RU2011087C1

RU2011087C1 - Ball cock

Info

Publication number: RU2011087C1
Authority: RU
Inventors: Даниил Борисович Добкин; Станислав Федорович Пыхтин; Юлий Семенович Голубович
Original assignee: Даниил Борисович Добкин; Станислав Федорович Пыхтин; Юлий Семенович Голубович
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: fittings. SUBSTANCE: plug is made in form of intersecting through-way and base pipes. Located in each end of base pipe for limited axial displacement is actuating chamber which receives plate, actuating diaphragm whose end rests against through-way pipe and spool valve with center back projection and axial hole. Spool valve is engageable with seats and plates. Spring member is located in clearance between spool valve and plate. Interiors of base pipe, housing and circular clearance are brought in communication forming part of bypass passage. Mounting surfaces of seats and spool valves are made in form of taper whose generatrix is perpendicular to radius from center of plug to center of generatrix. Located on housing is control hydraulic chamber bounded by control diaphragm and connected with both actuating hydraulic chambers by means of flexible pipe line. Diaphragm is mounted for engagement with one end of sleeve provided with two tappets oriented oppositely. EFFECT: enhanced reliability. 7 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в конструкции шаровых кранов. The invention relates to valves and can be used in the construction of ball valves.

Целью изобретения является повышение герметичности. The aim of the invention is to increase the tightness.

На фиг. 1 изображен шаровой кран, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1 /повернуто/; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 2; на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 1. In FIG. 1 shows a ball valve, General view; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1 / rotated /; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 3; in FIG. 5 is a section GG in FIG. 1; in FIG. 6 is a section DD in FIG. 2; in FIG. 7 is a cross-section EE in FIG. 1.

Шаровой кран содержит разъемный корпус 1 с двумя патрубками 2, 3, торцы которых являются седлами 4, 5. Корпус 1 выполнен разъемным с фланцами и имеет сферический объем для размещения пробки 6 и цилиндрический объем для размещения шпинделя 7 и узла крепления 8. Выходные концы патрубков 2, 3 снабжены стыковочными фланцами 9. Корпус 1 выполнен сварным из штампованных стальных элементов. В корпусе размещена опора 10 для пробки 6 и упоры 11, ограничивающие поворот пробки 6 на угол 90^о в одну сторону.The ball valve contains a detachable housing 1 with two nozzles 2, 3, the ends of which are saddles 4, 5. The housing 1 is detachable with flanges and has a spherical volume for accommodating the plug 6 and a cylindrical volume for accommodating the spindle 7 and the attachment 8. The output ends of the nozzles 2, 3 are provided with docking flanges 9. The housing 1 is made welded from stamped steel elements. In the housing there is a support 10 for plug 6 and an abutment 11 restricting the rotation of plug 6 by an angle of 90 ^about in one direction.

Пробка 6 выполнена в виде сварного узла из пересекающихся проходной трубы 12 и базовой трубы 13. Посредством шлицевого соединения 14 пробка 6 связана со шпинделем 5, который установлен с возможностью поворота в узле 8 и центрирован пальцем 15. The plug 6 is made in the form of a welded assembly of intersecting feed pipe 12 and the base pipe 13. By means of a spline connection 14, plug 6 is connected to the spindle 5, which is rotatably mounted in the assembly 8 and centered with the finger 15.

В каждом конце базовой трубы 13 размещена одна из двух исполнительных гидрокамер 16 /17/, мембрана 18 которой оперта своей центральной частью на проходную трубу 12 и соединена по контуру с тарелкой 19, которая установлена в базовой трубе 13 с возможностью ограниченного осевого смещения. At each end of the base pipe 13, one of the two actuating chambers 16/17 / is placed, the membrane 18 of which is supported by its central part on the passage pipe 12 and connected in a contour to the plate 19, which is installed in the base pipe 13 with the possibility of limited axial displacement.

Исполнительные гидрокамеры 16 и 17 соединены между собой гибким трубопроводом 20. Между тарелкой 19 и седлом 4 /5/ каждой исполнительной гидрокамеры 16 /17/ расположен с возможностью ограниченного осевого смещения золотник 21, который с рабочей стороны имеет посадочную поверхность 22 для контакта с седлом 4 /5/ и с тыльной стороны имеет центральный выступ 23 с осевым отверстием 24. В кольцевом зазоре между золотником 21 и тарелкой 19 размещен пружинный элемент 25, например, пружинное кольцо. The actuating chambers 16 and 17 are interconnected by a flexible conduit 20. Between the plate 19 and the seat 4/5 / of each actuating chambers 16/17 / there is a spool 21 with limited axial displacement, which on the working side has a seating surface 22 for contact with the saddle 4 / 5 / and on the back side has a central protrusion 23 with an axial hole 24. In the annular gap between the spool 21 and the plate 19 is placed a spring element 25, for example, a spring ring.

