Клапан, що регулює потік, для псевдозрідженого матеріалу

1. Клапан, що регулює потік, для псевдозрідженого матеріалу, який містить корпус клапана, що має клапанну камеру і сідло клапана, стрижень клапана з проточним каналом, причому стрижень клапана розташований всередині клапанної камери перед сідлом клапана з можливістю обертання навколо осі обертання для регулювання потоку, який проходить через клапан, що регулює потік, і пружинні пристрої, які зміщують стрижень клапана до сідла клапана перпендикулярно до осі обертання для досягнення щільного контакту між сідлом клапана і стрижнем клапана, який відрізняється тим, що стрижень клапана містить циліндричну притискну поверхню, а пружинні пристрої містять щонайменше одну консольну пружину, встановлену в зазорі протилежно сідлу клапана, причому консольна пружина закріплена на корпусі клапана, а її кінцева частина знаходиться у контакті з циліндричною притискною поверхнею для того, щоб зміщувати стрижень клапана до сідла клапана. 2. Клапан, що регулює потік, за п. 1, в якому щонайменше одна консольна пружина є пружинним штовхачем з першою кінцевою ділянкою, що пружинно зміщує стрижень клапана до сідла клапана, і другою кінцевою ділянкою, закріпленою на корпусі клапана. 3. Клапан, що регулює потік, за п. 2, в якому пружинний штовхач звужується у напрямі його першої кінцевої ділянки. 2 (19) 1 3 Дійсний винахід належить до клапану, що регулює потік, для псевдозрідженого матеріалу, зокрема, для використання в пневматичних транспортних системах псевдозрідженого матеріалу. У транспортних системах для псевдозрідженого матеріалу псевдозріджені матеріали транспортуються по трубопроводах навалом за допомогою текучого середовища-носія, такого як газу-носія, або рідини-носія. Конкретним прикладом пневматичної транспортної системи пневмотранспорту з використанням газу-носія є система вдування пиловугільного палива малої зернистості через фурми в шахтну піч. Для здійснення дозування сипучого матеріалу в області транспортування псевдозрідженого матеріалу добре відомо встановлювати в трубопроводі клапан, що регулює потік, для контролювання швидкості подачі текучого середовища-носія, і таким чином швидкості подачі сипучого матеріалу, який проходить через клапан. Розповсюдженим прикладом клапану, що регулює потік, вживаного, наприклад, в системах вдування пиловугільного палива, є пробковий прохідний клапан. Звичайно, пробковий прохідний клапан містить корпуси клапана, який містить клапанну камеру і сідло клапана, і стрижень клапана з проточним каналом. Стрижень клапана розташований всередині клапанної камери, перед сідлом, і виконаний з можливістю обертання навколо осі обертання. Обертання дає можливість регулювати потік, який проходить через клапан, шляхом установки положення прохідного каналу стрижня клапана по відношенню до сідла клапана. Очевидно, що наявність щільного контакту між сідлом клапана і стрижнем клапана є важливою вимогою для будь-якого клапана. Коли клапан, що регулює потік, повинен використовуватися в системі, в якій робоча температура текучого середовища-носія і/або температура навколишнього середовища, та, отже, температура самого клапана схильні до значних змін, то досягнення щільного контакту між стрижнем і сідлом може стати проблематичним. Насправді, перепади температури можуть стати причиною протікання клапана, наприклад, через різне теплове розширення корпусу клапана і стрижня клапана і/або сідла клапана. Така проблема характерна, наприклад, для системи вдування пиловугільного палива. В подібних випадках для пробкових клапанів прийнято встановлювати на клапан пружинні пристрої, що зміщують стрижень клапана і сідло клапана один до одного в напрямі, перпендикулярному осі обертання стрижня клапана. Перший варіант такої конструкції припускає сідло, пружинно зміщуване