RU151083U1

RU151083U1 - WEDGE SHORT-WAY LATCH FOR LIQUID-METAL AND AGGRESSIVE MEDIA

Info

Publication number: RU151083U1
Application number: RU2014126496/06U
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Белизин; Александр Николаевич Жилин; Владимир Васильевич Макаров
Original assignee: Закрытое акционерное общество "КУРГАНСПЕЦАРМАТУРА" (ЗАО "КУРГАНСПЕЦАРМАТУРА")
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2015-03-20

Abstract

1. Клиновая короткоходная задвижка для жидкометаллических и агрессивных сред, содержащая корпус, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим и отводящим патрубками с привалочными плоскостями, выступающими в среднюю часть корпуса, выполненными в виде продолжений указанных патрубков с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора в виде клина, установленного в корпусе между привалочными плоскостями с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию корпуса посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя, пропущенного через его съемную верхнюю часть, а на другом конце шпинделя закреплен маховик, при этом в корпусе образована демпфирующая полость с уплотнительным элементом, отличающаяся тем, что подводящий и отводящий патрубки имеют форму пустотелых цилиндров, отверстия в обращенных к друг другу торцах которых заужены и имеют срезы, образованные расходящимися вверх привалочными плоскостями с возможностью герметичного контакта указанных срезов с клином затвора, причем отверстия в указанных срезах выполнены удлиненными по оси X-X, расположенной в горизонтальной осевой плоскости патрубков, и зауженными по оси Z-Z, лежащей в вертикальной осевой плоскости патрубков, причем площадь сечения отверстия в каждой привалочной плоскости составляет 0,5-1,1 площади поперечного сечения входного отверстия цилиндрической части патрубка, при этом каждый патрубок герметично закреплен в корпусе сварным швом и установлен на величину заглубления, заданную расположением отбортовки на наружной поверхности патрубка с возможностью об�1. Wedge short-stroke gate valve for liquid metal and aggressive environments, comprising a housing having a central through hole with inlet and outlet nozzles with mating planes protruding into the middle of the housing, made in the form of extensions of these nozzles with the possibility of ensuring a tight fit to them shutter in the form of a wedge installed in the housing between the mating planes with the possibility of reciprocating movement in a plane perpendicular to the central hole of the core the mustache by means of a spindle attached to it by one end, passed through its removable upper part, and a flywheel is fixed on the other end of the spindle, while a damping cavity with a sealing element is formed in the casing, characterized in that the inlet and outlet pipes have the form of hollow cylinders, holes in the ends facing each other which are narrowed and have slices formed by diverging upward mating planes with the possibility of tight contact of these slices with the wedge of the shutter, In these sections, they are made elongated along the axis XX located in the horizontal axial plane of the nozzles, and narrowed along the ZZ axis lying in the vertical axial plane of the nozzles, the cross-sectional area of the hole in each connecting plane being 0.5-1.1 of the input cross-sectional area holes of the cylindrical part of the nozzle, with each nozzle being hermetically fixed in the housing by a weld seam and set to a depth determined by the location of the flange on the outer surface of the nozzle with the possibility of

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно - к узлам и деталям машин, преимущественно - к задвижкам и шиберным затворам с запорными элементами с клиновидным устройством седловых поверхностей.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to the nodes and details of machines, mainly to valves and gate valves with locking elements with a wedge-shaped arrangement of saddle surfaces.

Устройство может использоваться в системах охлаждения и очистки атомных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем, в химической промышленности и энергетике.The device can be used in cooling and purification systems of atomic reactors with liquid metal coolant, in the chemical industry and energy.

