RU158777U1

RU158777U1 - AXIAL FLOW VALVE

Info

Publication number: RU158777U1
Application number: RU2015112483/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Становской; Сергей Матвеевич Казакявичюс; Владимир Михайлович Кузнецов; Николай Владимирович Захаркин
Original assignee: Виктор Владимирович Становской; Сергей Матвеевич Казакявичюс; Владимир Михайлович Кузнецов; Николай Владимирович Захаркин
Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2016-01-20

Abstract

Клапан осевого потока, содержащий жестко соединенные между собой осесимметричные наружный и внутренний корпуса, образующие проходной кольцевой канал с входным и выходным патрубками, цилиндрическую гильзу, герметично установленную во внутреннем и наружном корпусах, цилиндрический сепаратор с отверстиями, цилиндрический поршень, расположенный внутри цилиндрической гильзы и подвижный в осевом направлении, а также манжетные уплотнения, установленные в кольцевых канавках цилиндрической гильзы, отличающийся тем, что часть гильзы, перекрывающая проходной кольцевой канал, выполнена с проходными окнами, а цилиндрический сепаратор выполнен подвижным за одно целое с поршнем.Axial flow valve containing axisymmetric outer and inner housings rigidly interconnected, forming an annular passage channel with inlet and outlet nozzles, a cylindrical sleeve sealed in the inner and outer housings, a cylindrical separator with holes, a cylindrical piston located inside the cylindrical sleeve and movable in the axial direction, as well as lip seals installed in the annular grooves of the cylindrical sleeve, characterized in that the part of the sleeve, cross vayuschaya annular passage channel is formed with passage windows, and a cylindrical separator made movable integrally with the piston.

Description

Полезная модель относится к области запорно-регулирующей трубопроводной арматуры и может найти применение для регулирования или перекрывания потока в различных областях техники, в широком диапазоне рабочих сред, а также жидкостей и газов с высоким рабочим давлением и температурой. Особенно перспективно применение клапана в газовой и нефтяной промышленности для регулирования сред с большим количеством посторонних твердых включений.The utility model relates to the field of shut-off and control pipe fittings and can be used to control or shut off the flow in various fields of technology, in a wide range of working environments, as well as liquids and gases with high working pressure and temperature. Particularly promising is the use of the valve in the gas and oil industries for regulating environments with a large number of foreign solid inclusions.

