RU174719U1

RU174719U1 - Shut-off valve

Info

Publication number: RU174719U1
Application number: RU2016144786U
Authority: RU
Inventors: Юрий Константинович Кузьмин
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Центральное конструкторское бюро арматуростроения"
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-10-30

Abstract

Отсечная задвижка относится к трубопроводной арматуре, включает поршневой привод двухстороннего действия и систему управления приводом. Система управления установлена на верхнем фланце корпуса 10 привода, содержит приводные четырехходовые плунжерные клапаны и соединительные каналы 13, выполненные во фланцах и в боковых стенках поршневого цилиндра привода. Клапаны в закрытом положении сообщают по зазору в плунжерной паре рабочие полости поршневого цилиндра привода с внутренней полостью корпуса 1 задвижки и между собой, а в открытом положении клапаны сообщают через соединительные каналы 13 одну из рабочих полостей поршневого цилиндра привода с внутренней полостью корпуса 1 задвижки, а другую - с дренажным трубопроводом 24. В корпусе 14 клапана выполнены сквозные каналы с выходом в соединительные каналы 13 системы управления приводом, седло 21 и направляющая плунжерная втулка 18 с окнами 19. Приводной запорный элемент 27 образует с седлом 21 затвор на входе в дренажный трубопровод 24. Полый плунжер с окнами 30 и торцевой заглушкой-толкателем 31 жестко соединен с приводным запорным элементом 27. Второй плунжер 32 установлен в направляющей плунжерной втулке 18 с кольцевым зазором и упруго поджат к толкателю 31. На штоке 8 установлена фиксирующая втулка 34. В теле крышки 11 поршневого цилиндра привода установлена подпружиненная к фиксирующей втулке 34 защелка 35. Шток 8 относительно внешней среды закрыт крышкой-колпаком 41. В штоке 8 выполнена расточка, в которой упруго, с возможностью свободного хода Нустановлен промежуточный шток 39 с постоянным магнитом 40. Снаружи на крышке-колпаке 41 установлены герконовые элементы 42 и 43. Н=Н-Н, где Н- ход штока привода; Н- ход магнита, необходимый для замыкания контактов герконовых элементов 42 и 43. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.The shut-off valve refers to pipeline valves, includes a double-acting piston actuator and a drive control system. The control system is installed on the upper flange of the drive housing 10, contains four-way actuating plunger valves and connecting channels 13, made in the flanges and in the side walls of the piston cylinder of the drive. The valves in the closed position inform the working cavities of the piston cylinder of the actuator with the internal cavity of the valve body 1 and between each other by a gap in the plunger pair, and in the open position the valves communicate through the connecting channels 13 one of the working cavities of the piston cylinder of the actuator with the internal cavity of the valve body 1, and the other with a drainage pipe 24. In the valve body 14, through channels are made with access to the connecting channels 13 of the drive control system, the seat 21 and the guide plunger sleeve 18 with windows 19. The drive the second locking element 27 forms a valve with a seat 21 at the entrance to the drain pipe 24. A hollow plunger with windows 30 and an end plug-pusher 31 is rigidly connected to the actuating locking element 27. The second plunger 32 is installed in the guide plunger sleeve 18 with an annular gap and is elastically preloaded to the pusher 31. A fixing sleeve 34 is installed on the rod 8. A latch 35 spring-loaded to the fixing sleeve 34 is installed in the body of the cover 11 of the piston cylinder of the actuator. The rod 8 is closed relative to the external environment by the cap-cap 41. In the rod 8, a bore is made in which the intermediate rod 39 with a permanent magnet 40 is installed resiliently, with the possibility of free running. Reed elements 42 and 43 are installed outside the cap-cap 41. Н = Н-Н, where Н is the actuator stem stroke; N is the magnet travel necessary to close the contacts of the reed elements 42 and 43. 3 zp f-ly, 6 ill.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована для аварийного отсечения трубопроводов при возникновении нештатных ситуаций.The utility model relates to pipe fittings and can be used for emergency cutting off of pipelines in case of emergency.

Известна отсечная задвижка с управляемым поршневым приводом двухстороннего действия, система управления которым включает исполнительные устройства в виде электромагнитных клапанов, связанных по управляющему сигналу с датчиками давления (патент RU 82016, МПК F16K 3/12, приоритет 12.11.2008). Система управления регулирует подачу и сброс рабочей среды в рабочие полости привода для закрытия, открытия задвижки и удержания запорного элемента задвижки в одном из крайних положений «открыто» либо «закрыто».A shut-off valve with a double-acting controlled piston actuator is known, the control system of which includes actuators in the form of electromagnetic valves connected by a control signal to pressure sensors (patent RU 82016, IPC F16K 3/12, priority 12.11.2008). The control system regulates the flow and discharge of the working medium into the working cavities of the actuator for closing, opening the valve and holding the gate element of the valve in one of the extreme positions “open” or “closed”.