Известна клиновая задвижка, содержащая корпус, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим и отводящим патрубками с привалочными плоскостями выступающими в среднюю часть корпуса, выполненными в виде продолжений указанных патрубков с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора в виде клина установленного в корпусе между привалочными плоскостями (они же седла) с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию корпуса посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя, пропущенного через его съемную верхнюю часть, а на другом конце шпинделя закреплен маховик, при этом в корпусе образована демпфирующая полость с уплотнительным элементом (патент РФ №2186277, МПК F16K 3/12, опубл. 27.07.2002 г.).A wedge gate valve is known, comprising a housing having a central through hole with inlet and outlet pipes with mating planes protruding into the middle part of the housing, made in the form of extensions of these pipes with the possibility of ensuring a tight fit of the shutter in the form of a wedge installed in the housing between the mating planes (they saddles) with the possibility of reciprocating movement in a plane perpendicular to the central hole of the body by means of attached to it at one end of the spindle passed through its removable upper part, and a flywheel is fixed at the other end of the spindle, while a damping cavity with a sealing element is formed in the housing (RF patent No. 2186277, IPC F16K 3/12, publ. July 27, 2002) .

Данное техническое решение является наиболее близким к полезной модели, поэтому принято за прототип.This technical solution is the closest to the utility model, therefore, taken as a prototype.

Недостатками прототипа являются недостаточная безопасность вследствие невысокой герметичности и ограниченного быстродействия в аварийной ситуации.The disadvantages of the prototype are insufficient safety due to the low tightness and limited performance in an emergency.

Технический результат от использования устройства заключается в повышении безопасности за счет увеличения герметичности и быстродействия в аварийной ситуации путем уменьшения хода затвора.The technical result from the use of the device is to increase safety by increasing the tightness and speed in an emergency by reducing the shutter speed.

Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь полезной модели с указанным техническим результатом.Below are the general and particular essential features characterizing the causal relationship of the utility model with the specified technical result.

Клиновая короткоходная задвижка для жидкометаллических и агрессивных сред содержит корпус, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим и отводящим патрубками с привалочными плоскостями выступающими в среднюю часть корпуса, выполненными в виде продолжений указанных патрубков с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора в виде клина установленного в корпусе между привалочными плоскостями с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию корпуса посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя, пропущенного через его съемную верхнюю часть. На другом конце шпинделя закреплен маховик (может быть отдельный привод). В корпусе образована демпфирующая полость с уплотнительным элементом.A short-stroke wedge gate valve for liquid metal and aggressive environments contains a body having a central through hole with inlet and outlet pipes with mounting planes protruding into the middle part of the body, made in the form of extensions of these pipes with the possibility of providing a tight fit to them shutter in the form of a wedge installed in the body between mating planes with the possibility of reciprocating movement in a plane perpendicular to the Central hole of the housing by means of a spindle attached to it at one end, passed through its removable upper part. A flywheel is mounted on the other end of the spindle (there may be a separate drive). A damping cavity with a sealing element is formed in the housing.

