RU122738U1

RU122738U1 - EXCENTRIC CRANE

Info

Publication number: RU122738U1
Application number: RU2012131432/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евсеевич Евсиков; Сергей Васильевич Вандышев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "АНОД-НН"
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-12-10

Abstract

1. Кран эксцентриковый, содержащий корпус с двумя разъемными фланцами с соосными входным и выходным отверстиями, два седла с коническими уплотнительными поверхностями, расположенные во фланцах, затвор, выполненный в виде двух сегментов, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, расположенную с эксцентриситетом относительно оси уплотнительной поверхности седла, обеспечивая в закрытом положении двухстороннее герметичное прилегание уплотнительной поверхности затвора к конической уплотнительной поверхности седел, при этом сегменты жестко установлены в едином корпусе затвора, который имеет возможность поворота в осях, центр которых расположен на оси седел, а уплотнительные поверхности седел смещены относительно оси отверстий корпуса на величину эксцентриситета уплотнительных поверхностей сегментов затвора, отличающийся тем, что введен жесткий упор между поворотной осью и корпусом крана, а седла с уплотнительными поверхностями выполнены подвижными и подпружинены с ограниченной возможностью перемещения в конце закрытия и в начале открытия затвора, при этом поджатие седел к затвору от перепада давления рабочей среды возможно только со стороны входного отверстия крана.2. Кран эксцентриковый по п.1, отличающийся тем, что жесткий упор при закрытии соответствует соосному расположению уплотнительных поверхностей затвора и седел.1. The valve is eccentric, containing a body with two split flanges with coaxial inlet and outlet openings, two seats with tapered sealing surfaces located in the flanges, a shutter made in the form of two segments, each of which has a sealing surface located eccentricly relative to the sealing axis seat surface, providing in the closed position a two-way tight fit of the valve sealing surface to the conical sealing surface of the seats, while the segments are rigidly installed in a single valve body, which has the ability to rotate in axes whose center is located on the axis of the seats, and the sealing surfaces of the seats are offset relative to the axis body openings by the eccentricity of the sealing surfaces of the gate segments, characterized in that a rigid stop is introduced between the pivot axis and the valve body, and the seats with sealing surfaces are movable and spring-loaded with limited Possibility of movement at the end of closing and at the beginning of opening of the valve, while the compression of the seats to the valve from the pressure difference of the working medium is possible only from the side of the valve inlet. 2. Eccentric valve according to claim 1, characterized in that the rigid stop when closing corresponds to the coaxial arrangement of the sealing surfaces of the shutter and the seats.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и предназначена для управления потоком рабочей среды высокого давления с абразивными включениями, в качестве запорного крана или запорно-регулирующего крана на трубопроводах с насыщенными пневмо-гидро абразивными рабочими смесями.The utility model relates to pipeline valves and is intended to control the flow of a high-pressure medium with abrasive inclusions, as a shut-off valve or shut-off and control valve on pipelines with saturated pneumo-hydro abrasive working mixtures.

Известны конструкции односедельного сегментного поворотного клапана (см. Б.Ф.Брагин «Трубопроводная арматура для абразивных гидросмесей» Машиностроение, Москва, 1981, рис.22,. 25), содержащие корпус с входным и выходным отверстиями, коническое седло клапана и запорный элемент, выполнен в виде сегмента с сферической уплотнительной поверхностью.Known designs of a single-seat segment rotary valve (see B.F. Bragin "Pipe fittings for abrasive hydraulic mixtures" Engineering, Moscow, 1981, Fig. 22, 25), containing a housing with inlet and outlet openings, a tapered valve seat and a locking element, made in the form of a segment with a spherical sealing surface.

Недостатком данных клапанов является постоянный контакт между уплотнительными поверхностями в процессе их взаимного перемещения, что влечет за собой их сильный износ при попадании абразивных частиц между трущимися поверхностями.The disadvantage of these valves is the constant contact between the sealing surfaces in the process of their mutual movement, which entails their strong wear when abrasive particles get between the rubbing surfaces.