Недостатком аналога является громоздкость системы управления, которая при современных требованиях к отсечным устройствам должна содержать не менее двенадцати управляющих электромагнитных клапанов (по четыре управляющих клапана на каждый режим работы задвижки).A disadvantage of the analogue is the cumbersomeness of the control system, which, with current requirements for shut-off devices, must contain at least twelve control solenoid valves (four control valves for each valve operating mode).

Большое количество исполнительных устройств и наличие внешних трубопроводов, связывающих исполнительные устройства с рабочими полостями привода и корпуса задвижки, существенно снижают надежность системы управления, требуют больших затрат на ремонт в процессе эксплуатации.A large number of actuators and the presence of external pipelines connecting the actuators with the working cavities of the actuator and the valve body significantly reduce the reliability of the control system and require large repair costs during operation.

Прототипом заявляемого устройства является отсечная задвижка, защищенная патентом RU 83310, МПК F16K 3/12, приоритет 05.05.2008. Система управления поршневым приводом задвижки выполнена в виде блока управления в составе крышки корпуса задвижки. Исполнительные устройства системы управления выполнены в виде клапанов. Соединительные каналы между исполнительными устройствами выполнены в виде внутренних каналов в крышке корпуса задвижки.The prototype of the claimed device is a shut-off valve, protected by patent RU 83310, IPC F16K 3/12, priority 05.05.2008. The control system of the piston valve actuator is made in the form of a control unit as part of the valve body cover. Actuators of the control system are made in the form of valves. The connecting channels between the actuators are made in the form of internal channels in the valve body cover.

Недостатки прототипа:The disadvantages of the prototype:

- большое количество исполнительных устройств в системе управления приводом, а именно четыре электромагнитных клапана и шесть сбросных клапанов при двух режимах управления (быстрое и медленное закрытие задвижки);- a large number of actuators in the drive control system, namely four solenoid valves and six relief valves with two control modes (fast and slow shutter closure);

- сильный нагрев исполнительных устройств при эксплуатации задвижки на горячей рабочей среде, например на пару;- strong heating of actuators during operation of the valve on a hot working medium, such as steam;

- отсутствие канала выравнивания давления в рабочих полостях привода при крайнем положении запорного элемента задвижки «открыто» либо «закрыто» и отсутствие фиксации запорного элемента в открытом положении может приводить в случае негерметичности канала сброса давления или под действием веса подвижных частей задвижки при снижении сил трения к несанкционированным закрытию либо открытию задвижки;- the absence of a pressure equalization channel in the operating cavities of the actuator at the extreme position of the gate valve shutoff element “open” or “closed” and the absence of locking of the gate element in the open position can lead to leakage of the pressure-relief channel or under the action of the weight of the moving parts of the valve while reducing friction unauthorized closing or opening of the valve;

- большие габаритные размеры по ширине устройства.- large overall dimensions across the width of the device.

Заявляемая полезная модель позволяет решить техническую задачу повышения функциональной надежности отсечной задвижки.The inventive utility model allows to solve the technical problem of increasing the functional reliability of the shut-off valve.