Подводящий и отводящий патрубки имеют форму пустотелых цилиндров, отверстия в обращенных к друг другу торцах которых заужены и имеют срезы, образованные расходящимися вверх привалочными плоскостями с возможностью герметичного контакта указанных срезов с клином затвора. Отверстия в указанных срезах выполнены удлиненными по оси Х-Х, расположенной в горизонтальной осевой плоскости патрубков и - зауженными по оси Z-Z, лежащей в вертикальной осевой плоскости патрубков. Площадь сечения Si отверстия в каждой привалочной плоскости составляет 0,5-1,1 площади поперечного сечения S2 входного отверстия цилиндрической части патрубка. Каждый патрубок герметично закреплен в корпусе сварным швом и установлен на величину заглубления, заданную расположением отбортовки на наружной поверхности патрубка с возможностью обеспечения герметичного прилегания рабочих поверхностей клина к привалочным плоскостям. Уплотнительный элемент демпфирующей полости выполнен, по крайней мере, из одного сильфона, размещенного между двумя телескопически сопряженными стаканами. Нижняя часть соответствующего сильфона герметично прикреплена к внутреннему стакану, а верхняя часть сильфона герметично прикреплена к наружному стакану, прикрепленному к корпусу. Отверстие в привалочной плоскости может быть образовано параллельными линиями сопряженными по торцам с окружностями или имеет эллиптическую форму или может быть выполнено из нижней прямой и верхней криволинейной выпуклой линий, соединенных дугами или может бытьThe inlet and outlet pipes are in the form of hollow cylinders, the openings in the ends of which face each other are narrowed and have slices formed by diverging upward mating planes with the possibility of tight contact between these slices and the gate wedge. The holes in these sections are made elongated along the axis X-X located in the horizontal axial plane of the nozzles and narrowed along the axis Z-Z lying in the vertical axial plane of the nozzles. The cross-sectional area Si of the hole in each mating plane is 0.5-1.1 of the cross-sectional area S2 of the inlet of the cylindrical portion of the pipe. Each nozzle is hermetically fixed in the housing by a weld seam and is set to a depth determined by the location of the flanging on the outer surface of the nozzle with the possibility of ensuring a tight fit of the working surfaces of the wedge to the mating planes. The sealing element of the damping cavity is made of at least one bellows placed between two telescopically mated glasses. The lower part of the corresponding bellows is hermetically attached to the inner cup, and the upper part of the bellows is hermetically attached to the outer cup attached to the body. The hole in the attachment plane can be formed by parallel lines conjugated at the ends with circles or has an elliptical shape or can be made from the lower straight and upper curved convex lines connected by arcs or can be

образовано пересекающимися окружностями, оси которых расположены на продольной оси отверстия.formed by intersecting circles whose axes are located on the longitudinal axis of the hole.

Устройство иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен продольный разрез устройства; на фиг.2 - шток в сборе; на фиг.З - вид I на фиг.1; на фиг.4 - вид II на фиг.1; на фиг.5 - подводящий и отводящий патрубки в корпусе, продольный разрез; на фиг.6 - вид Α-A на фиг.5, продольный разрез; на фиг.7 - вид Б на фиг.6; на фиг.8 - вид В на фиг.6; на фиг.9 - овально-прямолинейная форма отверстия в привалочной плоскости; на фиг.10 - то же, что и на фиг.9, частичный продольный разрез; на фиг. 11 - вариант формы отверстия на фиг.9; фиг. 12 - вариант формы отверстия на фиг.9; фиг. 13 - вариант формы отверстия на фиг.9; фиг. 14 - вариант формы отверстия на фиг.9.The device is illustrated by drawings, where: in Fig.1 shows a longitudinal section of a device; figure 2 - rod Assembly; in Fig.3 is a view of I in Fig.1; figure 4 is a view II in figure 1; figure 5 - inlet and outlet pipes in the housing, a longitudinal section; Fig.6 is a view of Α-A in Fig.5, a longitudinal section; Fig.7 is a view of B in Fig.6; on Fig - view In figure 6; figure 9 - oval-rectilinear shape of the holes in the mounting plane; figure 10 is the same as in figure 9, a partial longitudinal section; in FIG. 11 is an embodiment of the shape of the hole in FIG. 9; FIG. 12 is a variant of the shape of the hole in FIG. 9; FIG. 13 is an embodiment of the shape of the hole in FIG. 9; FIG. 14 is a variant of the shape of the hole in FIG. 9.

Клиновая короткоходная задвижка содержит корпус 1, имеющий центральное сквозное отверстие с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками с привалочными плоскостями, выступающими в среднюю часть корпуса 1, выполненными в виде продолжений указанных патрубков 2 и 3 с возможностью обеспечения герметичного прилегания к ним затвора 4 в виде клина установленного в корпусе между привалочными плоскостями с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, перпендикулярной центральному отверстию в корпусе 1 посредством прикрепленного к нему одним концом шпинделя 5, пропущенного через его съемную верхнюю часть 6.The short-stroke wedge gate valve comprises a housing 1 having a central through hole with a supply 2 and a discharge 3 pipes with mating planes protruding into the middle part of the housing 1, made in the form of extensions of these pipes 2 and 3 with the possibility of ensuring a tight fit of the shutter 4 in the form of a wedge installed in the housing between the mating planes with the possibility of reciprocating movement in a plane perpendicular to the Central hole in the housing 1 by means of attached to th one end of the spindle 5, it passed through a removable top portion 6.