Указанное обстоятельство затрудняет использование этих клапанов на трубопроводах, где рабочими средами является нефть или газ, содержащих незначительные примеси с абразивными включениями.This circumstance complicates the use of these valves in pipelines, where the working medium is oil or gas containing minor impurities with abrasive inclusions.

Известно техническое решение конструкции односедельного поворотного сегментного клапана, содержащего корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными на одной оси, седло клапана с конической уплотнительной поверхностью, расположенного у входного отверстия, запорный элемент, выполненный в виде сегмента с уплотнительной поверхностью, установленного в корпусе с эксцентриситетом относительно плоскости уплотнения и оси уплотнительной поверхности седла, обеспечивающим в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительной поверхности к конусуA technical solution is known for the design of a one-seat rotary segment valve, comprising a housing with inlet and outlet openings located on the same axis, a valve seat with a conical sealing surface located at the inlet, a locking element made in the form of a segment with a sealing surface mounted in an eccentric housing relative to the plane of the seal and the axis of the sealing surface of the seat, which provides a sealed seal in the closed position surface to cone

седла и поворотный привод (см. приложение №1, F5000R 01/2004, фирмы Masoneilan заявки №2006115990 от 10.05.2006 г.).saddles and rotary drive (see Appendix No. 1, F5000R 01/2004, Masoneilan, application No. 2006115990 of 05/10/2006).

Данный запорно-регулирующий клапан особенно эффективен при использовании его в средах, содержащих абразивные включения.This shut-off and control valve is especially effective when used in environments containing abrasive inclusions.

Однако, недостатком его является то, что наличие эксцентриситета в осях при повороте сегмента значительно повышает момент на приводе, что увеличивает массогабаритные характеристики как привода так и клапана в целом. Недостатком данного клапана является также невозможность использования его на магистральных трубопроводах с абразивными включениями в качестве запорного клапана из-за его одностороннего уплотнения и тем более его нельзя использовать в трубопроводах с насыщенными пневмо-гидро аброзивными рабочими смесями из-за того, что невозможно осуществить очистку внутренней полости клапана перед окончательным закрытием, чтобы предохранить уплотнительные поверхности от износа и обеспечить герметичность клапана.However, its disadvantage is that the presence of eccentricity in the axes when the segment is rotated significantly increases the moment on the actuator, which increases the weight and size characteristics of both the actuator and the valve as a whole. The disadvantage of this valve is the inability to use it on the main pipelines with abrasive inclusions as a shut-off valve due to its one-sided sealing and, moreover, it cannot be used in pipelines with saturated pneumo-hydro abrasive working mixtures due to the fact that it is impossible to clean the internal valve cavities before final closure in order to protect the sealing surfaces from wear and to ensure valve tightness.

Наиболее близким техническим решением является конструкция двухсегментного запорно-регулирующего клапана, по патенту на полезную модель RU №75230 публ. 27.07.2008 г. F16K 5/06, F16K 5/20, у которого имеются наибольшее число существенных признаков:The closest technical solution is the design of a two-segment shut-off and control valve, according to the patent for utility model RU No. 75230 publ. 07/27/2008 F16K 5/06, F16K 5/20, which has the largest number of essential features:

Кран имеет корпус с соосными входным и выходным отверстиями, два седла, каждый из которых имеет коническую уплотнительную поверхность, и расположенные у входного и выходного отверстия, запорный элемент, выполненный в виде двух сегментов, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, и установленные в корпусе с эксцентриситетом относительно плоскости уплотнения и оси уплотнительной поверхности седла, обеспечивая в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительной поверхности к конической уплотнительной поверхности седел, образуя внутреннюю полость, и поворотный привод, отличающийся тем, что сегменты жестко установлены в едином корпусе запорного элемента, который имеет возможность поворота на валу, центр которого расположен на оси входного и выходного отверстия корпуса, а уплотнительные конические поверхности седел смещены относительно оси отверстий корпуса на величину эксцентриситета уплотнительных поверхностей сегментов запорного элемента.The crane has a housing with coaxial inlet and outlet openings, two seats, each of which has a conical sealing surface, and located at the inlet and outlet openings, a locking element made in the form of two segments, each of which has a sealing surface, and installed in the housing with eccentricity with respect to the sealing plane and the axis of the sealing surface of the seat, providing in the closed position a tight fit of the sealing surface to the conical sealing surface of the seat l, forming an internal cavity, and a rotary drive, characterized in that the segments are rigidly mounted in a single housing of the locking element, which can be rotated on a shaft, the center of which is located on the axis of the input and output openings of the housing, and the sealing conical surfaces of the seats are offset relative to the axis of the holes housing the amount of eccentricity of the sealing surfaces of the segments of the locking element.

