RU159493U1

RU159493U1 - SHUT-OFF CONTROL BALL VALVE

Info

Publication number: RU159493U1
Application number: RU2014150697/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Андрианов; Александр Васильевич Соколов; Михаил Михайлович Тверской
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Проектная группа "Уральское Арматуростроение" (ООО ПГ "УралАрм")
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Запорно-регулирующий шаровой кран, содержащий корпус, запирающую поворотную плавающую шаровую пробку, которая центрируется в корпусе крана с помощью двух подпружиненных седел, и регулирующую пробку, встроенную в запирающую и являющуюся поворотным регулирующим элементом в виде шара с проходным отверстием, равным проходному отверстию в запирающей пробке, отличающийся тем, что выходной вал привода жестко соединен со шпинделем регулирующей пробки, на который посажен ведущий диск мальтийского механизма, а его ведомое звено - мальтийский крест - соединен со вспомогательным валом, причем передача прерывистого вращения от вспомогательного вала на шпиндель запирающей пробки осуществляется с помощью двух зубчатых колес с одинаковым числом зубьев.A locking and regulating ball valve comprising a housing locking a rotatable floating ball plug, which is centered in the valve body using two spring-loaded seats, and a regulating plug integrated in the locking and being a rotary regulating element in the form of a ball with a passage opening equal to the passage opening in the locking plug, characterized in that the output shaft of the drive is rigidly connected to the spindle of the regulating plug, on which the drive disc of the Maltese mechanism is mounted, and its driven link is Maltese eats - connected to the auxiliary shaft, and intermittent rotation from the auxiliary shaft to the spindle of the locking plug is carried out using two gears with the same number of teeth.

Description

Полезная модель относится к области трубопроводной арматуры, а именно к конструкции запорно-регулирующих устройств, используемых в автоматизированных системах управления потоками жидкостей.The invention relates to the field of pipeline valves, namely, to the design of shut-off and control devices used in automated fluid flow control systems.

Шаровые краны, как вид запорной трубопроводной арматуры, получили широкое распространение благодаря таким преимуществам, как минимальные габариты, полнопроходность (отсутствие деформации потока) и, как следствие, малое гидравлическое сопротивление, высокая степень герметичности затвора вследствие его самозапираемости под действием давления в трубопроводе. Однако для регулирования расхода рабочей среды шаровые краны используются редко. Это объясняется неблагоприятными условиями работы уплотнений шара при неполном открытии крана. По указанной причине ряд фирм запрещает использование своих запорных шаровых кранов в качестве регулирующих.Ball valves, as a type of stop valves, are widely used due to such advantages as minimal dimensions, full bore (no flow deformation) and, as a result, low hydraulic resistance, high shutter tightness due to its self-locking under pressure in the pipeline. However, ball valves are rarely used to control the flow rate of the working medium. This is explained by the unfavorable operating conditions of ball seals with incomplete opening of the valve. For this reason, a number of companies prohibit the use of their shut-off ball valves as regulating ones.

Совмещение функций полного перекрытия потока и его регулирования в шаровых кранах с единственным затвором не нашло пока удовлетворительного конструктивного решения.The combination of the functions of complete flow shutoff and its regulation in ball valves with a single valve has not yet found a satisfactory structural solution.

Совмещение этих функций может быть достигнуто введением в конструкцию шарового крана дополнительного затвора, выполняющего функции регулирования потока. Такое решение реализовано в запорно-регулирующем шаровом кране [патент РФ №131115 «Запорно-регулирующий шаровой кран», МПК F16K 5/10, опубл. 10.08.2013], принятом в качестве прототипа. Кран содержит корпус с присоединительными фланцами, шаровой затвор, включающий в себя запирающую сферическую пробку (далее - запирающая пробка) и два седла. Каждое седло установлено на опоре седла и поджимается к запирающей пробке тарельчатой пружиной. Внутри запирающей пробки встроен поворотный регулирующий элемент в виде шара с проходным отверстием - регулирующая внутренняя сферическая пробка (далее - регулирующая пробка). Для поворота каждой из двух пробок имеется свой шпиндель, при этом шпиндель регулирующей пробки проходит сквозь шпиндель запирающей пробки. Запирающая пробка выполнена плавающей, т.е. базируется по своей наружной сферической поверхности в двух седлах. Регулирующая пробка установлена на двух цапфах, в качестве одной из цапф служит ее шпиндель, в качестве второй - разжимная втулка.The combination of these functions can be achieved by introducing an additional shutter into the design of the ball valve, which performs the functions of regulating the flow. This solution is implemented in a shut-off and control ball valve [RF patent No. 131115 "Shut-off and control ball valve", IPC F16K 5/10, publ. 08/10/2013], adopted as a prototype. The crane contains a housing with connecting flanges, a ball valve, including a locking spherical tube (hereinafter referred to as a locking tube) and two saddles. Each seat is mounted on a seat support and is pressed against a locking plug by a Belleville spring. Inside the locking plug there is a rotary control element in the form of a ball with a through hole - a regulating internal spherical plug (hereinafter referred to as a regulating plug). To turn each of the two plugs, there is a spindle, while the spindle of the control plug passes through the spindle of the locking plug. The locking plug is made floating, i.e. based on its outer spherical surface in two saddles. The control plug is mounted on two trunnions, its spindle serves as one of the trunnions, and an expansion sleeve is used as the second.