На другом конце шпинделя 5 закреплен маховик 7.A flywheel 7 is fixed at the other end of the spindle 5.

В корпусе 1 образована демпфирующая полость F с уплотнительным элементом 8.A damping cavity F with a sealing element 8 is formed in the housing 1.

Подводящий 2 и отводящий 3 патрубки имеют форму пустотелых цилиндров, отверстия в обращенных к друг другу торцах которых заужены и имеют срезы, образованные расходящимися вверх привалочными плоскостями с возможностью герметичного контакта указанных срезов с клином затвора 4.The inlet 2 and outlet 3 nozzles are in the form of hollow cylinders, the openings in the ends of which face each other are narrowed and have sections formed by diverging upward mating planes with the possibility of tight contact of these sections with the gate wedge 4.

Отверстия в указанных срезах выполнены удлиненными по оси Х-Х, расположенной в горизонтальной осевой У-У плоскости патрубков 2 и 3 и -зауженными по оси Z-Z, лежащей в вертикальной осевой У-У плоскости патрубков 4.The holes in these sections are made elongated along the axis X-X, located in the horizontal axial Y-U plane of the nozzles 2 and 3 and narrowed along the Z-Z axis lying in the vertical axial Y-Y plane of the nozzles 4.

Площадь сечения Si отверстия в каждой привалочной плоскости составляет 0,5-1,1 площади поперечного сечения S2 входного отверстия цилиндрической части патрубка.The cross-sectional area Si of the hole in each mating plane is 0.5-1.1 of the cross-sectional area S2 of the inlet of the cylindrical portion of the pipe.

Каждый патрубок 2 и 3 герметично закреплен в корпусе 1 сварным швом и установлен на величину заглубления, заданную расположением отбортовки 9 на наружной поверхности патрубка 2 и 3 с возможностью обеспечения герметичного прилегания рабочих поверхностей клина 4 к привалочным плоскостям.Each pipe 2 and 3 is hermetically fixed in the housing 1 by a weld and is set to the depth set by the location of the flange 9 on the outer surface of the pipe 2 and 3 with the possibility of ensuring a tight fit of the working surfaces of the wedge 4 to the mating planes.

Уплотнительный элемент 8 демпфирующей полости F выполнен, по крайней мере, из одного сильфона 10, размещенного между двумя телескопически сопряженными стаканами 11 и 12.The sealing element 8 of the damping cavity F is made of at least one bellows 10 located between two telescopically mated glasses 11 and 12.

При этом, если установлены несколько сильфонов 8, 10, 14, то наружный стакан 11 сильфона 8 является внутренним для следующего сильфона 10, для которого наружным является стакан 12, который является, в свою очередь, внутренним стаканом сильфона 13, для которого наружным является стакан 14.Moreover, if several bellows 8, 10, 14 are installed, then the outer cup 11 of the bellows 8 is inner for the next bellows 10, for which the outer is the cup 12, which is, in turn, the inner cup of the bellows 13, for which the outer is the cup fourteen.

Нижняя часть соответствующего сильфона, например, 10 герметично прикреплена к внутреннему стакану 11 посредством соединительного кольца 15 (фиг.4).The lower part of the corresponding bellows, for example, 10 is hermetically attached to the inner cup 11 by means of a connecting ring 15 (figure 4).

Верхняя часть каждого сильфона, например, 13 герметично прикреплена к наружному стакану 14 прикрепленному к верхней части корпуса 6 и герметизирована втулкой 16 (фиг.З).The upper part of each bellows, for example, 13 is hermetically attached to the outer cup 14 attached to the upper part of the housing 6 and sealed with a sleeve 16 (Fig.Z).

