Запорно-регулирующее устройство

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Гуревич Эдгар Залманович(57) 1. Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус, установленные в нем перпендикулярно потоку среды неподвижное дисковое седло с проходными окнами, поворотный запорно-регулирующий орган, выполненный в виде тела вращения с проходными окнами в своей нижней части, лопатками в средней части и кольцевой поверхностью в верхней части, взаимодействующий нижней уплотняющей поверхностью с дисковым седлом и образующий с корпусом кольцевую полость, в наружной стенке которой расположены сопла для направления импульсных потоков рабочей среды на лопатки запорно-регулирующего органа по касательной к внутреннему сечению корпуса, и устройство формирования импульсных потоков, отличающееся тем, что профиль наружной боковой поверхности запорно-регулирующего органа выполнен вогнутовыпуклым, сопла установлены наклонно к оси запорно-регулирующего органа, а устройства формирования импульсных потоков выполнены в виде размещенных в наружной стенке кольцевой полости или в непосредственной близости от нее разрядных электрогидравлических камер, снабженных электродами, подключенными к командному устройству. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе концентрично запорно-регулирующему органу с гарантированным зазором к последнему установлено неподвижное кольцо, выполненное из эрозиостойкого материала. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что командное устройство содержит элементы, воспринимающие информацию о величине перепада давлений на запорно-регулирующем устройстве и изменяющие параметры управляющих электрических импульсов в зависимости от величины этого перепада. 3099 1 Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано для управления расходом жидких сред в различных технологических процессах, например на тепловых электрических станциях в системах автоматического регулирования питания паровых котлов. Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус, установленные в нем перпендикулярно потоку среды неподвижное дисковое седло с проходными окнами и поворотный запорно-регулирующий орган (золотник), выполненный в виде тела вращения (диска) с проходными окнами, взаимодействующий уплотняющей поверхностью с дисковым седлом, и узел передачи перестановочных усилий от командного устройства, выполненный в виде охватывающего запорно-регулирующий орган хомута, связанного с корпусом через элементы, передающие от командного устройства управления на концы хомута синхронные встречно направленные и различные по амплитуде колебания 1. Недостатками данного устройства являются недостаточная надежность узла передачи перестановочных усилий, недостаточная долговечность хомута, а также отсутствие разгрузки запорно-регулирующего органа. Известно также запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус, установленные в нем перпендикулярно потоку среды неподвижные кольцевое седло, дисковое седло с проходными окнами и поворотный запорно-регулирующий орган (золотник), выполненный в виде тела вращения с проходными окнами в своей нижней части, лопатками в средней части и кольцевой уплотняющей поверхностью в верхней части, контактирующий кольцевой уплотняющей поверхностью с кольцевым седлом, нижней уплотняющей поверхностью с дисковым седлом и образующий с корпусом кольцевую полость, в наружной стенке которой расположены сопла для направления импульсных потоков рабочей среды на лопатки запорно-регулирующего органа по касательной к внутреннему сечению корпуса, и устройства формирования импульсных потоков 2. Данное решение наиболее близко к заявляемому и принято в качестве прототипа. Недостатки прототипа 1. Очень сложно осуществить практически, чтобы две разные уплотнительные поверхности золотника основная и кольцевая - одновременно контактировали с соответствующими седлами корпуса, как это предусмотрено конструкцией устройства. 2. Импульсные перемещения золотника всегда сопровождаются импульсами расхода регулируемой жидкости, так как в моменты поворота золотника образуется зазор между уплотнительными поверхностями седла и золотника. 3. Значительные затруднения вызывает выбор оптимальных параметров и практическая реализация перемещающих гидравлических импульсов, так как разгрузка (всплытие) золотника и его поворот обусловлены разными физическими факторами золотник всплывает благодаря повышению давления в кольцевой камере, а его поворот осуществляется за счет кинетической энергии струй рабочей жидкости, воздействующих на лопатки золотника. 4. В большинстве эксплуатационных режимов в кольцевой камере создается излишнее давление для разгрузки золотника, так как величину этого давления выбирают применительно к условиям максимально возможного перепада на запорно-регулирующем устройстве, а реальный перепад давлений в большинстве режимов далек от максимального. Отмеченные недостатки ухудшают эксплуатационные свойства прототипа. Задача изобретения состоит в устранении указанных недостатков, т.е. в улучшении эксплуатационных свойств запорно-регулирующего устройства. Поставленная задача достигается тем, что в запорно-регулирующем устройстве, содержащем корпус, установленные в нем перпендикулярно потоку среды неподвижное дисковое седло с проходными окнами и поворотный запорно-регулирующий орган, выполненный в виде тела вращения с проходными окнами в своей нижней части, лопатками в средней части и кольцевой поверхностью в верхней части, взаимодействующий нижней уплотняющей поверхностью с дисковым седлом и образующий с корпусом кольцевую полость, в наружной стенке которой расположены сопла для направления импульсных потоков рабочей среды на лопатки запорно-регулирующего органа по касательной к внутреннему сечению корпуса, и устройства формирования импульсных потоков, профиль наружной боковой поверхности запорно-регулирующего органа выполнен вогнуто-выпуклым, сопла установлены наклонно к оси запорно-регулирующего органа, а устройства формирования импульсных потоков выполнены в виде размещенных в наружной стенке кольцевой полости или в непосредственной близости от нее разрядных электро-гидравлических камер, снабженных электродами,подключенными к командному устройству, причем в корпусе концентрично запорно-регулирующему органу с гарантированным зазором к последнему установлено неподвижное кольцо, выполненное из эрозиостойкого материала, а командное устройство содержит элементы, воспринимающие информацию о величине перепада давлений на запорно-регулирующем устройстве и изменяющие параметры управляющих электрических импульсов в зависимости от величины этого перепада. