Клапан Ларнера – Джонсона - Larner–Johnson valve

Клапан гидроэлектростанции Огучигава III

А Клапан Ларнера – Джонсона это механизм, используемый в плотинах и перекачке воды для регулирования потока воды по большим трубам. Клапан подходит для управления потоком с высокой скоростью с минимальной турбулентностью, даже когда он частично открыт, а приводное усилие может создаваться потоком воды, который он контролирует. Он был изготовлен в начале 20 века компанией Компания Ларнер-Джонсон в США. Клапаны по-прежнему производятся в Соединенном Королевстве компанией Blackhall Engineering Ltd. Эти клапаны были сконструированы в размерах до 21 фута (6,4 м) в диаметре и контролировали гидравлическая головка 1000 футов (300 м).[1]

В 2009 году Blackhall Engineering поставила четыре клапана Ларнера – Джонсона с внутренним диаметром 60 дюймов для Департамент охраны окружающей среды города Нью-Йорка для Ашоканское водохранилище в северной части штата Нью-Йорк. Каждый клапан способен пропускать поток 19 кубических метров в секунду, что эквивалентно 19 тоннам воды в секунду. Клапаны регулируют поток воды из Ашоканского водохранилища в Акведук Катскилл до Нью-Йорка.

Операция

Клапан расположен в выпуклой части корпуса. затвор трубка. Механизм клапана образует цилиндрический корпус внутри этой трубы, вокруг которой течет вода. Эта выходная часть корпуса клапана имеет коническую форму и может свободно перемещаться в осевом направлении. Когда он движется вниз по потоку, он упирается в коническую поверхность на выходе клапана, перекрывая поток. В закрытом состоянии клапан удерживается закрытым давлением подаваемой воды, обеспечивая хорошее уплотнение.

Клапан приводится в действие гидравлически за счет давления регулируемого потока. А сервомеханизм используется для создания больших сил, необходимых для этих огромных клапанов, причем мощность получается за счет давления самой воды. Хотя давление в трубе не может быть выше давления подачи, его можно уменьшить. Поперечное сечение трубы в нижней (выходной) части клапана уменьшено по сравнению с поперечным сечением над клапаном. К Принцип Бернулли, это увеличивает скорость потока воды, тем самым снижая давление.[я] Если давление воды будет стравлено через сливной клапан, очевидно, что это также снизит ее давление.

Внутри неподвижный корпус клапана выполнен в виде цилиндра, а движущаяся часть клапана внутри него представляет собой поршень. Конический клапан является частью этого поршня. Поршень двойного действия и разделяет корпус внутреннего клапана на две части с давлением воды с обеих сторон. Верхняя сторона поршня больше, чем полный диаметр поршня, и вода в нее подается через дроссельный клапан; нормально отрегулировали, а затем оставили на месте. Нижняя сторона поршня представляет собой кольцевое пространство, окружающее движущийся корпус клапана и поддерживаемое при более низком (Бернулли) давлении воды. Наконечник конического клапана содержит небольшой пилотный клапан, соединяющий верхнюю камеру клапана со сливом ниже по потоку. Этот пилотный клапан управляется механически извне клапанной камеры и является основным элементом управления положением клапана.

Когда давление воды увеличивается в верхней камере через дроссельный клапан, это заставляет клапан опускаться ниже по потоку и закрывает его напротив седла. Поскольку площадь поршня на этой стороне больше, давление легко перевешивает меньшую площадь[ii] кольцевого поршня внизу.

Если пилотный клапан открыт, вода стекает из верхней камеры и ее давление снижается. Пилотный клапан всегда имеет больший расход, чем наполнение через дроссельный клапан. Давление в кольцевой камере теперь заставляет поршень двигаться вверх по потоку, поднимая корпус клапана из конического седла и открывая клапан.

В промежуточных положениях давление в двух камерах уравновешивается, и клапан остается частично открытым. Это зависит от размера поршня, снижения давления на выходе и расхода через два регулирующих клапана. Пилотный клапан обеспечивает пропорциональное управление расходом основного клапана, при этом открытие регулируется, медленно и плавно.

Если пилотный клапан закрыт, давление теперь нарастает в верхней камере, преодолевая нижнее давление и силу в камере ниже по потоку. Клапан снова принудительно закрывается.[2]

Огромные силы, действующие в клапане этого типа, могут создавать проблемы для многих типов клапанов. Большим преимуществом клапана Ларнера-Джонсона является то, что эти силы всегда уравновешены и действуют только внутри корпуса клапана, а не на его приводы. Это дает свободу от искажений и большую надежность.[3]

Рекомендации

  1. ^ При установке в трубопроводе расширяющаяся часть трубы после клапана увеличивает площадь, снижает скорость и восстанавливает это давление.[2]
  2. ^ Любое давление в области ниже седла клапана также оказывает давление в этом направлении открытия, поэтому сила на выходе не может полагаться только на уменьшенную кольцевую площадь. Когда клапан закрыт, это давление почти равно нулю, так как воды нет, но когда клапан находится в открытом положении, это давление может быть значительным.
  1. ^ Блэкхолл Инжиниринг. «Обзор клапана Ларнера-Джонсона» (PDF). п. 6.
  2. ^ а б Блэкхолл Инжиниринг. «Клапан Ларнера-Джонсона» (PDF). п. 3.
  3. ^ Обзор клапана Blackhall & Larner-Johnson С. 10–11.

внешняя ссылка