RU105392U1

RU105392U1 - VALVE FLOW VALVE

Info

Publication number: RU105392U1
Application number: RU2011101826/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Борисович Попов; Валентина Михайловна Боженкова; Татьяна Николаевна Куделина
Original assignee: Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности"
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2011-06-10

Abstract

Клапан предельного расхода текучих сред, содержащий разъемный проточный корпус с подводящим и отводящим отверстиями, внутри которого размещен запорный орган с возможностью осевого перемещения между упором и седлом и поочередного взаимодействия с ними, при этом при взаимодействии запорного органа с упором входная полость клапана соединена с выходной, отличающийся тем, что запорный орган выполнен в виде тарели с направляющим хвостовиком, подпружиненным относительно упора, с возможностью регулирования усилия прижатия к упору. The valve of the maximum flow rate of fluid containing a detachable flow housing with inlet and outlet holes, inside of which there is a shut-off element with the possibility of axial movement between the stop and the seat and alternate interaction with them, while in the interaction of the shut-off element with the stop, the valve inlet cavity is connected to the outlet, characterized in that the locking body is made in the form of a plate with a guiding shank, spring-loaded relative to the stop, with the possibility of regulating the pressure against the stop.

Description

Полезная модель относится к области техники высоких давлений, преимущественно свыше 500 атм., и может быть использована для сокращения ущерба от случаев аварийного разрушения трубопроводов подачи высокого давления текучих сред потребителю и уменьшения потерь текучих сред.The utility model relates to the field of high-pressure technology, mainly above 500 atm., And can be used to reduce damage from cases of emergency destruction of pipelines for supplying high pressure fluids to consumers and to reduce losses of fluids.

При эксплуатации или использовании систем высокого давления и, в частности, сжатого газа, большое внимание уделяется вопросам техники безопасности и защиты технологических систем потребителя и обслуживающего персонала в случае разрушения питающего трубопровода. Это связано с тем, что сжатый газ, особенно, высокого давления обладает очень большим запасом потенциальной энергии, которая в случае ее освобождения, например, при аварии, может нанести большой ущерб и привести к большим потерям подаваемого газа.When operating or using high-pressure systems and, in particular, compressed gas, much attention is paid to safety issues and the protection of technological systems of the consumer and maintenance personnel in the event of a failure of the supply pipeline. This is due to the fact that compressed gas, especially of high pressure, has a very large reserve of potential energy, which, if released, for example, in an accident, can cause great damage and lead to large losses of the supplied gas.

С целью снижения последствий от выброса текучей среды высокого давления и ее потерь в случае аварий применяются клапаны, автоматически прекращающие подачу ее потребителю и, соответственно, выброс текучих сред при резком возрастании их расходов через трубопровод выше допустимых.In order to reduce the consequences of the release of high pressure fluid and its losses in case of accidents, valves are used that automatically stop supplying it to the consumer and, accordingly, the release of fluids with a sharp increase in their flow rates through the pipeline is higher than permissible.

К таким клапанам предъявляются требования к надежности срабатывания независимо от их пространственного положения, минимальному времени срабатывания, возможности настройки давления срабатывания для использования их на системах высокого давления с разными значениями рабочих давления.Such valves are required to operate reliably regardless of their spatial position, minimum response time, the ability to adjust the response pressure for use on high pressure systems with different operating pressures.

Известен клапан предельного расхода текучих сред, содержащий разъемный проточный корпус с подводящим и отводящим отверстиями, внутри которого размещен запорный орган с возможностью осевого перемещения между упором и седлом и поочередного взаимодействия с ними, при этом при взаимодействии запорного органа с упором входная полость клапана соединена с выходной (см. чертеж клапана №В-4870, разработанный фирмой Bu-Tech, США для фирмы Haskel, 02 ноября 2005 г.).A known valve of the maximum flow rate of fluid containing a detachable flow housing with inlet and outlet holes, inside of which there is a locking element with the possibility of axial movement between the stop and the seat and alternately interacting with them, while the valve is connected to the outlet cavity when the locking body interacts with the stop (see valve drawing No. B-4870, developed by Bu-Tech, USA for Haskel, November 2, 2005).