В рабочем положении золотник 21 поджат к седлу 4 /5/ посредством осевого усилия, развиваемого исполнительной гидрокамерой 16 /17/. In the working position, the spool 21 is pressed against the seat 4/5 / by means of the axial force developed by the actuating hydraulic chamber 16/17 /.

Полости базовой трубы 13, корпуса 1 и кольцевого зазора между золотником 21 и тарелкой 19 соединены между собой с образованием части байпасного канала, который в рабочем состоянии крана перекрыт центральным выступом 23 золотника 21, т. к. тарелка 19 поджата к этому выступу. The cavities of the base pipe 13, the housing 1 and the annular gap between the spool 21 and the plate 19 are interconnected to form part of the bypass channel, which in the working state of the valve is blocked by the central protrusion 23 of the spool 21, because the plate 19 is pressed against this protrusion.

Посадочные поверхности седел 4, 5 и золотников 21 выполнены по конусу, образующая 26 которых перпендикулярна радиусу 27, проведенному из центра 0 пробки 6 в середину этой образующей. The seating surfaces of the saddles 4, 5 and spools 21 are conical, forming 26 of which are perpendicular to the radius 27 drawn from the center 0 of the plug 6 in the middle of this generatrix.

Привод поворота пробки 6 содержит перпендикулярно расположенные шпиндель 7 с кривошипом 28 на верхнем конце, двуплечий рычаг 29 с вилкой 30 на одном конце, гильзу 31, пневмокамеру 32 и управляющую гидрокамеру 33. Пневмокамера 32 связана с источником сжатого воздуха, а ее мембрана 34 контактирует с первым торцем гильзы 31. Второй торец гильзы 31 контактирует с мембраной 35 управляющей гидрокамеры 33, объем которой связан гибким трубопроводом 36 с исполнительными гидрокамерами 16 и 17. Объемы гидрокамер 16, 17, 33 и трубопроводов 20 и 36 заполнен кремнийорганической жидкостью типа ПЭС. The rotary drive of the plug 6 contains a spindle 7 perpendicular to the crank 28 at the upper end, a two-arm lever 29 with a fork 30 at one end, a sleeve 31, a pneumatic chamber 32 and a control chamber 33. The pneumatic chamber 32 is connected to a source of compressed air, and its membrane 34 is in contact with the first end of the sleeve 31. The second end of the sleeve 31 is in contact with the membrane 35 of the control chambers 33, the volume of which is connected by a flexible pipe 36 to the executive chambers 16 and 17. The volumes of the chambers 16, 17, 33 and pipelines 20 and 36 are filled with organosilicon th type PES liquid.

Гильза 31 установлена на корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения и снабжена возвратной пружиной 37 и двумя встречно ориентированными толкателями 38 и 39, один из которых /39/ установлен в гильзе с возможностью осевого смещения и подпружинен посредством пружины сжатия 40. The sleeve 31 is mounted on the housing 1 with limited axial displacement and is equipped with a return spring 37 and two counter-oriented pushers 38 and 39, one of which / 39 / is mounted in the sleeve with the possibility of axial displacement and spring-loaded by means of a compression spring 40.

Второй конец рычага 29 пропущен сквозь отверстие 41 в стенке гильзы 31 и расположен между толкателями 38 и 39 с расчетным зазором 42. The second end of the lever 29 is passed through the hole 41 in the wall of the sleeve 31 and is located between the pushers 38 and 39 with a design gap 42.

Рычаг 29 шарнирно закреплен в корпусе посредством полуосей 43, при этом первое плечо рычага посредством вилки 30 взаимодействует с кривошипом 28 и с помощью качающегося сильфона 44 герметизировано. Один торец сильфона 44 закреплен на этом плече, а другой торец сильфона 44 закреплен на корпусе 1. The lever 29 is pivotally fixed in the housing by means of the half shafts 43, while the first shoulder of the lever by means of the fork 30 interacts with the crank 28 and is sealed by means of the swinging bellows 44. One end of the bellows 44 is fixed to this shoulder, and the other end of the bellows 44 is fixed to the housing 1.

Шаровой кран работает следующим образом. Ball valve works as follows.