відносно стрижня. Другий можливий варіант, який і є предметом дійсного винаходу, припускає стрижень, пружинно зміщуваний відносно сідла. У багатьох відомих пружинно зміщуваних пробкових клапанах пружинні пристрої складаються з гвинтових пружин, встановлених в направляючих отворах корпусу клапана так, щоб зміщувати стрижень і сідло один до одного. Було знайдено, що дійсний тип пружинно зміщуваного стрижня клапана в деяких випадках гарантує герметичність 94438 4 текучого середовища не повністю, особливо в системі вдування пиловугільного палива, яка функціонує при високій температурі та тиску. Більше того, в транспортних системах для псевдозрідженого сипучого матеріалу тонкодисперсні включення, які відділяються від потоку псевдозрідженого сипучого матеріалу, накопичуються в порожнинах всередині корпусу клапана, і, таким чином, в направляючих отворах гвинтових пружин також. Таким чином, гвинтові пружини можуть виявитися заблокованими в певному положенні. Як тільки виникають проблеми при роботі пружини, герметичність текучого середовища відразу порушується, особливо при перепаді температур. Це особливо проблематично в пневматичній транспортній системі, в якій важливою вимогою є газонепроникність. Наступним згубним результатом можливого блокування може стати пошкодження клапана, або, за наявності клапана з сервоприводом, пошкодження приводу у разі роботи клапана в такому заблокованому становищі. Метою дійсного винаходу є розробка клапану, що регулює потік, для псевдозрідженого матеріалу, який покращує герметичний для текучого середовища контакт між стрижнем клапана і сідлом клапана незалежно від умов роботи і накопичення тонкодисперсних включень. Для досягнення цієї мети дійсний винахід пропонує клапан, що регулює потік, для псевдозрідженого матеріалу, який містить корпус клапана, що має клапанну камеру і сідло клапана, стрижень клапана з проточним каналом, причому стрижень клапана розташований всередині клапанної камери перед сідлом клапана для того, щоб він мав можливість обертання навколо осі обертання для регулювання потоку, що проходить через клапан, що регулює потік. Клапан, що регулює потік, також містить пружинні пристрої, які притискають стрижень до сідла перпендикулярно осі обертання, для досягнення щільного контакту між сідлом і стрижнем клапана, пружинні засоби, які зміщують стрижень клапана до сідла клапана перпендикулярно до осі обертання для досягнення щільного контакту між сідлом клапана і стрижнем клапана. Згідно важливому аспекту винаходу пружинні пристрої містять щонайменше одну консольну пружину, встановлену в зазорі протилежно сідлу клапана для того, щоб притискувати стрижень клапана до сідла клапана. Клапан, що регулює потік, згідно винаходу дозволяє досягти поліпшеної герметичності відносно текучого середовища незалежно від робочих умов клапана. Більше того, використання згинальних пружин консольного типу усуває необхідність вживання гвинтових пружин з направляючими отворами і, таким чином, функція притискного зсуву клапана стає несприйнятливою до засмічення тонкодисперсними включеннями. У переважному варіанті здійснення винаходу щонайменше одна консольна пружина є пружинним штовхачем. Пружинний штовхач має першу кінцеву ділянку, яка притискує стрижень клапана до сідла клапана, і другу кінцеву ділянку, закріплену на корпусі клапана. Не дивлячись на те, що 5 було б можливе використання інших згинальних пружин консольного типу, таких як пластинчаста пружина, пружинні штовхачі є переважними. Для того, щоб досягти більш рівномірного згинального напруження по всій довжині пружинного штовхача, пружинний штовхач переважно виконаний так, що звужується у напрямі його першої кінцевої ділянки. Переважно, консольна пружина містить сідельний елемент, встановлений на першій кінцевій ділянці консольної пружини, який має