Клапаны осевого потока имеют спрямленную осесимметричную проточную часть, благодаря чему существенно снижены пневмогидросопротивление и усилия приводов (см. RU 2241883, RU 2455543, RU 84938 и др.). В самом общем виде клапан осевого типа содержит жестко соединенные друг с другом наружный и внутренний корпус, формирующие проходной кольцевой канал с входным и выходным патрубками. На выходе канала установлена цилиндрическая гильза с радиальными отверстиями, закрепленная седлом и втулкой в выходном патрубке. Внутри гильзы, с возможностью осевого перемещения, установлен цилиндрический поршень. В кольцевой канавке на внутренней поверхности гильзы установлено манжетное уплотнение. Во внутреннем корпусе расположен механизм перемещения поршня. Такие клапаны получили известность как клапаны типа Моквельд, по наименованию фирмы, начавшей их широко выпускать (см. http://www.mokveldm.ru/attachments/article/11/2-1.pdf Рекламный проспект фирмы Моквельд, а также журнал «Химическое машиностроение» №9, 2002, стр. 29 рис. 1, 2). Клапан типа Моквельд состоит из жестко соединенных между собой наружного корпуса и внутреннего корпуса, расположенного осесимметрично с наружным и образующего с ним кольцевой канал с входным и выходным патрубками. Между наружным и внутренним корпусами расположена цилиндрическая гильза. Гильза герметично установлена одним торцом во внутреннем корпусе, а другим торцом - в наружном. Герметичная установка обеспечивается с помощью уплотнений неподвижных соединений, в частности манжет, установленных в кольцевых канавках корпусов. Часть гильзы, перекрывающая кольцевой канал выполнена с отверстиями для улавливания твердых включений, т.е. выполняет функцию сепаратора рабочей среды. Внутри цилиндрической гильзы с минимальным зазором установлен с возможностью осевого перемещения цилиндрический поршень, который в двух своих крайних положениях открывает и перекрывает кольцевой канал. Во внутреннем корпусе расположен механизм, приводящий поршень в движение, например, две косозубые рейки, расположенные под углом 90 градусов. Поршень уплотняется в гильзе с помощью двух уплотнений подвижных соединений. Эти уплотнения представляют собой манжеты, установленные в кольцевых канавках у противоположных торцов гильзы. При этом уплотнение со стороны внутреннего торца поршня все время расположено между двумя сопрягаемыми поверхностями и в любом положении поршня при его осевом перемещении не имеет прямого контакта с текучей средой. В то же время, уплотнение в области выходного патрубка при открытом положении поршня имеет непосредственный контакт с текучим потоком среды, которая из-за наличия абразивных включений очень быстро разрушает манжету. В результате нарушается герметичность клапана в закрытом состоянии, т.е. клапан выходит из строя. Именно поэтому в различных конструкциях клапана осевого потока этому уплотнению уделяется особое внимание. Так в патенте US 8,336,890 манжетное уплотнение в области выходного патрубка выполнено в виде двух симметрично расположенных в канавке цилиндрической гильзы С-образных манжет. Между манжетами помещена витая пружина, которая раздвигает манжеты так, что их концы образуют выступы, которыми манжеты упираются в поверхность поршня. Такое кольцевое уплотнение гарантирует герметичность в обоих направлениях, что минимизирует утечки даже при высоких температурах среды. Указанный клапан выбираем за прототип. Несмотря на большое усложнение конструкции манжетного уплотнения, оно все-таки не устраняет основного недостатка, который состоит в быстрой изнашиваемости манжетного уплотнения, обусловленной тем, что в открытом состоянии клапана выступы манжеты имеют непосредственный контакт с текучей средой. Эта изнашиваемость приводит к неспособности клапана герметично перекрывать поток среды, т.е. к неработоспособности клапана, как запорного органа.Axial flow valves have a rectified axisymmetric flow part, due to which the pneumohydraulic resistance and actuator forces are significantly reduced (see RU 2241883, RU 2455543, RU 84938, etc.). In its most general form, an axial type valve comprises an outer and inner casing rigidly connected to each other, forming an annular passage channel with inlet and outlet nozzles. At the outlet of the channel, a cylindrical sleeve with radial holes is installed, fixed by a saddle and a sleeve in the outlet pipe. Inside the sleeve, with the possibility of axial movement, a cylindrical piston is installed. A lip seal is installed in the annular groove on the inner surface of the sleeve. In the inner case there is a piston movement mechanism. Such valves are known as Mokveld type valves, according to the name of the company that began to produce them widely (see http://www.mokveldm.ru/attachments/article/11/2-1.pdf Mokveld brochure, as well as the magazine “ Chemical engineering ”No. 9, 2002, p. 29 Fig. 1, 2). A Mokveld-type valve consists of an outer casing and an inner casing rigidly interconnected, located axisymmetrically with the outer casing and forming an annular channel with inlet and outlet pipes. A cylindrical sleeve is located between the outer and inner bodies. The sleeve is hermetically installed with one end in the inner case, and the other end in the outer. Sealed installation is ensured by means of seals of fixed joints, in particular cuffs installed in the annular grooves of the housings. Part of the liner overlapping the annular channel is made with holes for trapping solid inclusions, i.e. acts as a separator of the working environment. Inside the cylindrical sleeve with a minimum clearance, a cylindrical piston is installed with the possibility of axial movement, which in its two extreme positions opens and closes the annular channel. In the inner case there is a mechanism that drives the piston, for example, two helical racks located at an angle of 90 degrees. The piston is sealed in the sleeve using two seals of movable joints. These seals are cuffs installed in annular grooves at opposite ends of the liner. Moreover, the seal on the side of the inner end of the piston is always located between two mating surfaces and in any position of the piston during its axial movement does not have direct contact with the fluid. At the same time, the seal in the area of the outlet pipe with the piston open is in direct contact with the fluid flow, which, due to the presence of abrasive inclusions, very quickly destroys the cuff. As a result, the valve is not tight when closed, i.e. valve fails. That is why various designs of axial flow valves pay special attention to this seal. So in the US patent 8,336,890 lip seal in the area of the outlet pipe is made in the form of two symmetrically located in the groove of a cylindrical sleeve C-shaped cuffs. A twisted spring is placed between the cuffs, which extends the cuffs so that their ends form protrusions by which the cuffs abut against the piston surface. Such an O-ring ensures tightness in both directions, which minimizes leakage even at high ambient temperatures. The specified valve is selected for the prototype. Despite the great complexity of the design of the lip seal, it still does not eliminate the main disadvantage, which consists in the rapid wear of the lip seal, due to the fact that when the valve is open, the lip of the sleeve has direct contact with the fluid. This wear leads to the inability of the valve to shut off the fluid tightly, i.e. to the inoperability of the valve, as a locking organ.