Клапан имеет прочный корпус с концевыми присоединительными элементами. Запорный орган выполнен в виде подвижного шара из карбида вольфрама, заключенного в проточном канале корпуса между двумя упорами: верхний упор, являющийся одновременно седлом для запорного органа, и нижний упор. Отверстия в верхнем седле и нижнем упоре по диаметру меньше, чем диаметр шарового запорного органа. Нижний упор имеет боковые отверстия для протекания рабочей среды в обход лежащего на упоре шарового запорного органа. Упор и седло неподвижно закреплены верхним и нижним концевыми элементами, ввернутыми в прочный корпус клапана. По условиям эксплуатации клапан устанавливается в вертикальном положении его главной оси, причем седло клапана всегда должно располагаться выше запорного органа.The valve has a robust housing with end connecting elements. The locking body is made in the form of a movable ball made of tungsten carbide, enclosed in the flow channel of the housing between two stops: the upper stop, which is also a seat for the locking body, and the lower stop. The holes in the upper saddle and lower stop are smaller in diameter than the diameter of the spherical locking element. The lower stop has side openings for the flow of the working medium, bypassing the spherical locking element lying on the stop. The emphasis and saddle are fixedly fixed by the upper and lower end elements screwed into the strong valve body. According to the operating conditions, the valve is installed in the vertical position of its main axis, and the valve seat should always be located above the locking element.

В исходном состоянии шаровой затвор под действием силы тяжести находится в нижнем положении и лежит на нижнем упоре.In the initial state, the ball valve under the influence of gravity is in the lower position and lies on the lower stop.

Рабочая среда, протекающая через клапан с допустимым по величине расходом, обтекает через боковые отверстия лежащий на нижнем упоре шаровой запорный орган, не вызывая его подъема внутри корпуса. Клапан обеспечивает пропускание потока текучей среды с заданным расходом.The working medium flowing through the valve with an acceptable flow rate flows through the lateral openings of the ball locking element lying on the lower stop, without causing it to rise inside the housing. The valve provides a fluid flow at a predetermined flow rate.

При превышении допустимого расхода среды, протекающей через клапан, например, в случае аварии на трубопроводе потребителя, возрастает выше допустимой величины и скорость течения среды в кольцевом зазоре вокруг шарового запорного органа. Происходит захват шарового запорного органа потоком среды и подъем его в потоке до герметичного взаимодействия с расположенным вверху седлом. При этом запорный орган автоматически перекрывает возросший расход среды потребителю. Шаровой запорный орган остается в верхнем положении под действием перепада давлений среды, преодолевающем вес запорного органа. Повторное открытие клапана возможно только после уменьшения перепада давлений среды на шаровом запорном органе. После уменьшения перепада давлений шаровой запорный орган под действием собственного веса опускается на нижний упор, и клапан снова готов пропускать через себя текучую среду с допустимой величиной расхода.If the allowable flow rate of the medium flowing through the valve is exceeded, for example, in the event of an accident on the consumer’s pipeline, the flow rate of the medium in the annular gap around the ball shut-off element also increases above the allowable value. There is a capture of the spherical shut-off element by the flow of the medium and its rise in the flow until tight interaction with the seat located at the top. At the same time, the shut-off device automatically blocks the increased consumption of the medium to the consumer. The spherical locking element remains in the upper position under the influence of the differential pressure of the medium, overcoming the weight of the locking element. Re-opening the valve is possible only after reducing the differential pressure of the medium on the ball valve. After reducing the pressure drop, the ball shut-off body, under the action of its own weight, is lowered to the lower stop, and the valve is again ready to pass through itself a fluid with an acceptable flow rate.

Клапан предельного расхода имеет два недостатка. Первый заключается в необходимости вертикальной ориентации его оси при использовании в системах, что, соответственно приводит к необходимости создания восходящего снизу вверх потока текучей среды через клапан для обеспечения его работоспособности. Это ограничивает возможности его использования в гидропневмосистемах, в которых для удобства монтажа и обслуживания целесообразно, например, горизонтальное размещение клапана. Второй недостаток заключается в том, что каждый клапан рассчитан на срабатывание при достижении одного определенного значения величины предельного расхода, при достижении которого клапан закрывается. Это значение определяется массой запорного органа для заданного значения давления текучей среды в источнике, что ограничивает его использование.The flow limit valve has two drawbacks. The first is the need for vertical orientation of its axis when used in systems, which, accordingly, leads to the need to create a bottom-up flow of fluid through the valve to ensure its operability. This limits the possibilities of its use in hydropneumatic systems, in which, for ease of installation and maintenance, it is advisable, for example, to place the valve horizontally. The second disadvantage is that each valve is designed to operate when one specific value of the maximum flow rate is reached, upon reaching which the valve closes. This value is determined by the mass of the shutoff member for a given value of the pressure of the fluid in the source, which limits its use.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании клапана предельного расхода текучих сред, работоспособного при любой ориентации корпуса относительно вектора силы тяжести и в широком диапазоне величин расходов текучих сред.The technical problem solved by the utility model is to create a valve of the maximum flow rate of fluids, operable for any orientation of the body relative to the gravity vector and in a wide range of flow rates of fluids.