Недостатком данного крана является его ограниченные функциональные возможности при больших DN и PN. Так при больших перепадах давлений рабочей среды при закрытии и особенно при открытии резко увеличивается потребный момент привода. Большие усилия, действующие на затвор, создают значительные контактные напряжения на уплотнительные поверхности седла, выполненные из эластомеров, что ограничивает использование данной конструкции.The disadvantage of this crane is its limited functionality with large DN and PN. So at large pressure differences of the working medium during closing, and especially when opening, the required drive torque sharply increases. The large forces acting on the valve create significant contact stresses on the sealing surfaces of the seat made of elastomers, which limits the use of this design.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей использования конструкции при больших перепадах давления рабочей среды и при больших диаметрах проходного сечения конструкции крана.The objective of the utility model is to expand the functionality of using the design with large pressure drops of the working medium and with large diameters of the flow section of the crane structure.

Технический результат достигается за счет того, что введен жесткий упор между поворотной осью и корпусом крана, а седла с уплотнительными поверхностями выполнены подвижными и подпружинены с ограниченной возможностью перемещения в конце закрытия и в начале открытия затвора, при этом поджатие седел к затвору от перепада давления рабочей среды производится только со стороны входного отверстия крана.The technical result is achieved due to the fact that a hard stop is introduced between the rotary axis and the valve body, and the seats with sealing surfaces are movable and spring-loaded with limited movement at the end of the closure and at the beginning of the opening of the shutter, while the seats are pressed against the shutter from the working pressure drop medium is made only from the inlet side of the crane.

Жесткий упор при закрытии соответствует соосному расположению уплотнительных поверхностей затвора и седел.The hard stop during closing corresponds to the coaxial arrangement of the sealing surfaces of the bolt and seats.

На фиг.1 изображен продольный разрез крана в закрытом положении затвора.Figure 1 shows a longitudinal section of a crane in the closed position of the shutter.

На фиг.2 изображен поперечный разрез А-А фиг.1.Figure 2 shows a cross section aa of figure 1.

На фиг.3 изображено сечение в открытом положении затвора.Figure 3 shows a cross section in the open position of the shutter.

На фиг.4 изображено сечение Б-Б фиг.2.Figure 4 shows a section bB of figure 2.