Техническая задача решена в отсечной задвижке с управляемым поршневым приводом двухстороннего действия, система управления которым выполнена в виде блока с приводными исполнительными устройствами в виде клапанов и с соединительными каналами. Блок системы управления приводом установлен на верхнем фланце поршневого цилиндра привода. Соединительные каналы выполнены во фланцах и в боковых стенках поршневого цилиндра привода. Исполнительные устройства выполнены в виде четырехходовых плунжерных клапанов, в закрытом положении сообщающих по зазору в плунжерной паре рабочие полости поршневого цилиндра привода с внутренней полостью корпуса задвижки и между собой, а в открытом положении клапана сообщающих через соединительные каналы одну из рабочих полостей поршневого цилиндра привода с внутренней полостью корпуса задвижки, а другую - с дренажным трубопроводом. Четырехходовой плунжерный клапан включает корпус с четырьмя сквозными каналами, имеющими выход в соединительные каналы системы управления приводом, установленные в корпусе седло и направляющую плунжерную втулку с окнами, приводной запорный элемент, образующий с седлом затвор на входе в дренажный трубопровод, полый плунжер с окнами и торцевой заглушкой-толкателем, жестко соединенный с приводным запорным элементом, и второй плунжер, установленный в направляющей плунжерной втулке с кольцевым зазором и упруго поджатый к толкателю. На штоке поршневого привода установлена фиксирующая втулка. В теле крышки поршневого цилиндра привода установлена подпружиненная к фиксирующей втулке защелка. Шток поршневого привода относительно внешней среды закрыт крышкой-колпаком. В штоке выполнена расточка, в которой упруго, с возможностью свободного хода установлен промежуточный шток с постоянным магнитом. Снаружи на крышке-колпаке установлены герконовые элементы. Свободный ход промежуточного штока Н_с=Н_шт-Н_м, где Н_шт - ход штока привода; Н_м - ход магнита, необходимый для замыкания контактов герконовых элементов.The technical problem is solved in a shut-off valve with a double-acting controlled piston actuator, the control system of which is made in the form of a block with actuating actuators in the form of valves and with connecting channels. The drive control unit is mounted on the upper flange of the drive piston cylinder. The connecting channels are made in the flanges and in the side walls of the piston cylinder of the drive. Actuators are made in the form of four-way plunger valves that, in the closed position, inform the working cavities of the piston cylinder of the actuator with the internal cavity of the valve body and between each other by a gap in the plunger pair, and in the open position of the valve that communicates through the connecting channels one of the working cavities of the piston cylinder of the actuator with the internal cavity of the valve body, and the other with a drainage pipe. The four-way plunger valve includes a housing with four through channels with access to the connecting channels of the drive control system, a saddle and a guide plunger sleeve with windows installed in the housing, a drive locking element forming a valve with a seat at the entrance to the drainage pipe, a hollow plunger with windows and an end a pusher plug rigidly connected to the drive locking element, and a second plunger installed in the guide plunger sleeve with an annular gap and elastically pressed against the pusher. A locking sleeve is installed on the piston rod. A latch spring-loaded to the fixing sleeve is installed in the body of the piston cylinder cover. The piston actuator rod is closed with a cap-cap relative to the external environment. A bore is made in the rod, in which an intermediate rod with a permanent magnet is installed elastically, with the possibility of free movement. Outside on the lid-cap there are reed elements. The free stroke of the intermediate rod N _s = N _pcs -N _m , where N _pcs is the stroke of the actuator rod; N _m - the course of the magnet necessary to close the contacts of the reed elements.

Существо заявляемой задвижки поясняется чертежом, на фигуре 1 которого изображена отсечная задвижка с управляемым поршневым приводом в разрезе; на фиг. 2 - управляемый поршневой привод отсечной задвижки в разрезе; на фиг. 3 - четырехходовой плунжерный клапан в разрезе; на фиг. 4 - механизм фиксации открытого положения задвижки в разрезе; на фиг. 5 - вид А фиг. 1 (узел сигнализации крайних положений запорного элемента задвижки); на фиг. 6 - внешний вид блока системы управления поршневым приводом.The essence of the inventive valve is illustrated by the drawing, in figure 1 which shows a shut-off valve with a controlled piston actuator in the context; in FIG. 2 - sectional controllable piston actuator of the shut-off valve; in FIG. 3 - four-way plunger valve in the context; in FIG. 4 - a mechanism for fixing the open position of the valve in the section; in FIG. 5 is a view A of FIG. 1 (signaling unit of extreme positions of the gate valve shutoff element); in FIG. 6 is an external view of a piston drive control system unit.

Заявляемая отсечная задвижка включает корпус 1 задвижки с патрубками 2 и 3, седлами 4 и 5, крышку корпуса 6, запорный элемент 7 и шток 8. Шток 8 соединен с поршнем 9 управляемого привода двухстороннего действия, включающего фланцевый корпус 10 с крышкой 11, образующие рабочий цилиндр, разделенный поршнем 9 на рабочие полости Б и В. Блок системы управления поршневым приводом включает по меньшей мере два установленных на верхнем фланце корпуса 10 привода исполнительных устройства 12 в виде четырехходовых плунжерных клапанов и системы соединительных каналов 13, выполненных во фланцах и в боковых стенках корпуса 10. Один из четырехходовых плунжерных клапанов 12 предназначен для обеспечения закрытия отсечной задвижки, а другой - для обеспечения ее открытия.The inventive shut-off valve includes a valve body 1 with nozzles 2 and 3, seats 4 and 5, a housing cover 6, a locking element 7 and a rod 8. The rod 8 is connected to a piston 9 of a double-acting actuated drive, including a flanged housing 10 with a cover 11, forming a working a cylinder divided by a piston 9 into working cavities B and C. The piston drive control system unit includes at least two actuating devices 12 mounted on the upper flange of the drive housing 10 in the form of four-way plunger valves and a system of connecting to catch 13, formed in the flanges and in the side walls of the housing 10. One of the four-way valve plunger 12 for providing a shut-off valve closing and the other - to ensure its opening.

