RU183710U1

RU183710U1 - AXIAL CONTROL VALVE

Info

Publication number: RU183710U1
Application number: RU2017144250U
Authority: RU
Inventors: Вадим Леонидович Сироткин; Дмитрий Петрович Петров
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Спд "Бирс"
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-10-01

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, требующей перекрытия токсичных и взрывоопасных рабочих сред (жидкости и газа). Это решение также может быть применено в криогенной технике. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение герметичности конструкции осевого регулирующего клапана за счет размещения электропривода и датчика линейного перемещения плунжера внутри корпуса клапана и уменьшение его габаритных размеров. Технический результат достигается тем, что в осевом регулирующем клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и осевым каналом, гильзу, в стенках которой выполнены радиальные отверстия, плунжер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри гильзы, датчик линейного перемещения плунжера, имеются, по меньшей мере, два осевых канала, а для перемещения плунжера использован механизм продольного перемещения, соединенный с электроприводом, при этом последний и датчик линейного перемещения плунжера размещены внутри корпуса клапана.The utility model relates to pipe fittings requiring the closure of toxic and explosive working environments (liquid and gas). This solution can also be applied in cryogenic technology. The technical result of the proposed utility model is to increase the tightness of the axial control valve design by placing an electric actuator and a linear piston displacement sensor inside the valve body and reducing its overall dimensions. The technical result is achieved by the fact that in the axial control valve comprising a housing with inlet and outlet nozzles and an axial channel, a sleeve with radial holes in its walls, a plunger mounted with the possibility of axial movement inside the sleeve, a linear plunger displacement sensor, there are at least at least two axial channels, and a longitudinal movement mechanism connected to an electric drive was used to move the plunger, with the latter and a linear plunger displacement sensor located inside Pusa valve.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, требующей перекрытия токсичных и взрывоопасных рабочих сред (жидкости и газа). Это решение также может быть применено в криогенной технике.The utility model relates to pipe fittings requiring the closure of toxic and explosive working environments (liquid and gas). This solution can also be applied in cryogenic technology.

Существует проблема протечки регулируемых жидкостей и газов через уплотнительное устройство по отношению к внешней среде, что приводит к загрязнению окружающей среды или создает взрывоопасную ситуацию.There is a problem of leakage of controlled liquids and gases through the sealing device in relation to the external environment, which leads to environmental pollution or creates an explosive situation.

Известна конструкция запорно-регулирующих прямоточных клапанов осевого потока российской фирмы НПО «Регулятор» (см. каталог «Регулирующая и запорная арматура», стр. 16 - http://nporeg.ru/images/catalog_pdf/Reguliruyushchaya-armatura-Katalog-NPO-Regulyator.pdf). Клапан содержит корпус с подводящими и отводящими патрубками с установленным в него клеточным запорным узлом. Клеточный запорный узел состоит из перфорированной гильзы с профильными отверстиями, обеспечивающими необходимую характеристику регулирования (линейную, равнопроцентную или специальную). Внутри перфорированной гильзы установлен плунжер. Перемещение плунжера осуществляется путем реечной передачи, связанной с внешним приводом. Уплотнение реечной передачи обеспечено за счет сальникового узла. Недостатком данной конструкции такого клапана является возможность протечки регулируемой среды из-за износа сальника, поэтому его использование ограничено в случаях регулирования токсичной или взрывоопасной среды.Known design of shut-off and control direct-flow valves of axial flow of the Russian company NPO "Regulator" (see catalog "Control and shut-off valves", page 16 - http://nporeg.ru/images/catalog_pdf/Reguliruyushchaya-armatura-Katalog-NPO- Regulyator.pdf). The valve comprises a housing with inlet and outlet pipes with a cellular locking assembly installed in it. The cellular locking unit consists of a perforated sleeve with profile holes that provide the necessary control characteristic (linear, equal percentage or special). A plunger is installed inside the perforated sleeve. The movement of the plunger is carried out by rack and pinion transmission associated with an external drive. The rack and pinion seal is provided by the stuffing box. The disadvantage of this design of such a valve is the possibility of leakage of the controlled medium due to wear of the gland, therefore its use is limited in cases of regulation of toxic or explosive atmospheres.

