ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Седельный клапан с пневмоуправлением КСУ 2,5/050…150 (см. рисунок) является клапаном отсечного типа. Клапан КСУ поставляется взамен шаровых кранов производства Германии. Рабочая среда - воздух, кислород, аргон, азот. Материал корпуса: сталь 12Х18Н10, сталь 20 без покрытия и с покрытием (Ц9.хр, эмаль).

Седельный клапан с пневмоуправлением

Седельный клапан с пневмоуправлением КСУ 2,5/050…150 содержит корпус 1, установленные в корпусе седло 2 и запорный элемент 3, снабженный уплотнением 4. Запорный элемент соединен с управляющим штоком 5, связанным с пневмоцилиндром 6 управления. Управляющий шток герметизирован посредством сильфона 7. Запорный элемент подпружинен пружиной 8, поджатой гайкой 9, обеспечивающей регулировку начального усилия поджатия пружины. Оптимальная величина наружного диаметра впадины гофр сильфона выбирается из соотношения:

, (1)

где - наружный диаметр впадины сильфона, мм,

- средний диаметр контакта седла с уплотнением запорного элемента, мм,

- ширина зоны контакта седла с уплотнением запорного элемента, мм,

- рабочее давление в клапане, МПа,

- давление управления в пневмоцилиндре, МПа,

- диаметр поршня 10 пневмоцилиндра, мм,

К = К ₁К ₂К ₃ - обобщающий эмпирический коэффициент,

К ₁=0,8-1,2 - коэффициент, учитывающий параметры покрытия и шероховатости поверхности седла;

К ₂=1-2 - коэффициент, учитывающий физические параметры уплотняемой среды (при температуреt= 20° С),

К ₃=0,8-1,2 - коэффициент, учитывающий физические характеристики материала уплотнения.

В предпочтительном варианте исполнения клапана оптимальная длина сильфона выбирается из соотношения (2) и составляет не менее 4,5-5,5 наружных диаметров впадины гофр сильфона.

, (2)

где - оптимальная длина сильфона,

- наружный диаметр впадины гофр сильфона.

Седельный клапан с пневмоуправлением работает следующим образом. При закрытии проходного сечения клапана под воздействием давления управления пневмоцилиндра и давления рабочей среды, воздействующей на запорный элемент клапана по эффективной площади поверхности со стороны входного канала 11, создается усилие, необходимое для обеспечения герметичности уплотнения. При этом величина упомянутой эффективной площади равна разности наружного диаметра запорного элемента и наружного диаметра впадины гофр сильфона, выбранного из соотношения (1).

Таким образом, при соблюдении соотношения (1) гарантируется герметизация уплотнения запорного элемента клапана и сохранение герметичности при аварийном отключении давления управления, что повышает надежность клапана и позволяет уменьшить контактные давления в уплотнении. В результате герметичность уплотнения достигается при меньших контактных давлениях, и, как следствие, уменьшается износ поверхностного слоя уплотнительного элемента при трении о поверхность седла в закрытом положении. Вследствие уменьшения износа уплотнительного элемента увеличивается число циклов срабатывания клапана и повышается его долговечность. Кроме того, при аварийном отключении давления управления обеспечивается сохранение проходного сечения клапана максимально открытым, что также повышает надежность клапана.

Предлагаемый седельный клапан нашел применение в пневмосетях вентильной станции агрегата аргоно-кислородного рафинирования в ЭСПЦ-6 ОАО «Мечел».