Корпус четырехходового плунжерного клапана включает корпусную деталь 14 с тремя сквозными каналами 15, 16, 17, имеющими выход в соединительные каналы 13 системы управления приводом, и плунжерной втулкой 18 с окнами 19, корпусную деталь 20 с седлом 21, цилиндрической направляющей поверхностью 22 и сквозным каналом 23, имеющим выход в дренажный трубопровод 24, крышки 25 и 26. Подвижная группа четырехходового плунжерного клапана включает запорный элемент 27, жестко соединенный штоком 28 с автономным, например электрическим, приводом 29 и образующий с седлом 21 затвор на входе в дренажный трубопровод 24. Запорный элемент 27 включает полую плунжерную часть с окнами 30 и торцевой заглушкой-толкателем 31. Плунжерная часть запорного элемента 27 установлена в цилиндрической направляющей поверхности 22 и взаимодействует заглушкой-толкателем 31 со вторым плунжером 32, установленным в плунжерной втулке 18 с кольцевым зазором и поджатым к толкателю 31 пружиной 33.The body of the four-way plunger valve includes a body part 14 with three through channels 15, 16, 17 having an exit to the connecting channels 13 of the drive control system, and a plunger sleeve 18 with windows 19, a body part 20 with a seat 21, a cylindrical guide surface 22 and a through channel 23, with access to the drainage pipe 24, covers 25 and 26. The mobile group of the four-way plunger valve includes a locking element 27, rigidly connected by a rod 28 with a stand-alone, for example electric, actuator 29 and forming with a seat 21 the shutter at the entrance to the drainage pipe 24. The locking element 27 includes a hollow plunger part with windows 30 and an end plug-pusher 31. The plunger part of the locking element 27 is installed in the cylindrical guide surface 22 and interacts with a plug-pusher 31 with a second plunger 32 installed in the plunger sleeve 18 with an annular gap and spring 33 pressed against the pusher 31.

Для фиксации открытого положения задвижки на штоке 8 установлена фиксирующая втулка 34, а в теле крышки 11 корпуса 10 привода установлена защелка 35, упруго поджимаемая к втулке 34 пружиной 36.To fix the open position of the valve, a fixing sleeve 34 is installed on the rod 8, and a latch 35 is installed in the body of the cover 11 of the actuator housing 10, which is elastically pressed against the sleeve 34 by a spring 36.

Для сигнализации крайних положений запорного элемента 7 в штоке 8 выполнена центральная расточка, в которой упруго, с помощью пружин 37 и 38, и с возможностью свободного хода Н_с установлен промежуточный шток 39 с постоянным магнитом 40. Шток 8 относительно внешней среды закрыт крышкой-колпаком 41. Снаружи на крышке-колпаке 41 установлены герконовые элементы 42 и 43.To signal the extreme positions of the locking element 7 in the rod 8, a central bore is made in which an intermediate rod 39 with a permanent magnet 40 is installed elastically, with the help of springs 37 and 38, and with the possibility of free movement H _with . The rod 8 is closed with respect to the external environment by a cap-cap 41. Outside on the lid-cap 41 mounted reed elements 42 and 43.

Заявляемая отсечная задвижка работает следующим образом.The inventive shut-off valve operates as follows.

Отсечная задвижка в рабочем положении, как правило, открыта. Запорный элемент 7, штоки 8 и 39 с постоянным магнитом 40, поршень 9 привода находятся в своем верхнем положении, зафиксированном защелкой 35, упруго поджатой к втулке 34 пружиной 36. Контакт герконового элемента 43 замкнут, указывая на крайнее верхнее положение запорного элемента 7 задвижки.The shut-off valve in the operating position is usually open. The locking element 7, the rods 8 and 39 with a permanent magnet 40, the piston 9 of the actuator are in their upper position, fixed by a latch 35, elastically pressed against the sleeve 34 by a spring 36. The contact of the reed element 43 is closed, indicating the extreme upper position of the locking element 7 of the valve.

Четырехходовые клапаны находятся в закрытом положении, при котором рабочие полости Б и В поршневого цилиндра привода отсечены от внутренней полости корпуса 1 задвижки и от дренажного трубопровода 24, а через кольцевые зазоры в парах «плунжер 32 - плунжерная втулка 18» соединены с внутренней полостью корпуса 1 задвижки и между собой. Давление в рабочих полостях Б и В равное.The four-way valves are in the closed position, in which the working cavities B and C of the piston actuator cylinder are cut off from the internal cavity of the valve body 1 and from the drain pipe 24, and through the annular gaps in pairs "plunger 32 - plunger sleeve 18" are connected to the internal cavity of the housing 1 gate valves and among themselves. The pressure in the working cavities B and C is equal.