Известна конструкция осевого регулирующего клапана по патенту РФ № 2495309, F16K 1/12, F16K 3/24, опубл. 10.10.2013. Конструкция клапана аналогична описанной выше, но перемещение плунжера осуществляется за счет встроенного гидравлического привода, выполненного заодно с плунжером. Повышенная герметизация достигается за счет отсутствия подвижных деталей, связанных с внешней средой. Недостатком данной конструкции является сложность изготовления прецизионных поверхностей плунжера и корпуса, что характерно для узлов гидравлического привода. Датчик линейного перемещения плунжера установлен снаружи на корпусе клапана, что увеличивает габаритные размеры последнего. Кроме того, невозможно полностью исключить смешивание регулируемой и регулирующей среды за счет износа уплотнения плунжера, что может привести к загрязнению регулируемой среды или выход токсичной или взрывоопасной среды в устройство создания внешнего давления. The known design of the axial control valve according to the patent of the Russian Federation No. 2495309, F16K 1/12, F16K 3/24, publ. 10/10/2013. The design of the valve is similar to that described above, but the movement of the plunger is due to the built-in hydraulic actuator, made integral with the plunger. Increased sealing is achieved due to the lack of moving parts associated with the external environment. The disadvantage of this design is the complexity of manufacturing precision surfaces of the plunger and housing, which is typical for nodes of the hydraulic drive. A linear displacement sensor for the plunger is installed externally on the valve body, which increases the overall dimensions of the latter. In addition, it is impossible to completely exclude the mixing of the controlled and regulatory environment due to wear of the seal of the plunger, which can lead to contamination of the controlled environment or the release of toxic or explosive atmospheres into the external pressure generating device.

Задачей предлагаемого технического решения является создание необслуживаемого устройства, предназначенного для регулирования токсичных и взрывоопасных сред в трубопроводах, применяемых в химической, нефтехимической и газовой промышленности, а также в криогенной технике, что обеспечивает безопасные условия жизнедеятельности человека.The objective of the proposed technical solution is to create a maintenance-free device designed to control toxic and explosive atmospheres in pipelines used in the chemical, petrochemical and gas industries, as well as in cryogenic technology, which ensures safe conditions for human life.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение герметичности конструкции осевого регулирующего клапана за счет размещения электропривода и датчика линейного перемещения плунжера внутри корпуса клапана и уменьшение его габаритных размеров.The technical result of the proposed utility model is to increase the tightness of the axial control valve design by placing an electric actuator and a linear piston displacement sensor inside the valve body and reducing its overall dimensions.

Технический результат достигается тем, что в осевом регулирующем клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и осевым каналом, гильзу, в стенках которой выполнены радиальные отверстия, плунжер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри гильзы, датчик линейного перемещения плунжера, имеются, по меньшей мере, два осевых канала, а для перемещения плунжера использован механизм продольного перемещения, соединенный с электроприводом, при этом последний и датчик линейного перемещения плунжера размещены внутри корпуса клапана.The technical result is achieved by the fact that in the axial control valve comprising a housing with inlet and outlet nozzles and an axial channel, a sleeve with radial holes in its walls, a plunger mounted with the possibility of axial movement inside the sleeve, a linear plunger displacement sensor, there are at least at least two axial channels, and a longitudinal movement mechanism connected to an electric drive was used to move the plunger, with the latter and the linear displacement sensor of the plunger placed inside valve head.

Сущность технического решения поясняется чертежом.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing.

Фиг. 1 - осевой регулирующий клапан в разрезе.FIG. 1 - sectional axial control valve.