Это достигается тем, что в известном клапане предельного расхода текучих сред, содержащем разъемный проточный корпус с подводящим и отводящим отверстиями, внутри которого размещен запорный орган с возможностью осевого перемещения между упором и седлом и поочередного взаимодействия с ними, при этом при взаимодействии запорного органа с упором входная полость клапана соединена с выходной, согласно полезной модели запорный орган выполнен в виде тарели с направляющим хвостовиком, подпружиненным относительно упора, с возможностью регулирования усилия прижатия к упору.This is achieved by the fact that in the known valve of the maximum flow rate of fluid containing a detachable flow housing with inlet and outlet holes, inside of which there is a locking element with the possibility of axial movement between the stop and the seat and alternating interaction with them, while the interaction of the locking body with the stop the inlet cavity of the valve is connected to the outlet, according to a utility model, the locking member is made in the form of a plate with a guide shank, spring-loaded relative to the stop, with the possibility of adjustment pressure forces against the stop.

На фиг.1 изображен предлагаемый клапан предельного расхода текучих сред в разрезе, на фиг.2 изображен вид по стрелке «А» на запорный орган.In Fig.1 shows the proposed valve of the maximum flow rate of the fluid in the context, Fig.2 shows a view along arrow "A" on the locking element.

Клапан предельного расхода текучих сред, преимущественно высокого давления, имеет проточный разъемный корпус и состоит из двух соединенных по резьбе полых втулок 1 и 2. На внутренней поверхности втулки 1 выполнен упор 3, а на торце втулки 2 - седло 4. В полости втулки 1 между упором 3 и седлом 4 с осевым зазором размещен запорный орган, выполненный в виде тарели 5 с направляющим хвостовиком 6, размещенным с кольцевым зазором в отверстии втулки 2. Запорный орган подпружинен относительно упора 3 пружиной 7, взаимодействующей с другой стороны с полым регулировочным винтом 8, обеспечивающим регулирование усилия прижатия запорного органа к упору 3. Для фиксации настройки заданного усилия прижатия запорного органа к упору 3 на резьбовом элементе регулировочного винта 8 размещена контргайка 9. Для обеспечения герметичности клапана он снабжен размещенной на втулке 1 гайкой 10, взаимодействующей со штуцером 11, уплотненным относительно втулки 1. На торце тарели 5 со стороны упора 3 выполнены каналы 12, обеспечивающие сообщение входной полости клапана с выходной при посадке запорного органа на упор 3. Наличие регулировочного винта 8 обеспечивает настройку усилия срабатывания клапана для использования его на установках с разными рабочими давлениями.The valve of the maximum flow rate of fluids, mainly of high pressure, has a flow-through detachable body and consists of two hollow bushes 1 and 2 connected by a thread. An emphasis 3 is made on the inner surface of the sleeve 1, and a seat 4 is made at the end of the sleeve 2. In the cavity of the sleeve 1 between a stop 3 and a seat 4 with an axial clearance there is a locking element made in the form of a plate 5 with a guide shank 6 placed with an annular gap in the hole of the sleeve 2. The locking element is spring-loaded relative to the stop 3 by a spring 7 interacting on the other side with a hollow with a adjusting screw 8, which regulates the pressure of the locking member against the stop 3. To fix the setting of the specified pressing force of the locking member to the stop 3, a lock nut 9 is placed on the threaded element of the adjusting screw 8. the fitting 11, sealed relative to the sleeve 1. At the end of the plate 5 from the stop 3 channels 12 are made, providing a message of the valve inlet cavity with the outlet when the shut-off element is mounted on the p 3. The presence of an adjusting screw 8 provides adjustment of the valve actuation force for use in installations with different operating pressures.