В нормально - закрытом положении шарового крана в пневмокамере 32 имеется давление сжатого воздуха /порядка 0,4-0,6 МПа/, мембрана 34 выгнута в сторону гильзы 31 и давит своей центральной частью на торец этой гильзы 31, которая смещена в осевом направлении и давит другим торцем на мембрану 35 управляющей гидрокамеры 33, создавая в ней повышенное давление рабочей жидкости 3,6 МПа. Поскольку гидросистема замкнута и герметична, давление жидкости передается к исполнительным гидрокамерам 16 и 17, в которых под воздействием этого давления мембраны 18 прогибаются и тарелки 19 смещены в осевом направлении, воздействуя на золотники 21 и надежно запирая канал. Поскольку мембраны 18 оперты своими центрами на проходную трубу 12, то имеет место замыкание на проходной трубе 12 распорных усилий мембран 18 обеих гидрокамер 16 и 17. In the normally closed position of the ball valve in the pneumatic chamber 32, there is compressed air pressure (of the order of 0.4-0.6 MPa), the membrane 34 is curved towards the sleeve 31 and presses its central part against the end of this sleeve 31, which is axially displaced and presses the other end on the membrane 35 of the control hydrocamera 33, creating in it an increased pressure of the working fluid of 3.6 MPa. Since the hydraulic system is closed and tight, the fluid pressure is transmitted to the actuating chambers 16 and 17, in which, under the influence of this pressure, the membranes 18 bend and the plates 19 are displaced in the axial direction, acting on the spools 21 and reliably locking the channel. Since the membranes 18 are supported by their centers on the passage pipe 12, there is a short circuit on the passage pipe 12 of the spacer forces of the membranes 18 of both hydrochambers 16 and 17.

В нормально - закрытом положении шарового крана пробка 6 стоит на одном ограничительном упоре 11, кривошип 28 шпинделя 7 расположен под 45^о к средней линии расположения рычага 29, а сам рычаг 29 повернут на угол 8^о /см. фиг. 3/. Конец рычага 29 /см. фиг. 2/ контактирует с толкателем 39, который подпружинен пружиной сжатия 40 и обеспечивает поджатие пробки 6 к упору 11 и выборку зазоров в кинематической цепи. Возвратная пружина 37 находится в сжатом состоянии.In the normally-closed position of the ball valve, plug 6 is located on one restrictive stop 11, crank 28 of spindle 7 is located at 45 ^° to the midline of the lever 29, and the lever 29 is rotated 8 ^° / cm. FIG. 3 /. The end of the lever is 29 / cm. FIG. 2 / is in contact with the plunger 39, which is spring-loaded with a compression spring 40 and provides a clamping of the plug 6 to the stop 11 and the selection of gaps in the kinematic chain. The return spring 37 is in a compressed state.

Команда на открытие шарового крана осуществляется сбросом воздушного давления в пневмокамере 32. При сбросе этого давления мембрана 34 прогибается в обратную сторону под действием сил упругости и воздействием возвратной пружины 37 и мембраны 35. В первый период осевого смещения гильзы 31 до момента касания упором 38 рычага 29 /до выбора зазора 42/ рычаг 29 неподвижен, мембрана 35 управляющей гидрокамеры прогибается на 1 мм, приводя к сбросу давления в гидросистеме, в том числе и в исполнительных гидрокамерах 16 и 17. Сброс давления позволяет тарелке 19 каждой гидрокамеры 16 и 17 под воздействием пружинного кольца 25 переместиться в осевом направлении к центру пробки 6 на небольшое расстояние ≈ 5 мм. При этом открывается проход между тыльным выступом 23 золотника 21 и тарелкой 19 и образуется полный байпасный канал для выравнивания давления с обеих сторон золотника 21. Со стороны входного патрубка отжиму золотника будет способствовать и давление проходящей жидкости. The command to open the ball valve is carried out by dumping the air pressure in the pneumatic chamber 32. When this pressure is released, the membrane 34 bends in the opposite direction under the action of elastic forces and the action of the return spring 37 and the membrane 35. In the first period of axial displacement of the sleeve 31 until the stop 38 of the lever 29 touches / until the gap 42 is selected / the lever 29 is fixed, the diaphragm 35 of the control hydrochamber bends by 1 mm, leading to a pressure relief in the hydraulic system, including the executive hydrochambers 16 and 17. Pressure relief allows the plate 19 azhdoy gidrokamery 16 and 17 under the influence of the spring ring 25 to move axially to center tube 6 a small distance ≈ 5 mm. This opens the passage between the rear protrusion 23 of the spool 21 and the plate 19 and forms a complete bypass channel for equalizing the pressure on both sides of the spool 21. From the inlet side, the pressure of the passing fluid will also contribute to the pressure of the spool.