Таким образом, задачей полезной модели является создание простого и надежного клапана осевого потока.Thus, the objective of the utility model is to create a simple and reliable axial flow valve.

Техническим результатом полезной модели является предохранение манжеты уплотнения в области выходного патрубка от непосредственного контакта с текучей средой.The technical result of the utility model is to protect the seal cuff in the area of the outlet pipe from direct contact with the fluid.

Для достижения указанного технического результата клапан, как и прототип, содержит осесимметричные наружный и внутренний корпуса жестко соединенные между собой. Корпуса образуют проходной кольцевой канал с входным и выходным патрубками, перекрываемый цилиндрическим сепаратором. Между наружным и внутренним корпусами расположена цилиндрическая гильза. Гильза герметично установлена одним торцом во внутреннем корпусе, а другим торцом - в наружном. Внутри цилиндрической гильзы с минимальным зазором установлен с возможностью осевого перемещения цилиндрический поршень, который в двух своих крайних положениях открывает и перекрывает кольцевой канал. Поршень уплотняется в гильзе с помощью двух уплотнений подвижных соединений. Эти уплотнения представляют собой манжеты, установленные в кольцевых канавках у противоположных торцов гильзы. В отличие от прототипа, часть гильзы, перекрывающая кольцевой канал выполнена с проходными окнами, а сепаратор - цилиндр с отверстиями выполнен подвижным за одно целое с поршнем.To achieve the specified technical result, the valve, as well as the prototype, contains axisymmetric outer and inner bodies rigidly interconnected. Cases form a passage annular channel with inlet and outlet nozzles, overlapped by a cylindrical separator. A cylindrical sleeve is located between the outer and inner bodies. The sleeve is hermetically installed with one end in the inner case, and the other end in the outer. Inside the cylindrical sleeve with a minimum clearance, a cylindrical piston is installed with the possibility of axial movement, which in its two extreme positions opens and closes the annular channel. The piston is sealed in the sleeve using two seals of movable joints. These seals are cuffs installed in annular grooves at opposite ends of the liner. Unlike the prototype, a part of the sleeve that overlaps the annular channel is made with through-holes, and the separator - cylinder with holes is made movable in one piece with the piston.

В результате такого выполнения сепаратор перекрывает проходной кольцевой канал при его открывании поршнем, а уплотнение в любом положении поршня все время расположено между двумя сопрягаемыми поверхностями (в данном случае гильзы и поршня - сепаратора).As a result of this embodiment, the separator overlaps the annular passage channel when it is opened by the piston, and the seal in any position of the piston is always located between two mating surfaces (in this case, the sleeve and the piston - separator).

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 продольный разрез клапана в открытом положении, а на фиг. 2 тот же разрез клапана в закрытом положении.The invention is illustrated by graphic materials, which depict: in FIG. 1 is a longitudinal section through the valve in the open position, and in FIG. 2 the same section of the valve in the closed position.

На фиг. 3 показан общий вид цилиндрической гильзы, а на фиг. 4 - поршня, объединенного с сепаратором.In FIG. 3 shows a general view of a cylindrical sleeve, and FIG. 4 - piston combined with a separator.