На Фиг. 1 показан осевой регулирующий клапан, содержащий корпус 1 с входным и выходным патрубками (2 и 3 соответственно) и, по меньшей мере, два осевых каналов 4 для прохождения регулируемой среды. Осевые каналы 4 имеют постоянное внутреннее сечение, что существенно снижает внутреннее гидравлическое сопротивление.. Внутри корпуса 1 коаксиально расположен электропривод 5, представляющий собой электродвигатель, конструктивно совмещенный с планетарным редуктором, установленный между демпферными элементами 6 (например, в виде колец из эластичного материала) и закрепленный в корпусе 1 посредством крышки 7, которая в свою очередь через гильзу 8 зафиксирована гайкой 9. Гильза 8 выполнена в виде толстостенной обечайки, на боковых поверхностях которой выполнены отверстия 10, расположенные по радиусу (радиальные отверстия) специального профиля (или группы цилиндрических отверстии, не показаны), подобранные таким образом, чтобы обеспечить необходимую регулирующую характеристику клапана (линейная, равнопроцентная или специальная). Электропривод 5 с одного конца через механизм продольного перемещения 11 (например, винтовую или шарико-винтовую передачу) связан с плунжером 12, который установлен с возможностью осевого перемещения внутри вышеупомянутой гильзы 8. С другого конца электропривод 5 связан с датчиком 13 линейного перемещения плунжера 12. Электродвигатель электропривода 5 подключен к внешней сети посредством взрывозащищенной клеммной коробки 15 через канал 14, который герметизирован герметиком или компаундом.In FIG. 1 shows an axial control valve comprising a housing 1 with inlet and outlet nozzles (2 and 3, respectively) and at least two axial channels 4 for passing the controlled medium. The axial channels 4 have a constant internal section, which significantly reduces the internal hydraulic resistance .. Inside the housing 1 is coaxially located an electric drive 5, which is an electric motor structurally combined with a planetary gearbox installed between the damper elements 6 (for example, in the form of rings of elastic material) and fixed in the housing 1 by means of a cover 7, which in turn through the sleeve 8 is fixed by a nut 9. The sleeve 8 is made in the form of a thick-walled shell, on the side surfaces tyah which openings 10 arranged radially (radial holes) special profile (or a group of cylindrical bore, not shown), chosen so as to provide the necessary control valve characteristic (linear, equal percentage, or special). The electric actuator 5 is connected at one end through a longitudinal movement mechanism 11 (for example, a helical or ball screw transmission) to a plunger 12, which is mounted for axial movement inside the aforementioned sleeve 8. At the other end, the electric actuator 5 is connected to a linear displacement sensor 13 of the plunger 12. The electric motor of the electric drive 5 is connected to an external network through an explosion-proof terminal box 15 through a channel 14, which is sealed with a sealant or compound.

Осевой регулирующий клапан работает следующим образом. Axial control valve operates as follows.

Регулируемая среда поступает во входной патрубок 2. В закрытом положении клапана радиальные отверстия 10 перекрыты плунжером 12, который находится в крайнем верхнем положении, что блокирует поступление проходящей через корпус 1 регулируемой среды.An adjustable medium enters the inlet pipe 2. In the closed position of the valve, the radial holes 10 are blocked by a plunger 12, which is in its highest position, which blocks the flow of the controlled medium passing through the housing 1.