Диаметры проходных отверстий в запирающей и регулирующей пробках одинаковы, что обеспечивает полнопроходность крана.The diameters of the bore holes in the locking and regulating plugs are the same, which ensures the full bore of the crane.

При исходном угловом положении пробок крана оси отверстий в пробках совпадают с осями отверстий в седлах крана, при этом расход рабочей среды через кран максимален. При повороте регулирующей пробки и неподвижной запирающей расход уменьшается и достигает минимума при угле поворота 90°. Величина минимального расхода определяется величиной зазора между пробками.At the initial angular position of the valve plugs, the axis of the holes in the plugs coincide with the axes of the holes in the valve seats, while the flow rate of the working medium through the crane is maximum. When the control plug is rotated and the lock is stationary, the flow rate decreases and reaches a minimum at a rotation angle of 90 °. The minimum flow rate is determined by the size of the gap between the plugs.

При необходимости полного перекрытия потока шпиндель запирающей пробки необходимо повернуть на 90°. При ручном управлении шпиндели запирающей и регулирующей пробок могут поворачиваться независимо друг от друга с помощью двух рукояток. При этом поворот регулирующей рукоятки должен производиться при обязательном зафиксированном положении рукоятки запирающего шпинделя.If it is necessary to completely block the flow, the spindle of the locking plug must be rotated 90 °. With manual operation, the spindles of the locking and regulating plugs can be rotated independently from each other with the help of two handles. In this case, the rotation of the adjusting handle must be carried out with the mandatory fixed position of the handle of the locking spindle.

При использовании описываемого крана в автоматизированной системе управления потоками он должен быть оснащен двумя приводами, что значительно усложняет систему управления краном и резко увеличивает его стоимость, поскольку привод, как правило (до десяти раз) дороже самого крана.When using the described crane in an automated flow control system, it must be equipped with two drives, which greatly complicates the control system of the crane and sharply increases its cost, since the drive is usually (up to ten times) more expensive than the crane itself.

Техническая задача, решаемая с помощью заявляемой полезной модели, состоит в упрощении системы управления работой и снижении стоимости крана за счет сокращения числа приводов до одного.The technical problem solved by the claimed utility model is to simplify the operation control system and reduce the cost of the crane by reducing the number of drives to one.

Технический результат заключается в повороте запирающей и регулирующей пробок крана в заданной последовательности от одного привода.The technical result consists in turning the locking and control plugs of the crane in a predetermined sequence from one drive.

Поставленная задача решается путем создания кинематической связи между запирающей и регулирующей пробками крана, обеспечивающей поворот пробок в заданной последовательности от одного привода.The problem is solved by creating a kinematic connection between the locking and control plugs of the crane, providing rotation of the plugs in a given sequence from one drive.

Сущность заявляемого устройства поясняется графическими материалам, где на фиг. 1 представлен запорно-регулирующий шаровой кран с двумя затворами и одним приводом в разрезе, на фиг. 2 - вид сверху на кран.The essence of the claimed device is illustrated in the graphic materials, where in FIG. 1 shows a shut-off and control ball valve with two valves and one actuator in section, in FIG. 2 is a top view of a crane.

В корпусе крана 1 на двух седлах 2, подпружиненных с помощью тарельчатых пружин 3, установлена плавающая поворотная запирающая пробка 4 (фиг. 1). Поворот этой пробки производится шпинделем 5, внутри которого проходит шпиндель 6 регулирующей пробки 7. Пробка 7 имеет наружную сферическую поверхность и проходное отверстие, диаметр которого равен диаметру проходного отверстия в запирающей пробке. Регулирующая пробка 7 установлена внутри запирающей пробки 4 с возможностью поворота вокруг общей оси внутреннего шпинделя 6 и разрезной втулки 8.In the housing of the crane 1 on two saddles 2, spring-loaded with cup springs 3, a floating rotary locking tube 4 is installed (Fig. 1). The rotation of this plug is made by the spindle 5, inside of which the spindle 6 of the regulating plug 7 passes. The plug 7 has an outer spherical surface and a bore, the diameter of which is equal to the diameter of the bore in the locking plug. The control plug 7 is installed inside the locking plug 4 with the possibility of rotation around the common axis of the inner spindle 6 and the split sleeve 8.

В бесприводном исполнении крана кинематическая связь между пробками может отсутствовать и шпиндели 5 и 6 могут поворачиваться независимо друг от друга с помощью двух рукояток (на фиг. 1 и 2 не показаны).In the non-power version of the crane, the kinematic connection between the plugs may be absent and the spindles 5 and 6 can be rotated independently of each other using two handles (not shown in Figs. 1 and 2).