контактну поверхню, що відповідає зовнішній поверхні стрижня клапана. Дана конфігурація дає можливість досягти тісного поверхневого контакту на визначеній ділянці між пружиною і стрижнем. Як ще одну перевагу консольних пружин клапан, що регулює потік, в переважному варіанті здійснення може містити регулювальний пристрій, в якому закріплена друга кінцева ділянка пружинного штовхача, при цьому регулювальний пристрій дозволяє пристосування осьового положення пружинного штовхача по відношенню до стрижня клапана. Оскільки натяг кожної консольної пружини, а отже і контактного тиску між стрижнем клапана і сідлом клапана може бути відрегульовано, можливість регулювання забезпечує перевагу в гарантії герметичності по відношенню до текучого середовища. Первинне регулювання дозволяє відрегулювати клапан для деяких випадків вживання (у випадках різного тиску, температур, типів текучого середовища тощо). Регулювання клапана протягом його терміну служби дозволяє брати до уваги зміни процесу або, наприклад, зношеність деталей клапана. Для налаштування осьового положення пружинного штовхача регулювальний пристрій переважно містить робочу частину для регулювання осьового положення пружинного штовхача, при цьому робоча частина виступає з корпусу клапана. Таким чином, можливе регулювання клапана під час роботи. Для того, щоб досягти рівномірного контакту між стрижнем клапана і сідлом клапана, переважно передбачити дві пари консольних пружин, встановлених у відповідних зазорах по дотичній по відношенню до стрижня клапана і на протилежних сторонах протоку через корпус клапана. В такій конфігурації консольні пружини кожної пари встановлені паралельно, а дві консольні пружини будьякої з пар встановлені протилежно одна одній в співвісному співвідношенні. Переважно, клапан-регулятор потоку також містить привідний шток, встановлений з можливістю обертання в корпусі клапана, і муфту Олдхема, яка сполучає стрижень клапана і привідний шток. Така конфігурація є простим і надійним способом плаваючої установки стрижня клапана в клапанній камері для того, щоб дати стрижню клапана можливість переміщення відносно сідла клапана. Для того, щоб полегшити доступ до консольних пружин і особливо до їх регулювальних пристроїв, зазор для кожної консольної пружини переважно розташований перпендикулярно осі привідного штоку в корпусі клапана. Не дивлячись на те, що клапани зі сферичною пробкою також могли б виграти від використання 94438 6 консольних пружин, переважно все ж таки, особливо в пневматичних транспортних системах, що стрижень клапана містить по суті циліндричний порожнистий корпус, який має циліндричну ущільнюючу поверхню, яка знаходиться у контакті з відповідною ущільнюючою поверхнею сідла клапана, а циліндрична притискна поверхня знаходиться у контакті з першою кінцевою ділянкою консольної пружини або, при її наявності, з контактною поверхнею сідельного елементу. Слід зрозуміти, що клапан, що регулює потік, згідно дійсному винаходу є особливо підходящим для його використання в системі вдування пиловугільного палива для шахтної печі. Далі приводиться опис переважного варіанту здійснення винаходу з посиланням на супровідні креслення, на яких показаний: Фіг.1: різновид клапану, що регулює потік, згідно винаходу в поздовжньому розрізі; і Фіг.2: різновид клапану, що регулює потік, в розрізі за лінією ІІ-ІІ на Фіг.1 Наступні деталі і переваги дійсного винаходу стануть зрозумілими з наступного докладного опису. На Фіг.1 зображений клапан, який регулює потік псевдозрідженого матеріалу, позначений в цілому під посилальним номером 10. Клапан, що регулює потік, сконструйований для використання в трубопроводі транспортної системи для псевдозрідженого сипучого матеріалу, зокрема, для використання в пневмотранспортній установці, такій як система вдування пиловугільного