При подаче управляющего сигнала от управляющего контролера (не показан) вал электропривода 5 начинает вращаться. Вращательное движение вала механизмом продольного перемещения 11 преобразуется в поступательное движение плунжера 12. Плунжер 12 смещается в осевом направлении и открывает радиальные отверстия 10, через которые регулируемая среда поступает в выходной патрубок 3. Величина расхода регулируемой среды через клапан определяется степенью открытия радиальных отверстий 10 и соответствует определенной величине сигнала датчика 13 линейного перемещения плунжера 12. Сигнал от датчика 13 линейного перемещения плунжера 12 передается управляющему контролеру. При увеличении проходного сечения открытых отверстий 10 расход регулирующей среды увеличивается. При полностью открытых радиальных отверстиях 10 расход регулируемой среды будет максимальным.When a control signal is supplied from a control controller (not shown), the drive shaft 5 starts to rotate. The rotational movement of the shaft by the longitudinal movement mechanism 11 is converted into the translational movement of the plunger 12. The plunger 12 is displaced in the axial direction and opens the radial holes 10 through which the controlled medium enters the outlet pipe 3. The flow rate of the controlled medium through the valve is determined by the degree of opening of the radial holes 10 and corresponds a certain value of the signal of the sensor 13 linear displacement of the plunger 12. The signal from the sensor 13 linear displacement of the plunger 12 is transmitted to the control con roleru. With an increase in the bore of the open holes 10, the flow rate of the control medium increases. With completely open radial holes 10, the flow rate of the controlled medium will be maximum.

Для закрытия клапана управляющий контролер подает сигнал на вращение вала электропривода 5 в противоположную сторону. При этом плунжер 12 смещается в осевом направлении и перекрывает радиальные отверстия 10, блокируя тем самым поступление регулируемой среды.To close the valve, the control controller sends a signal to rotate the shaft of the actuator 5 in the opposite direction. In this case, the plunger 12 is displaced in the axial direction and blocks the radial holes 10, thereby blocking the flow of the controlled medium.

Применение электропривода взамен гидравлического, как в прототипе, позволяет достичь большую степень герметичности клапана, так как потенциально исключается связь клапана с управляющим устройством создания внешнего давления, что имеет место в гидравлическом приводе.The use of an electric actuator instead of a hydraulic one, as in the prototype, allows to achieve a greater degree of tightness of the valve, since the connection of the valve with the control device for creating external pressure is potentially excluded, which takes place in the hydraulic actuator.

Размещение элементов управления расходом клапана (электропривод и датчик линейного перемещения плунжера) внутри корпуса клапана, а также совмещение в электроприводе электродвигателя и планетарного редуктора позволяет уменьшить его габаритные размеры.Placing the valve flow control elements (electric drive and linear plunger displacement sensor) inside the valve body, as well as combining the electric motor and planetary gear in the electric drive, allows reducing its overall dimensions.

В качестве электродвигателя электропривода, может быть использован шаговый двигатель. В этом случае применение датчика линейного перемещения плунжера не является обязательным, так как положение плунжера может определятся контроллером управления шаговым двигателем. Однако дублирование этой функции, может повысить резервные возможности системы и точность регулирования клапана.As the electric motor of the electric drive, a stepper motor can be used. In this case, the use of a linear plunger displacement sensor is not necessary, since the position of the plunger can be determined by the stepper motor control controller. However, duplication of this function can increase the redundant capabilities of the system and the accuracy of valve control.

Таким образом, достигнут заявленный технический результат: повышена герметичность конструкции осевого регулирующего клапана за счет размещения электропривода и датчика линейного перемещения плунжера внутри корпуса клапана и уменьшены его габаритные размеры.Thus, the claimed technical result is achieved: the tightness of the design of the axial control valve is increased due to the placement of the electric drive and the linear displacement sensor of the plunger inside the valve body and its overall dimensions are reduced.

Проведенные испытания подтвердили работоспособность осевого регулирующего клапана.The tests carried out confirmed the operability of the axial control valve.

Claims

An axial control valve comprising a housing with inlet and outlet nozzles and an axial channel, a sleeve with radial openings in its walls, a plunger mounted for axial movement inside the sleeve, a linear displacement sensor of the plunger, characterized in that it contains at least two axial channels, and a longitudinal movement mechanism connected to an electric drive was used to move the plunger, with the latter and a linear plunger displacement sensor located inside the valve body.