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено описываемое запорно-регулирующее устройство в положении полного закрытия,продольный разрез 3099 1 на фиг. 2 - то же, разрез по А-А на фиг. 1. В корпусе 1 запорно-регулирующего устройства (клапана), выполненном в виде участка трубопровода,перпендикулярно потоку среды установлены неподвижные кольцо 2 из эрозиостойкого материала, дисковое седло 3 с проходными окнами 4 и постоянно контактирующий с дисковым седлом поворотный запорнорегулирующий орган (золотник) 5 с проходными окнами 6 в своей нижней части. Седло 3 и золотник 5 разделяют клапан на напорную 7 и сливную 8 полости. Золотник представляет собой тело вращения, его наружная боковая поверхность в средней части выполнена вогнуто-выпуклой, несет лопатки 9 и образует с внутренней поверхностью корпуса кольцевую полость 10, в которой и расположены лопатки. Верхняя, кольцевая часть боковой поверхности золотника и кольцо 2 расположены концентрично относительно друг друга с гарантированным зазором 11 между ними. Для поворота золотника 5 служат установленное вне клапана командное устройство (на чертежах не показано), вырабатывающее управляющие клапаном электрические импульсы, и четное число устройств, формирующих в соответствии с этими импульсами и направляющих на лопатки золотника импульсные потоки рабочей среды. Половина этих устройств предназначена для открытия клапана, половина - для закрытия. Командное устройство содержит, наряду с прочими, также элементы, воспринимающие информацию о величине перепада давлений на клапане и изменяющие параметры управляющих электрических импульсов в зависимости от величины этого перепада. Устройства, формирующие импульсные потоки рабочей среды, включают в себя разрядные электрогидравлические камеры 12 и 13, расположенные в корпусе клапана или в непосредственной близости от него установленные в разрядных камерах электроды 14, на которые от командного устройства подают управляющие электрические импульсы сопла 15 и 16, размещенные в наружной стенке кольцевой полости 10 и открытые в эту полость, которые направляют импульсные потоки рабочей среды на лопатки 9 золотника по касательной к внутреннему сечению корпуса (сопла 15 - против, сопла 16 - по часовой стрелке) и наклонно к оси золотника (вверх, против основного потока рабочей среды) каналы 17, соединяющие разрядные камеры с напорной полостью клапана. Разрядные камеры с электродами - это не что иное, как известные электрогидравлические насосы. Запорно-регулирующее устройство (клапан) работает следующим образом. Регулируемая среда с давлением Р 1 поступает в напорную полость 7 клапана и выходит в сливную полость 8 с давлением Р 2 через отверстия, образующиеся при совпадении проходных окон 4 и 5 седла и золотника. Поворотом последнего вокруг своей оси можно изменять площадь этих отверстий, чем осуществляется регулирование расхода. Профиль окон определяет расходную характеристику клапана. В закрытом положении золотник полностью перекрывает окна в седле. Плоские уплотнительные поверхности золотника и седла притерты друг к другу. Перепадом давлений РР 1-Р 2 золотник прижимается к седлу, что обеспечивает плотность клапана. Для изменения степени открытия клапана на электроды 14 разрядных камер 12 или 13 подают от командного устройства электрические импульсы, вызывающие электрические разряды между электродами, т.е. включают соответствующие электро-гидравлические насосы. Если требуется повернуть золотник в сторону открытия - против часовой стрелки, управляющие электрические импульсы подают на электроды, установленные в камерах 12, для закрытия клапана включают в работу разрядные камеры 13. Под воздействием электро-гидравлических насосов импульсные струи рабочей среды с давлением, превышающим давление в напорной полости Р 1, устремляются через сопла 15 или 16 в кольцевую камеру 10, а отработанная среда через зазор 11 между кольцом 2 и кольцевой поверхностью золотника 5 выходит в напорную полость 7. Кольцо 2 из эрозиостойкого материала защищает корпус от эрозии и обеспечивает постоянство зазора 11. Сопла направляют струи рабочей среды на лопатки золотника по касательной к внутреннему сечению корпуса и одновременно вверх, наклонно к оси золотника. Благодаря такой направленности струй, вогнуто-выпуклой форме наружной боковой поверхности золотника и наличию лопаток, кинетическая энергия струй воздействует на золотник в двух направлениях вверх, уменьшая его прижатие к седлу (гидравлическая разгрузка золотника), и тангенциально, поворачивая золотник вокруг своей оси. Если кинетической энергии струй достаточно, чтобы преодолеть сопротивление повороту золотника, последний шагами поворачивается в сторону открытия или закрытия до тех пор, пока не будет прекращена подача от командного устройства на электроды управляющих электрических импульсов. Важная особенность в работе клапана благодаря тому, что командное устройство содержит элементы,воспринимающие информацию о перепаде давлений на клапане и изменяющие параметры электрических управляющих импульсов в зависимости от этой величины, воздействующие на золотник усилия гидравлической разгрузки и поворота изменяются пропорционально перепаду. Это оптимизирует работу клапана, так как усилие прижатия золотника к дисковому седлу и, соответственно, момент сопротивления повороту золотника также пропорциональны величине перепада. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.