палива для шахтної печі. Клапан 10, що регулює потік, складається з корпусу 12 клапана, який має впускний 14 і випускний 16 отвори. Корпус 12 клапана визначає межі розташованої в ньому клапанної камери 18, яка сполучається з впускним 14 і випускним 16 отворами. Стрижень 20 клапана встановлений всередині клапанної камери 18. Стрижень 20 клапана має корпус в цілому циліндричної порожнистої конфігурації з першим отвором 22 і з другим отвором 24, розташованими збоку в циліндричній оболонці корпусу стрижня. Отвори 22 і 24 утворюють проточний канал через стрижень 20 клапана. Стрижень 20 клапана містить також сполучну ділянку 26, яка сполучає стрижень 20 клапана з привідним штоком 28, встановленим з можливістю його обертання в корпусі 12 клапана. Крім того, клапан 10, що регулює потік, містить сідло 30 клапана, закріплене в корпусі 12 клапана на краю клапанної камери 18. Сідло 30 клапана має загалом трубчасту циліндричну форму і встановлене в зв'язаному роз'ємі 32 корпусу 12 клапана. Сідло 30 клапана утворює черговий проточний канал, який зв'язує клапанну камеру 18 з випускним отвором 16. Як показано на Фіг.1, стрижень клапана 20 розташований перед сідлом клапана 30. Стрижень 20 клапана виконаний з можливістю обертання навколо осі обертання А за допомогою привідного штоку 28. Відомим на цей час способом для клапанів стрижневого типу, положення стрижня 20 клапана, яке обертається відносно сідла 30 клапана, дозволяє регулювати потік, який проходить через клапан 10, шляхом установки ступеня 7 збігу між проточними каналами стрижня 20 клапана і, відповідно, сідла 30 клапана. У зв'язку з цим потрібно відзначити, що другий отвір 24 стрижня 20 клапана має складену форму, в якій одна частина має конічну, по суті трикутну форму, а друга по суті напівкруглу (якщо дивитися в проекції на площину). Така форма дозволяє поліпшити управління потоком шляхом надання ділянці перетинаючого проточного каналу по суті лінійної функції кутового положення стрижня 20 клапана (коли збіг обмежується першою, по суті трикутною частиною отвору 24). Як далі показано на Фіг.1, два закріплюючі фланці 34, 36 встановлено на корпусі 12 клапану для продовження впускного 14 і, відповідно, випускного 16 отворів. Як це добре показано на Фіг.2, стрижень клапана 20 має циліндричну ділянку зовнішньої ущільнюючої поверхні. Проте стрижень 20 клапана необов'язково повинен бути циліндричним, можливі також й інші типи, наприклад, сферичні заглушки, але притому, що ділянка ущільнюючої поверхні є ділянкою поверхні тіла обертання. Сідло 30 клапана має ділянку ущільнюючої поверхні, яка точно відповідає ущільнюючій поверхні стрижня 20 клапана так, що між ними можливий щільний контакт. Як видно далі на Фіг.2, для зміщення стрижня 20 клапана відносно сідла 30 клапана в напрямку, перпендикулярному осі обертання А, передбачені пружинні пристрої для досягнення щільного контакту між сідлом 30 клапана і стрижнем 20 клапана. Згідно винаходу, ці пружинні засоби містять консольні пружини 40. Слід зрозуміти, що консольні пружини 40 є вигинними пружинами, що працюють за рахунок пружності при вигині. Не дивлячись на те, що можливе використання інших типів консольних пружин, наприклад, пластинчатих, консольні пружини переважно є пружинними штовхачами 40 круглого поперечного перетину з причин, з'ясовних нижче. Як видно на Фіг.1 і 2, чотири пружинних штовхачі 40 розміщено у відповідних зазорах 42, які примикають до клапанної камери 18 і протилежні до сідла 30 клапана. Кожний пружинний штовхан 40 має першу кінцеву частину, направлену по дотичній до стрижня 20 клапана і пружинно зміщуючу стрижень 20 клапана до сідла 30 клапана, і другу кінцеву частину, закріплену на корпусі 12 клапана. Як повинно бути зрозуміло, напрям результуючої пружинної зміщуючої сили F, вироблюваної пружинними штовхачами 