Отверстие в привалочной плоскости может иметь различную форму: может быть образовано параллельными линиями сопряженными по торцам с окружностями (фиг.9, фиг.10); эллиптическую (фиг.11) или в виде прямоугольника со скругленными углами (фиг. 12) или может быть выполнено из нижней прямой и верхней криволинейной выпуклой линий, соединенных дугами (фиг. 13) или может быть образовано пересекающимися окружностями, оси которых расположены на продольной оси отверстия (фиг. 14).The hole in the attachment plane can have a different shape: it can be formed by parallel lines conjugated at the ends with circles (Fig. 9, Fig. 10); elliptical (Fig. 11) or in the form of a rectangle with rounded corners (Fig. 12) or can be made of lower straight and upper curved convex lines connected by arcs (Fig. 13) or can be formed by intersecting circles whose axes are located on the longitudinal axis of the hole (Fig. 14).

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of the claimed technical solution with the prior art known from the scientific, technical and patent documentation as of the priority date in the main and related sections did not reveal a tool that has features identical to all the features contained in the utility model proposed by the applicant, including the purpose of use. That is, the set of essential features of the claimed solution was not previously known and is not identical to any known technical solutions, therefore, it meets the condition of patentability “novelty”.

Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оноThis technical solution is industrially applicable, since the description of the application and the name of the utility model indicate its purpose, it

может быть изготовлено промышленным способом и использовано для обеспечения безопасности трубопроводных систем.can be manufactured industrially and used to ensure the safety of pipeline systems.

Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат - повышение безопасности за счет увеличения герметичности и быстродействия в аварийной ситуации путем уменьшения хода затвора, т.е. являются существенными.The technical solution is workable, feasible and reproducible, and the distinguishing features of the device allow to obtain the desired technical result - increased safety by increasing the tightness and speed in an emergency by reducing the shutter speed, i.e. are significant.

Полезная модель в том виде, как она охарактеризована в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".The utility model in the form as described in each of the claims can be implemented using the tools and methods described in the prototype, which became public until the priority date of the utility model. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "industrial applicability".

Устройство реализуется следующим образом.The device is implemented as follows.

Задвижка своими патрубками 2 и 3 с внешней стороны вваривается соосно в трубопровод по которому движется рабочая среда. Поток рабочей среды перекрывается клином задвижки в перпендикулярном направлении относительно оси трубопровода.The valve with its nozzles 2 and 3 from the outside is welded coaxially into the pipeline through which the working medium moves. The flow of the working medium is blocked by the valve wedge in the perpendicular direction relative to the axis of the pipeline.

Сборка задвижки осуществляется следующим образом: в корпус 1 устанавливаются патрубки (они же седла) 2 и 3. Между ними устанавливается клин 4 с возможностью перекрытия магистрального отверстия.The valve assembly is carried out as follows: nozzles are installed in the body 1 (they are saddles) 2 and 3. A wedge 4 is installed between them with the possibility of overlapping the main opening.

Вращением вокруг оси патрубков 2 и 3 добиваются точной установки угла седла по клину и фиксируется в этом положении вся конструкцию. Затем патрубки 2 и 3 привариваются к корпусу 1.By rotating around the axis of the nozzles 2 and 3, an exact installation of the angle of the saddle along the wedge is achieved and the whole structure is fixed in this position. Then the pipes 2 and 3 are welded to the housing 1.

Далее, после охлаждения конструкция разбирается.Further, after cooling, the structure is disassembled.

Притирка клина и седла патрубков проводится до сборки и сварки корпуса.Lapping of a wedge and a saddle of branch pipes is carried out before assembly and welding of the case.

После этого задвижка собирается в полном объеме.After this, the valve is fully assembled.

В полностью открытом положении задвижка пропускает через себя поток среды с минимальным гидравлическим сопротивлением.In a fully open position, the valve passes through a medium flow with minimal hydraulic resistance.