Клапан осевого потока представляет собой наружный корпус 1, выполненный за одно целое с внутренним корпусом 2. Корпус 2 расположен по оси корпуса 1 с образование между ними проходного кольцевого канала 3. С одной стороны корпуса 1 расположен входной патрубок 4, а с противоположной стороны выходной патрубок 5. Во фланцах входного и выходного патрубков выполнены отверстия 6. для крепления клапана в трубопроводе. Между наружным корпусом 1 и внутренним корпусом 2 расположена цилиндрическая гильза 7. Эта гильза одним концом герметично посажена во внутреннем корпусе 2, а другим в наружном корпусе 1. Герметичность посадки обеспечивают уплотнения неподвижных соединений 8. Гильза поджимается в корпусе гайкой 9. Часть гильзы 7, перекрывающая проходной кольцевой канал 3 выполнена с окнами 10, через которые среда свободно перетекает из входного патрубка 4 в выходной 5 при открытом клапане. Внутри гильзы 7 с возможностью осевого перемещения установлен цилиндрический поршень 11. Цилиндрическая поверхность поршня 11 состоит из двух участков, один из которых выполнен в виде сплошного цилиндра 12 и выполняет собственно роль перекрывающего поток элемента. Второй участок поршня 11 выполнен с отверстиями 13, и выполняет функцию сепаратора потока. Отверстия 13 могут иметь различную форму. Так, на фиг. 1 и 2 эти отверстия представляют собой прорези вдоль образующей цилиндра. На фиг. 4 показан поршень-сепаратор с отверстиями 13 в форме круга. Поршень 11 уплотняется в гильзе 7 с двух сторон с помощью двух уплотнений подвижных соединений 14 и 15. Эти уплотнения в простейшем случае могут представлять собой манжеты, посаженные в кольцевых канавках 16 и 17 на внутренней поверхности гильзы 7 у ее торцов. Поршень закреплен на штоке 18, который перемещается в осевом направлении с помощью реечного механизма, размещенного внутри корпуса. Две рейки 19 и 20, расположенные под углом в 90 градусов друг к другу, имеют наклонные зубья, благодаря взаимодействию которых перемещение рейки 19 вызывает продольное перемещение рейки 20, и связанного с нею штока 18. Здесь следует отметить, что механизм продольного перемещения поршня может быть любым известным.The axial flow valve is an outer casing 1, made in one piece with the inner casing 2. The casing 2 is located along the axis of the casing 1 with the formation of an annular passage channel 3 between them. On one side of the casing 1 there is an inlet 4, and on the opposite side an outlet 5. Holes are made in the flanges of the inlet and outlet nozzles 6. for mounting the valve in the pipeline. A cylindrical sleeve 7 is located between the outer case 1 and the inner case 2. This sleeve is sealed at one end in the inner case 2, and the other in the outer case 1. Sealing of the fixed joints is ensured by the seals of the fixed joints 8. The sleeve is pressed into the case by the nut 9. Part of the sleeve 7, the annular channel overlapping the passage channel 3 is made with windows 10 through which the medium flows freely from the inlet pipe 4 to the outlet 5 with the valve open. A cylindrical piston 11 is mounted inside the sleeve 7 with the possibility of axial movement. The cylindrical surface of the piston 11 consists of two sections, one of which is made in the form of a continuous cylinder 12 and plays the role of an element that blocks the flow. The second section of the piston 11 is made with holes 13, and serves as a flow separator. The holes 13 may have a different shape. So in FIG. 1 and 2, these holes are slots along the generatrix of the cylinder. In FIG. 4 shows a piston-separator with holes 13 in the shape of a circle. The piston 11 is sealed in the sleeve 7 on both sides with two seals of the movable joints 14 and 15. These seals in the simplest case can be cuffs fitted in the annular grooves 16 and 17 on the inner surface of the sleeve 7 at its ends. The piston is fixed to the rod 18, which is axially moved by a rack and pinion mechanism located inside the housing. Two rails 19 and 20, located at an angle of 90 degrees to each other, have inclined teeth, due to the interaction of which the movement of the rod 19 causes the longitudinal movement of the rod 20, and the rod connected with it 18. Here it should be noted that the mechanism of longitudinal movement of the piston can be any known.