40, перпендикулярний осі обертання А і направлений у бік сідла 30 клапана. Як видно на Фіг.2, кожний пружинний штовхач 40 має форму конічного стрижня, який звужується у напрямку його першої кінцевої ділянки. Тим самим, в порівнянні зі штовханами циліндричної форми, в цьому випадку досягається більш рівномірний розподіл напруги при вигині по всій довжині штовхана. Для забезпечення поверхневого контакту між кожним пружинним штовхачем 40 і стрижнем 20 клапана кожний пружинний штовхач 40 має встановлений на його першій кінцевій ділянці сідельний елемент 44. Кожний сідельний елемент 44 має контактну поверхню, що відповідає зовнішній циліндричній поверхні стрижня 20 клапана. 94438 8 Також на Фіг.2 показано, що кожний пружинний штовхач встановлений на корпусі клапана 12 за допомогою відповідного регулювального пристрою 46. Друга кінцева частина співвіднесеного з ним пружинного штовхача 40 закріплена в регулювальному пристрої 46, який дозволяє його установку чином, тобто регулювання осьового положення даного пружинного штовхача 40 по відношенню до стрижня 20 клапана, і, таким чином, точки дотику по дотичній між ними. Як повинно бути зрозуміло, осьове розташування пружинного штовхача 40 дозволяє зменшити або збільшити відстань між його першою кінцевою ділянкою і віссю обертання А, зберігаючи контакт по дотичній із стрижнем 20 клапана. Таким чином, завдяки регулювальним пристроям 46 є можливість регулювання вигину пружинного штовхача 40 і, отже, величини сили F, тобто ступеня пружинного відхилення. З цією метою, кожний регулювальний пристрій 46 має порожнисту циліндричну муфту 48, встановлену в отворі, який є продовженням відповідного зазору 42 і виходять назовні з корпусу 12 клапана, всередині муфти 48 встановлена втулка 50 з внутрішнім різьбленням. Муфта 48 взаємодіє з відповідним зовнішнім різьбленням 52 другої кінцевої ділянки пружинного штовхача 40 і загвинченою на зовнішнє різьблення 52 до упору з муфтою 48 контргайкою 54. При ослабленні контргайки 54 осьове положення пружинного штовхача 40 може бути точно відрегульовано шляхом повертання, тобто загвинчування пружинного штовхача 40, використовуючи, наприклад, динамометричний ключ. Для цієї мети корпус пружинного штовхача 40 має обертально-симетричну форму з круглим поперечним перетином, який звужується у бік переднього кінця. Слід зрозуміти, що регулювальний пристрій 46 має робочу ділянку 55, формовану контргайкою 54 і зовнішніми ділянками муфти 48 і пружинного штовхана 40, виступаючу з корпусу клапана 12. Завдяки такій конструкції, можливо керувати регулювальним пристроєм 46 не розбираючи корпус клапана 12, тобто під час його роботи, наприклад, для того, щоб наново відрегулювати тиск щільного контакту або для виходу зі стану блокування. Слід також зрозуміти, що крім регулювання конструкція настановного пристосування 46 дозволяє з легкістю демонтувати і зняти пружинний штовхач 40, наприклад, для технічного обслуговування або огляду. В корпусі 12 клапана передбачено два стопорні штифти 56 для того, щоб уникнути зсуву стрижня 20 клапана при видаленні пружинних штовхачів 40. Для того, щоб підтримувати контакт між сідельними елементами 44 і стрижнем 20 клапана в будь-якому осьовому положенні і під час обертання, кожний сідельний елемент 44 закріплений на своєму пружинному штовхачі 40 таким чином, щоб обертатися навколо поздовжньої осі пружинного штовхача 40 і переважно трохи відвертатися від осі, яка паралельна вісі А, наприклад, за допомогою сферичного з'єднання. Як повинно бути зрозуміло з Фіг.1 і Фіг.2, дві пари пружинних штовхачів 40 розташовані з протилежних сторін клапана, який проходить крізь корпус 12 проточного каналу у відповідних зазорах 42 по дотичній відносно стрижня 20 клапана. Пру 9 жинні штовхачі 40 кожної пари розташовані паралельно (тобто мають паралельні поздовжні