Для автоматизированного управления таким краном его необходимо оснастить двумя приводами, например, электрическими. Один из приводов будет поворачивать шпиндель 6 регулирующей пробки 7, второй привод будет поворачивать шпиндель 5 запирающей пробки 4.For the automated control of such a crane, it must be equipped with two drives, for example, electric ones. One of the drives will rotate the spindle 6 of the regulating plug 7, the second drive will rotate the spindle 5 of the locking plug 4.

Наличие двух приводов значительно повышает стоимость крана и усложняет его систему управления.The presence of two drives significantly increases the cost of the crane and complicates its control system.

Для устранения указанных недостатков в предлагаемой конструкции крана шпиндели 5 и 6 кинематически связаны с помощью мальтийского 9, 10 и зубчатого 11, 12 механизмов. С выходным валом привода жестко соединен шпиндель 6 регулирующей пробки 7. На шпиндель 6 посажен ведущий диск 9 мальтийского механизма. Ведомое звено этого механизма - мальтийский крест 10 - соединен со вспомогательным валом 13. Передача прерывистого вращения от вала 13 на шпиндель 5 запирающей пробки 4 осуществляется с помощью двух зубчатых колес 11 и 12 с одинаковым числом зубьев. Таким образом, обе пробки 4 и 7 поворачиваются в заданной последовательности от одного привода (на фиг. 1 не показан).To eliminate these shortcomings in the proposed design of the crane spindles 5 and 6 are kinematically connected using the Maltese 9, 10 and gear 11, 12 mechanisms. The spindle 6 of the regulating plug 7 is rigidly connected to the output shaft of the drive. A drive disk 9 of the Maltese mechanism is mounted on the spindle 6. The driven link of this mechanism, the Maltese cross 10, is connected to the auxiliary shaft 13. The intermittent rotation from the shaft 13 to the spindle 5 of the locking plug 4 is transmitted using two gear wheels 11 and 12 with the same number of teeth. Thus, both plugs 4 and 7 are rotated in a predetermined sequence from one drive (not shown in FIG. 1).

В исходном положении крана обе его пробки 4 и 7 открыты, а цевка 14 мальтийского механизма (фиг. 2 вид А) находится в угловом положении «0». При угле поворота шпинделя 6 регулирующей пробки 7 в пределах от 0° до 90° цевка 14 не входит в паз мальтийского креста 10. Крест неподвижен и зафиксирован цилиндрической поверхностью диска 9, которая скользит по ответной поверхности креста 10.In the initial position of the crane, both its plugs 4 and 7 are open, and the pin 14 of the Maltese mechanism (Fig. 2, view A) is in the angular position “0”. When the angle of rotation of the spindle 6 of the control plug 7 in the range from 0 ° to 90 °, the pin 14 does not enter the groove of the Maltese cross 10. The cross is stationary and fixed by the cylindrical surface of the disk 9, which slides along the counter surface of the cross 10.

При угле поворота 90° (фиг. 2 положение I) регулирующая пробка 7 полностью закрыта, а цевка 14 начинает входить в паз мальтийского креста 10. За счет наличия выреза на диске 9 он расфиксирует крест 10, цевка 14 начинает поворачивать крест 10, вал 13 и зубчатые колеса 11 и 12. Зубчатое колесо 12 поворачивает шпиндель 5 запирающей пробки 4, которая перекрывает поток, поворачиваясь вместе с регулирующей пробкой 7. В положении II кран герметично закрыт. Открытие крана происходит при реверсировании привода, обеспечивающем обратную последовательность поворота пробок.At a rotation angle of 90 ° (Fig. 2, position I), the regulating plug 7 is completely closed, and the pin 14 begins to enter the groove of the Maltese cross 10. Due to the presence of a cutout on the disk 9, it unlocks the cross 10, the pin 14 begins to rotate the cross 10, shaft 13 and gears 11 and 12. Gear 12 rotates the spindle 5 of the locking plug 4, which blocks the flow, turning together with the regulating plug 7. In position II, the valve is hermetically closed. The opening of the crane occurs when the drive is reversed, providing the reverse sequence of rotation of the plugs.

Таким образом, путем создания кинематической связи между запирающей и регулирующей пробками крана, осуществляется поворот пробок в заданной последовательности от одного привода.Thus, by creating a kinematic connection between the locking and control plugs of the crane, the plugs are rotated in a given sequence from one drive.

Claims

A locking and regulating ball valve comprising a housing locking a rotatable floating ball plug, which is centered in the valve body using two spring-loaded seats, and a regulating plug integrated in the locking and being a rotary regulating element in the form of a ball with a passage opening equal to the passage opening in the locking plug, characterized in that the output shaft of the drive is rigidly connected to the spindle of the regulating plug, on which the drive disc of the Maltese mechanism is mounted, and its driven link is Maltese eats - connected to the auxiliary shaft, and intermittent rotation from the auxiliary shaft to the spindle of the locking plug is carried out using two gears with the same number of teeth.