Кран содержит корпус 1, в котором герметично установлены фланцы 2 (см. фиг.1) с отверстиями проходного сечения. Во фланцах 2 размещены комбинированные седла 3, которые выполнены подвижными, и состоят из металлической обоймы, в торце которой герметично запрессована втулка из эластомера с конической уплотнительной поверхностью седла 3. Эта уплотнительная поверхность, благодаря эксцентрической расточке во фланце 2, смещена относительно проходного отверстия фланца 2, на величину эксцентриситета Z. Затвор 4, имея сквозное отверстие проходного сечения, выполнен в виде двух сегментов, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, выполненную с эксцентриситетом Z относительно оси фланцев 2, обеспечивая в закрытом положении двухстороннее герметичное прилегание уплотнительной поверхности затвора к конической уплотнительной поверхности седел. Затвор 4 поворачивается на валах 5, 6 (см. фиг.1, 2), ось которых пересекает ось фланцев 2 под углом 90°. Фиксация поворота затвора 4 в положениях «открыто» и «закрыто» обеспечивается жестким упором 8 (см. фиг.4) затвора 4 и жестким упором корпуса сальника 7, герметично и жестко соединенного с корпусом 1. В корпусе сальника 7 располагается сальниковое уплотнение 9 и опорные втулки 10 для поворота вала 5. Поворот вала 6 обеспечивается в опорных втулках 11, которые установлены в стакане 12. Торец стакана герметично глушится заглушкой 13. Между заглушкой 13, валом 6 и стаканом 12 устанавливаются кольца 14, 15, выполняющие роль опор и компенсаторов при установке уплотнительных поверхностей затвора 4 и седел 3. Седло 3 (см. фиг.1) подпружинено пакетом пружин 16, и может герметично перемещаться на величину зазора К в направляющей втулке 17, которая герметично крепится к фланцу 2 винтами 18. Между торцами фланца 2 и седлом 3 предусмотрен зазор Н. (см. фиг.1) Поворот затвора в крайние положения осуществляется поворотным приводом 19 (см. фиг.2), который крепится к фланцу корпуса сальника 7 винтами 20.The crane comprises a housing 1, in which flanges 2 (see FIG. 1) are hermetically mounted with openings of passage section. Combined saddles 3 are placed in the flanges 2, which are movable and consist of a metal cage, in the end of which an elastomer sleeve with a conical sealing surface of the seat 3 is hermetically pressed. This sealing surface, due to the eccentric bore in the flange 2, is offset from the passage opening of the flange 2 , by the amount of eccentricity Z. The shutter 4, having a through hole of the passage section, is made in the form of two segments, each of which has a sealing surface made with ecc ntrisitetom Z axis with respect to the flanges 2, in the closed position providing bilateral hermetic sealing abutment surface of the gate to the conical sealing surface of the saddles. The shutter 4 rotates on the shafts 5, 6 (see figure 1, 2), the axis of which intersects the axis of the flanges 2 at an angle of 90 °. The rotation of the shutter 4 in the open and closed positions is fixed by a rigid stop 8 (see Fig. 4) of the shutter 4 and a rigid stop of the stuffing box 7, which is hermetically and rigidly connected to the body 1. In the stuffing box 7, the stuffing box 9 and supporting sleeves 10 for rotation of the shaft 5. The rotation of the shaft 6 is provided in the supporting sleeves 11, which are installed in the glass 12. The end of the glass is hermetically muffled by the plug 13. Between the plug 13, the shaft 6 and the cup 12 are installed rings 14, 15, which serve as supports and compensators when installing sealing surfaces of the valve 4 and seats 3. The seat 3 (see FIG. 1) is spring-loaded with a spring package 16, and can be tightly moved by the clearance K in the guide sleeve 17, which is tightly attached to the flange 2 by screws 18. Between the ends of the flange 2 and the seat 3, a gap N. is provided.

Кран эксцентриковый работает следующим образом.The eccentric crane works as follows.

В открытом положении крана затвор 4 зафиксирован жестким упором 8 (плоскостью П) и упором корпуса сальника 7 (см. фиг.3, 4) При этом ось сквозного отверстия затвора 4 совпадает с осью отверстий фланцев 2, обеспечивая свободный проход рабочей среды соответствующего проходного сечения с минимальным сопротивлением.In the open position of the valve, the shutter 4 is fixed by a rigid stop 8 (plane P) and the stop of the stuffing box 7 (see Fig. 3, 4). The axis of the through hole of the shutter 4 coincides with the axis of the holes of the flanges 2, providing free passage of the working medium of the corresponding passage section with minimal resistance.