Согласно техническим требованиям для атомных электростанций коэффициент гидравлического сопротивления задвижек должен быть не более 1, а в заявленном техническом решении он равен 0,47.According to the technical requirements for nuclear power plants, the hydraulic resistance coefficient of valves should be no more than 1, and in the claimed technical solution it is 0.47.

Применение патрубков 2 и 3 заявленной формы позволяет значительно сократить ход затвора (клина и связанного с ним шпинделя), а это позволяет:The use of nozzles 2 and 3 of the claimed form can significantly reduce the stroke of the shutter (wedge and associated spindle), and this allows you to:

- уменьшить габариты (высоту) задвижки;- reduce the dimensions (height) of the valve;

- уменьшить количество телескопических сварных сильфонов;- reduce the number of telescopic welded bellows;

- за счет смещения центра масс вниз, повысить сейсмостойкость и сейсмопрочность;- due to the displacement of the center of mass down, increase the seismic resistance and seismic strength;

- уменьшить массу задвижки;- reduce the mass of the valve;

- значительно уменьшить гидравлическое сопротивление задвижки, что улучшает работу электромагнитных насосов, приводит к быстрому сбросу теплоносителя в аварийных случаях, очень благоприятно влияет в режиме естественной циркуляции при охлаждении ядерного реактора при выключенных насосах.- significantly reduce the hydraulic resistance of the valve, which improves the operation of electromagnetic pumps, leads to a quick discharge of the coolant in emergency cases, has a very beneficial effect in the natural circulation mode when cooling the nuclear reactor with the pumps turned off.

Использование полезной модели позволяет расширить функциональные возможности вследствие повышения безопасности за счет увеличения герметичности и быстродействия в аварийной ситуации путем уменьшения хода затвора.Using the utility model allows you to expand the functionality due to increased security by increasing the tightness and speed in an emergency by reducing the shutter speed.

Claims

1. Wedge short-stroke gate valve for liquid metal and aggressive environments, comprising a housing having a central through hole with inlet and outlet nozzles with mating planes protruding into the middle of the housing, made in the form of extensions of these nozzles with the possibility of ensuring a tight fit to them shutter in the form of a wedge installed in the housing between the mating planes with the possibility of reciprocating movement in a plane perpendicular to the central hole of the core the mustache by means of a spindle attached to it by one end, passed through its removable upper part, and a flywheel is fixed on the other end of the spindle, while a damping cavity with a sealing element is formed in the casing, characterized in that the inlet and outlet pipes have the form of hollow cylinders, holes in the ends facing each other which are narrowed and have slices formed by diverging upward mating planes with the possibility of tight contact of these slices with the wedge of the shutter, In these sections, they are made elongated along the XX axis located in the horizontal axial plane of the nozzles and narrowed along the ZZ axis lying in the vertical axial plane of the nozzles, and the hole cross-sectional area in each connecting plane is 0.5-1.1 of the input cross-sectional area holes of the cylindrical part of the nozzle, with each nozzle being hermetically fixed in the housing by a weld seam and set to a depth determined by the location of the flange on the outer surface of the nozzle with the possibility of sintering the tight fit of the working surfaces of the wedge to the mating planes, while the sealing element of the damping cavity is made of at least one bellows placed between two telescopically conjugated glasses, the lower part of the corresponding bellows being tightly attached to the inner glass and the upper part of the bellows hermetically attached to the outer cup attached to the body.

2. Wedge gate valve according to claim 1, characterized in that said hole in the mating plane is formed by parallel lines mating at the ends with circles.

3. Wedge gate valve according to claim 1, characterized in that said hole in the attachment plane has an elliptical shape.

4. Wedge gate valve according to claim 1, characterized in that said hole in the attachment plane is made of a lower straight line and an upper curved convex line connected by arcs.

5. Wedge gate valve according to claim 1, characterized in that said hole in the mating plane is formed by intersecting circles whose axes are located on the longitudinal axis of the hole.