Второй период осевого смещения гильзы 31 начинается с момента касания упором 38 рычага 29, который плавно поворачивается и обеспечивает поворот шпинделя 7 на 90о посредством кинематической пары кривошип 28 - вилка 30. Шпиндель 7 обеспечивает поворот пробки 6 на 90^о до срабатывания упора 11 при открытом состоянии шарового крана.The second period of the axial displacement of the sleeve 31 starts with the abutment 38 touches the lever 29 which rotates smoothly, and provides a rotation spindle 7 by 90 ° crank kinematic pairs 28 - 30. The spindle plug 7 provides rotation stoppers 90 6 to ^about actuation stop 11 in the open condition ball valve.

При повороте пробки 6 на угол 90^о происходит окружное и радиальное смещение золотников 21 из конических седел патрубков 2 и 3 за счет воздействия тарелок 19 гидрокамер 16 и 17, т. к. золотники 21 установлены в них. При повороте пробки 6 золотники 21 не выпадают из тарелок 19, т. к. этому препятствует сферическая стенка корпуса 1.By turning the tube 6 at an angle of ^about 90 comes circumferential and radial displacement of the spool 21 of the conical seats nozzles 2 and 3 due to the impact plates 19 gidrokamer 16 and 17 m. K. Spools 21 mounted therein. When the plug 6 is turned, the spools 21 do not fall out of the plates 19, since this is prevented by the spherical wall of the housing 1.

Для поворота шарового крана в закрытое положение в пневмокамеру 32 подается давление воздуха, что приводит к выгибанию мембраны 34 и к осевому смещению гильзы 31, которое можно разделить на две части. В первой части движения гильзы 31 посредством толкателя 39 осуществляется плавный поворот рычага 29, поворот шпинделя 7 на 90^о и установка золотника 21 на седла патрубков 2 и 3. Пробка 6 посредством упора 11 останавливается в крайнем положении и фиксирует положение рычага 29. Во второй части движения гильзы 31 происходит давление ее торца на мембрану 35 управляющей гидрокамеры 33, что создает повышенное давление в гидросистеме и обеспечивает поджатие золотников 21 к седлам патрубков 2 и 3. Во второй части движения гильзы 31 образуется зазор 42 между рычагом 29 и упором 38, рычаг 29 подпружинен пружиной 40, а возвратная пружина 37 дополнительно сжата.To rotate the ball valve in the closed position, air pressure is supplied to the pneumatic chamber 32, which leads to the bending of the membrane 34 and to the axial displacement of the sleeve 31, which can be divided into two parts. The first part of the movement of the sleeve 31 by the pusher 39 is carried smooth rotation of the lever 29, rotation of the spindle 7 at ⁹⁰ and installing the spool 21 to the seat pipes 2 and 3. The plug 6 by means of the stop 11 stops in the end position and fixes the position of lever 29. The second part The movement of the sleeve 31 causes the pressure of its end on the membrane 35 of the control chamber 33, which creates an increased pressure in the hydraulic system and ensures that the spools 21 are pressed against the seats of the nozzles 2 and 3. In the second part of the movement of the sleeve 31, a gap 42 is formed between the lever ohm 29 and focus 38, the lever 29 is spring-loaded with a spring 40, and the return spring 37 is additionally compressed.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1516703, кл. F 16 K 5/06, 1986. (56) Copyright certificate of the USSR N 1516703, cl. F 16 K 5/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР N 1185945, кл. F 16 K 5/20, 1984. USSR author's certificate N 1185945, cl. F 16 K 5/20, 1984.

Claims

A BALL VALVE, comprising a housing with two saddles, a plug, a two-arm lever with a fork pivotally mounted on the housing, a spindle arranged perpendicularly with a sleeve provided with a return spring and mounted in the housing with axial movement by means of a drive, and a sealing assembly, characterized in that, with In order to increase the tightness, the plug is made in the form of intersecting passage and base pipes, at each end of the latter an executive chamber is placed with the possibility of limited axial movement, in which a plate, an actuating membrane, supported by its center on the passage pipe, and a spool with a central rear protrusion and an axial bore, interacting with the seat and plate of the actuating chamber, are placed; in this case, a spring element, cavities of the base pipe, body and the annular gap communicated with each other with the formation of a part of the bypass channel, and the seating surfaces of the seats and spools are made in a cone, the generatrix of which is perpendicular to the radius from the center of the tube to In the middle of this generatrix, on the body there is a control hydro chamber, limited by a control membrane and connected by a flexible conduit with both executive chambers, while the control membrane of the control chambers is installed with the possibility of contact with one end of the sleeve equipped with two counter-oriented pushers, one of which is mounted with axial displacement and spring-loaded, and the second end face of the sleeve is connected to the drive, the spindle is equipped with a crank interacting with one shoulder specified th lever by means of a fork, and the end of the second shoulder is placed with a gap between the pushers of the sleeve, while the two-arm lever with the fork and the control hydraulic chamber are perpendicular to the spindle.