Работает предлагаемый клапан следующим образом. В закрытом положении поршень 11 расположен в правом крайнем положении, как это показано на фиг. 2. В этом положении его сплошной цилиндрический участок 12 перекрывает кольцевой проходной канал 3. Уплотнения подвижных соединений 14 и 15, которые делают это перекрытие герметичным, находятся между наружной цилиндрической поверхностью поршня 11 и внутренней цилиндрической поверхностью гильзы 7 и защищены от непосредственного контакта с потоком рабочей среды. Участок поршня 11 с отверстиями 13 в это время находится в выходном патрубке 5, и не участвует в работе клапана.The proposed valve operates as follows. In the closed position, the piston 11 is located in the right extreme position, as shown in FIG. 2. In this position, its continuous cylindrical section 12 overlaps the annular passage channel 3. The seals of the movable joints 14 and 15, which make this overlap sealed, are between the outer cylindrical surface of the piston 11 and the inner cylindrical surface of the sleeve 7 and are protected from direct contact with the working flow Wednesday. The plot of the piston 11 with holes 13 at this time is in the outlet pipe 5, and is not involved in the operation of the valve.

При движении поршня 11 влево его сплошная цилиндрическая поверхность 12 приоткрывает кольцевой канал 3, а его поверхность с отверстиями (сепаратор) в это время перемещается в область проходного канала 3 и сепарирует поток среды от твердых включений. При достижении поршнем 11 крайнего левого положения (см. фиг. 1) клапан открыт полностью, а участок поршня с отверстиями 13 полностью перекрывает кольцевой проходной канал 3, т.е. выполняет функцию сепаратора. Твердые включения, содержащиеся в регулируемом потоке, задерживаются на сепараторе. В этом положении оба уплотнения подвижных соединений 14 и 15 также находятся между цилиндрическими поверхностями гильзы 7 и поршня 11, т.е. закрыты от непосредственного контакта с потоком рабочей среды. При движении поршня вправо он своей сплошной цилиндрической поверхностью 12 начинает перекрывать поток среды, регулируя ее подачу. В крайнем правом положении поршня этот участок 12 полностью перекрывает проходной канал 3. Клапан закрывается.When the piston 11 moves to the left, its continuous cylindrical surface 12 opens the annular channel 3, and its surface with holes (separator) at this time moves to the area of the passage channel 3 and separates the medium flow from solid inclusions. When the piston 11 reaches its extreme left position (see Fig. 1), the valve is fully open, and the piston section with holes 13 completely overlaps the annular passage channel 3, i.e. performs the function of a separator. The solids contained in the controlled flow are retained on the separator. In this position, both seals of the movable joints 14 and 15 are also located between the cylindrical surfaces of the sleeve 7 and the piston 11, i.e. closed from direct contact with the flow of the working medium. When the piston moves to the right, with its continuous cylindrical surface 12 it begins to block the flow of the medium, regulating its flow. In the extreme right position of the piston, this section 12 completely blocks the passage channel 3. The valve closes.

Таким образом, манжета уплотнения 15 как в открытом, так и в закрытом состоянии клапана не контактирует с потоком рабочей среды. Это позволяет использовать простую стандартную манжету при увеличении ее срока службы. Клапан может эффективно и надежно применяться для регулировки агрессивных сред и сред с высоким содержанием абразивных частиц.Thus, the seal lip 15 in both the open and closed state of the valve does not come into contact with the flow of the medium. This allows you to use a simple standard cuff while increasing its service life. The valve can be effectively and reliably used to regulate aggressive media and environments with a high content of abrasive particles.

Claims

Axial flow valve containing axisymmetric outer and inner housings rigidly interconnected, forming an annular passage channel with inlet and outlet nozzles, a cylindrical sleeve sealed in the inner and outer housings, a cylindrical separator with holes, a cylindrical piston located inside the cylindrical sleeve and movable in the axial direction, as well as lip seals installed in the annular grooves of the cylindrical sleeve, characterized in that the part of the sleeve, cross vayuschaya annular passage channel is formed with passage windows, and a cylindrical separator made movable integrally with the piston.