осі і допускають відсутність контакту один з одним). Два пружинних штовхачі 40 з кожної пари розташовані в протинаправленому співвісному взаємовідношенні, як показано на Фіг.2. Таке розташування чотирьох пружинних штовхачів 40 забезпечує рівномірний контактний тиск на ущільнюючі поверхні сідла 30 клапана і стрижня 20 клапана. Як показано на Фіг.1, стрижень 20 клапана сполучений з привідним штоком 28 за допомогою сполучного елементу 60. Сполучний елемент 60 має в цілому форму диску і конструкцію муфти Олдхема, 3 цією метою сполучний елемент 60 має поздовжню виточку на першій стороні, співпадаючу із зв'язаним виступом привідного штоку 28, а також поздовжній виступ на другій стороні, перпендикулярний виточці на першій стороні і співпадаючий із зв'язаною виточкою на сполучній ділянці 26 стрижня 20 клапана. Така конфігурація робить можливим плаваючу установку стрижня 20 клапана в клапанній камері 18 для того, щоб допустити деякий зсув осі обертання А стрижня 20 клапана і осі привідного штоку 28. Дана конфігурація муфти Олдхема в поєднанні з відповідною опорою для стрижня 20 клапана, розташованою на протилежній сполучному елементу 26 стороні, зберігає паралельне розташування обох вісей. Як далі показано на Фіг.1, переважно циліндричні зазори 42 розташовані в корпусі 12 клапана перпендикулярно до осі привідного штоку 28. Завдяки такому розташуванню полегшується доступ персоналу до регулювальних пристроїв 46. Що стосується переважних матеріалів, необхідно зрозуміти, що всі пружинні штовхані виготовлені з пружинної сталі. Стрижень 20 клапана, сідло 30 клапана і сідельні елементи 44 виготовлені, у свою чергу, з твердих металів або твердих сплавів. Корпус клапана сам по собі може бути виготовлений з будь-якого відповідного матеріалу, наприклад, зі звичайної сталі. 94438 10 На закінчення, залишається згадати про деякі важливі переваги, що досягаються клапаном 10, що регулює потік, згідно винаходу: Вживання консольних згинальних пружин 40 в поєднанні з відповідними зазорами 42 надає необхідній функції пружинного відхилення набагато більшу надійність і фактично нечутливість до засмічення і блокування, які викликаються скупченням тонкодисперсних включень. У результаті, клапан 10, що регулює потік, має більш надійну непроникність для текучих середовищ фактично в будь-яких умовах і тому може бути використаний з погляду безпеки в критичних випадках вживання і/або в тяжких умовах, як, наприклад, в системі вдування пиловугільного палива в шахтну піч. Завдяки консольним вигинним пружинам 40 клапан 10, що регулює потік, має поліпшену стійкість відносно різного теплового розширення складового матеріалу корпусу 12 клапана і стрижня 20 клапана і/або сідла 30 клапана. У поєднанні з регулювальним пристроєм 46 консольні вигинні пружини 40 дозволяють точно і оптимально встановити тиск щільного контакту. Це дозволяє пристосувати клапан 10 для різних робочих умов і зменшити знос стрижня 20 і сідла 30. Крім того, може бути зменшений необхідний момент спрацьовування в порівнянні зі звичними клапанами, для яких з метою безпеки часто характерний надмірний зсув. Конструкція клапану 10, що регулює потік, загалом і регулювального пристрою 46 зокрема, дозволяє встановлювати тиск щільного контакту під час роботи, що дозволяє уникнути простою. Оскільки різко зменшується ризик блокування стрижня 20 клапана в певному положенні, також зменшується і ризик пошкодження клапана і пошкодження, за наявності, його сервомотора. Конструкція клапану 10, що регулює потік, загалом і регулювального пристрою 46 зокрема, полегшує технічне обслуговування внутрішніх деталей клапана 10 в порівнянні зі звичними підпружиненними клапанами, які використовують гвинтові пружини. 11 Комп’ютерна верстка А. Рябко 94438 Підписне 12 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601