При снятых с клапана гайке 10 и штуцере 11 производят настройку усилия прижатия пружиной 7 запорного органа к упору 3.When removed from the valve nut 10 and the nozzle 11, the pressure is pressed by the spring 7 of the locking member to the stop 3.

В исходном положении клапана втулка 1 подсоединена к источнику газа высокого давления, а штуцер 11 - к потребителю (на чертеже условно не показаны). Тарель 5 запорного органа прижата пружиной 7 к упору 3, при этом входная полость клапана сообщена с выходной за счет каналов 12, выполненных в торце тарели 5, осевого зазора между тарелью 5 и седлом 4, кольцевого зазора между втулкой 2 и хвостовиком 6 и отверстия в винте 8. Ось клапана имеет любое пространственное расположение.In the initial position of the valve, the sleeve 1 is connected to a high-pressure gas source, and the nozzle 11 is connected to a consumer (not conventionally shown in the drawing). The plate 5 of the locking member is pressed by a spring 7 to the stop 3, while the inlet cavity of the valve is in communication with the outlet due to channels 12 made at the end of the plate 5, the axial clearance between the plate 5 and the seat 4, the annular gap between the sleeve 2 and the shank 6 and the holes in screw 8. The valve axis has any spatial arrangement.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

На вход клапана от источника поступает газ высокого давления, который из полости втулки 1 через каналы, выполненные в торце тарели 5, осевой зазор между тарелью 5 и седлом 4, кольцевой зазор между втулкой 2 и хвостовиком 6 и отверстия в винте 8 и штуцере 11 поступает потребителю.High pressure gas is supplied from the source to the valve inlet, which from the cavity of the sleeve 1 through channels made in the end face of the plate 5, the axial clearance between the plate 5 and the seat 4, the annular gap between the sleeve 2 and the shank 6 and the holes in the screw 8 and the fitting 11 to the consumer.

В случае аварии, например, на трубопроводе потребителя (его разрыве) через штуцер 11 клапана резко возрастает расход газа. Перепад давления на тарели 5 запорного органа резко увеличивается, при этом возрастает усилие на тарель 5 со стороны источника газа высокого давления, которое превышает усилие ее прижатия пружиной 7 к упору 3, и заставляет перемещаться запорный орган к седлу 4 до посадки на него. При этом прекращается подача газа к потребителю. После этого перекрывают линию подачи газа от источника высокого давления и сбрасывают давление из полости втулки 1, при этом запорный орган усилием пружины садится на упор 3. После устранения аварии на трубопроводе потребителя клапан готов к работе.In the event of an accident, for example, at the consumer’s pipeline (its rupture), gas flow sharply increases through the valve fitting 11. The pressure drop on the plate 5 of the locking member increases sharply, while the force on the plate 5 from the side of the high-pressure gas source increases, which exceeds the force pressed by the spring 7 against the stop 3, and forces the locking member to move to the seat 4 before landing on it. This stops the flow of gas to the consumer. After that, the gas supply line is blocked from the high-pressure source and the pressure is released from the cavity of the sleeve 1, while the shut-off element sets the stop force by the spring force 3. After eliminating the accident on the consumer’s pipeline, the valve is ready for operation.

Использование полезной модели за счет выполнения подпружиненного запорного органа позволит обеспечить работоспособность клапана при любом его положении в пространстве, а за счет обеспечения возможности регулирования усилия его прижатия к упору, т.е. - перепада давления на запорном органе для его срабатывания, - расширить диапазон его применения на системах высокого давления с разными величинами рабочих давлений.The use of the utility model due to the implementation of a spring-loaded locking element will ensure the operability of the valve at any position in space, and by providing the ability to control the force of its pressing against the stop, i.e. - differential pressure on the shut-off element for its operation; - expand the range of its application on high-pressure systems with different values of operating pressures.

Claims

The valve of the maximum flow rate of fluid containing a detachable flow housing with inlet and outlet openings, inside of which there is a shut-off element with the possibility of axial movement between the stop and the seat and alternate interaction with them, while when the shut-off body interacts with the stop, the valve inlet cavity is connected to the outlet, characterized in that the locking body is made in the form of a plate with a guiding shank, spring-loaded relative to the stop, with the possibility of regulating the pressure against the stop.