродукта.

Закрытие клапана происходит аналогично открытию в противоположном направлении. При подаче сигнала на «закрытие», привод перемещает шток 10 вниз, тем самым, обеспечивая перемещение рейки 9 с поршнем 13 вправо на закрытие.

Таким образом, результатом усовершенствования конструкции клапана регулирующего осесимметричного, является повышение его надежности, сохранение стабильной работы клапана путем установки в клапане подшипников на рейке для уменьшения трения (металл/полимер вместо металл/метал).

Claims (2)

1. Клапан регулирующий осесимметричный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и размещенный внутри корпуса обтекатель, в котором установлена втулка направляющая, при этом обтекатель формирует проходной кольцевой канал корпуса клапана, выходную часть которого перекрывает сепаратор с отверстиями, жестко соединенный с седлом, зафиксированным в выходном патрубке, и размещенный внутри него с возможностью осевого перемещения поршень, закрепленный на рейке реечного механизма, шток которого соединен с приводом, поршень выполнен с разгрузочными каналами на торце, а косозубое зацепление реечного механизма и свободные торцы штока и рейки расположены в сформированных для них полостях, при этом полости косозубого зацепления и торца штока изолированы от давления рабочей среды, отличающийся тем, что в проточке втулки направляющей и в проточке рейки установлены подшипники с низким коэффициентом трения из композиционного материала из политетрафторэтилена с добавками.

2. Клапан регулирующий осесимметричный по п. 1, отличающийся тем, что в качестве добавок используют стекловолокно и дисульфид молибдена.