Для закрытия задвижки на привод 29 запорного элемента 27 одного из четырехходовых клапанов 12 подают сигнал, например электрический, на открытие затвора дренажного трубопровода 24 в седле 21. Запорный элемент 27 поднимается над седлом 21, открывая проход через окна 30 из подпоршневой полости Б в дренажный трубопровод 24. За счет усилия пружины 33 плунжер 32 смещается по направлению к запорному элементу 27 и открывает через окна 19 в направляющей плунжерной втулке 18 проход для подачи рабочей среды из внутренней полости корпуса 1 задвижки по соединительным каналам 13 в надпоршневую полость В поршневого цилиндра привода. Под воздействием перепада давления на поршне 9 поршневой привод закрывает задвижку, преодолевая ограниченное усилие подпружиненной защелки 35. Шток 8 перемещается вместе с поршнем 9 привода на закрытие задвижки в пределах свободного хода Н_с=Н_шт-Н_м. Вслед за этим промежуточный шток 39 с постоянным магнитом 40 перемещается вместе со штоком 8 и в крайнем нижнем положение замыкает контакт герконового элемента 42. Управляющий сигнал с привода 29 четырехходового клапана 12 снимается, клапан закрывается.To close the valve, the actuator 29 of the locking element 27 of one of the four-way valves 12 gives a signal, for example, an electric signal, to open the shutter of the drainage pipe 24 in the seat 21. The locking element 27 rises above the seat 21, opening a passage through the window 30 from the sub-piston cavity B into the drainage pipe 24. Due to the force of the spring 33, the plunger 32 is shifted towards the locking element 27 and opens through the windows 19 in the guide plunger sleeve 18 the passage for supplying a working medium from the inner cavity of the valve body 1 through the connector th channels 13 in the cavity above the piston in piston cylinder actuator. Under the influence of the differential pressure on the piston 9, the piston actuator closes the valve, overcoming the limited force of the spring-loaded latch 35. The rod 8 moves together with the piston 9 of the actuator to close the valve within the free travel H _s = N _pc -N _m . Following this, the intermediate rod 39 with a permanent magnet 40 moves together with the rod 8 and in the lowest position closes the contact of the reed element 42. The control signal from the actuator 29 of the four-way valve 12 is removed, the valve closes.

Для открытия задвижки на привод 29 запорного элемента 27 второго четырехходового клапана 12 подают сигнал на открытие. Второй четырехходовой клапан работает по вышеописанной схеме, обеспечивая открытие отсечной задвижки.To open the valve to the actuator 29 of the locking element 27 of the second four-way valve 12, a signal is issued to open. The second four-way valve operates according to the above scheme, providing the opening of the shut-off valve.

Claims

1. A shut-off valve with a double-acting controlled piston actuator, the control system of which is made in the form of a block with actuating actuators in the form of valves and connecting channels, characterized in that the drive control system unit is installed on the upper flange of the actuator piston cylinder, the connecting channels are made in flanges and in the side walls of the piston cylinder of the actuator, and actuators are made in the form of four-way plunger valves, in the closed position communicating the clearance in the plunger pair of the working cavity of the piston cylinder of the actuator with the internal cavity of the valve body and between each other, and in the open position of the valve communicating through the connecting channels one of the working cavities of the piston cylinder of the actuator with the internal cavity of the valve body, and the other with the drain pipe.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the four-way plunger valve includes a body with four through channels having an exit to the connecting channels of the drive control system installed in the body of the seat and a guide plunger sleeve with windows, a drive locking element forming a valve with the seat at the entrance to the drainage pipeline, a hollow plunger with windows and an end pusher plug, rigidly connected to the drive locking element, and a second plunger installed in the guide plunger sleeve with an annular gap m and resiliently urged to the plunger.

3. The valve according to claim 1, characterized in that a fixing sleeve is installed on the piston actuator rod, and a latch spring-loaded to the fixing sleeve is installed in the body of the piston cylinder cover.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the piston actuator stem is closed by a cap-cap with respect to the external environment, a bore is made in the stem, in which an intermediate piston with a permanent magnet is installed resiliently, with the possibility of free play, and installed on the cap-cap outside reed elements, with the free stroke of the intermediate rod N _s = N _pcs -N _m , where N _pcs - stroke of the actuator rod; N _m - the course of the magnet necessary to close the contacts of the reed elements.