Крутящий момент на приводе 19 обеспечивает в конце поворота постоянную фиксацию затвора 4 в открытом положении. Подвижные седла 3 под действием усилия пакетов пружин 16 перемещаются на величину зазора К (см. фиг.1) При закрытии затвора 4 последний поворачивается на 90 градусов до совмещения жесткого упора 8 плоскостью М с упором корпуса сальника 7 (см. фиг.4). Ось уплотнительной поверхности каждого сегмента затвора 4 совпадает с осью уплотнительной поверхности соответствующего седла, а при подходе к зафиксированному закрытому положению затвора сферическая уплотнительная поверхность сегментов входит в контакт с конической уплотнительной поверхностью седел, перемещая их на величину К, сжимая при этом пакет пружин 16. При воздействии перепада давления на затвор 4 усилие воспринимается валами 5 и 6 со стороны входного отверстия фланца 2. Воздействие перепада давления на эффективную площадь подвижного седла 3 со стороны входного отверстия создает основное дополнительное усилие на седле, обеспечивающее одностороннюю герметичность затвора 4 и дополнительную нагрузку на валы 5 и 6. При страгивании затвора и при его повороте усилие привода преодолевает трение в валах 5, 6, а перепад давления на эксцентриковый затвор создает дополнительный момент, направленный в сторону открытия, то есть облегчает открытие затвора. Для передачи момента на эксцентриковый кран конструкция привода должна быть самотормозящейся. При работе крана на низких давлениях рабочей среды герметичность затвора обеспечивается дополнительным поджатием седел пакетом пружин 16.The torque on the actuator 19 provides at the end of the rotation constant locking of the shutter 4 in the open position. The movable saddles 3, under the action of the force of the spring packs 16, move by the amount of the gap K (see Fig. 1). When the shutter 4 is closed, the latter rotates 90 degrees until the hard stop 8 is aligned with the plane M with the stop of the stuffing box 7 (see Fig. 4). The axis of the sealing surface of each segment of the valve 4 coincides with the axis of the sealing surface of the corresponding seat, and when approaching the fixed closed position of the valve, the spherical sealing surface of the segments comes into contact with the conical sealing surface of the seats, moving them by K, compressing the spring package 16. When the influence of the differential pressure on the shutter 4, the force is perceived by the shafts 5 and 6 from the side of the inlet of the flange 2. The impact of the differential pressure on the effective area of the slide of the saddle 3 from the inlet side creates the main additional force on the saddle, providing one-sided tightness of the shutter 4 and additional load on the shafts 5 and 6. When the shutter is pulled apart and when it is turned, the drive force overcomes friction in the shafts 5, 6, and the pressure drop on the eccentric the shutter creates an additional moment directed towards the opening, that is, facilitates the opening of the shutter. To transmit torque to an eccentric crane, the drive design must be self-braking. When the crane is operating at low pressures of the working medium, the shutter tightness is ensured by additional preloading of the saddles by the spring package 16.

Опытное изготовление предлагаемой конструкции и испытания доказали ее эффективность по сравнению с прототипом при работе на высокие рабочие давления. Предлагаемая конструкция может стать хорошей альтернативой шаровым кранам, особенно для загрязненных рабочих сред, имея при этом более высокие ресурсные характеристики по цикличности и высокую надежность в работе, особенно при длительных стоянках между циклами.Pilot manufacturing of the proposed design and testing have proven its effectiveness compared to the prototype when working at high working pressures. The proposed design can be a good alternative to ball valves, especially for contaminated working environments, while having higher resource characteristics in terms of cyclicality and high reliability in operation, especially during long periods between cycles.

Claims

1. Eccentric crane, comprising a housing with two split flanges with coaxial inlet and outlet openings, two saddles with tapered sealing surfaces located in the flanges, a shutter made in the form of two segments, each of which has a sealing surface located with an eccentricity relative to the axis of the sealing the surface of the saddle, providing in the closed position two-sided tight fit of the sealing surface of the valve to the conical sealing surface of the seats, while the genes are rigidly mounted in a single valve body, which can be rotated in axes whose center is located on the axis of the seats, and the sealing surfaces of the seats are offset relative to the axis of the housing openings by the amount of eccentricity of the sealing surfaces of the valve segments, characterized in that a hard stop is inserted between the rotary axis and the crane body, and the seats with sealing surfaces are movable and spring-loaded with limited ability to move at the end of closing and at the beginning of opening the shutter, while m tightening the seats to the valve from the differential pressure of the medium is possible only from the side of the inlet of the crane.

2. The eccentric crane according to claim 1, characterized in that the hard stop upon closing corresponds to the coaxial arrangement of the sealing surfaces of the bolt and seats.