RU215122U1 - SEGMENT SHUT-OFF AND CONTROL VALVE - Google Patents

SEGMENT SHUT-OFF AND CONTROL VALVE Download PDF

Info

Publication number
RU215122U1
RU215122U1 RU2022109537U RU2022109537U RU215122U1 RU 215122 U1 RU215122 U1 RU 215122U1 RU 2022109537 U RU2022109537 U RU 2022109537U RU 2022109537 U RU2022109537 U RU 2022109537U RU 215122 U1 RU215122 U1 RU 215122U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
valve
locking element
valve body
relative
Prior art date
Application number
RU2022109537U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Вячеславович Коваленко
Original Assignee
Дмитрий Вячеславович Коваленко
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Вячеславович Коваленко filed Critical Дмитрий Вячеславович Коваленко
Application granted granted Critical
Publication of RU215122U1 publication Critical patent/RU215122U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к трубопроводной арматуре, а именно к запорно-регулирующим клапанам для управления рабочей средой трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные среды, с целью выведения регулируемого технологического процесса на желаемый уровень, перемещения или доставки рабочей среды от источника в пункт назначения, а также для решения других подобных задач. Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является увеличение коэффициента пропускной способности сегментного запорно-регулирующего клапана в открытом состоянии (обеспечение полного прохода рабочей среды) и обеспечение герметичности класса «А» по ГОСТ 9544-2015 в закрытом состоянии, при этом обеспечивая минимальный износ между уплотнением и поверхностью уплотнения и сохраняя малые конструктивные размеры и вес клапана. Технический результат достигается в конструкции сегментного запорно-регулирующего клапана, состоящего из находящихся в функционально-конструктивном единстве корпуса, имеющего форму цилиндра относительно геометрической оси, соединяющей центры входного и выходного патрубков, седла с уплотнительной конической поверхностью, расположенного у входного патрубка корпуса клапана, вала с запорным элементом, выполненным в форме сегмента с ответной уплотнительной конической поверхностью и перекрывающим седло входного патрубка корпуса клапана, отличающегося тем, что диаметр центральной части корпуса клапана больше диаметра во входном и выходном патрубках, необходимого для прохождения рабочей среды, и выбран из условия размещения в корпусе клапана при его полном открытии сегментного запорного элемента, имеющего четыре смещения: за счет смещения оси вала относительно оси корпуса клапана, за счет смещения плоскости уплотнения запорного элемента относительно оси вала, за счет радиального смещения вершин конуса запорного элемента относительно оси трубопровода и за счет смещения оси опорной поверхности седла относительно оси корпуса клапана.

Figure 00000001
The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to pipeline fittings, namely to shut-off and control valves for controlling the working medium of pipelines transporting liquid and gaseous media, in order to bring the controlled technological process to the desired level, move or deliver the working medium from the source to destination, as well as for other similar tasks. The technical result provided by the utility model is an increase in the throughput coefficient of a segment shut-off and control valve in the open state (ensuring the full passage of the working medium) and ensuring tightness of class "A" according to GOST 9544-2015 in the closed state, while ensuring minimal wear between the seals and sealing surface, while maintaining small design dimensions and weight of the valve. The technical result is achieved in the design of a segmental shut-off and control valve, consisting of a body that is in functional and structural unity, having the shape of a cylinder relative to the geometric axis connecting the centers of the inlet and outlet pipes, a seat with a sealing conical surface located at the inlet pipe of the valve body, a shaft with a locking element made in the form of a segment with a reciprocal sealing conical surface and overlapping the seat of the inlet pipe of the valve body, characterized in that the diameter of the central part of the valve body is greater than the diameter in the inlet and outlet pipes required for the passage of the working medium, and is selected from the condition of placement in the body valve when it is fully opened segmental locking element having four displacements: due to displacement of the shaft axis relative to the axis of the valve body, due to displacement of the sealing plane of the locking element relative to the shaft axis, due to the radial displacement of the top n of the cone of the locking element relative to the axis of the pipeline and due to the displacement of the axis of the bearing surface of the seat relative to the axis of the valve body.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к трубопроводной арматуре, а именно к запорно-регулирующим клапанам для управления рабочей средой трубопроводов, транспортирующих жидкие и газообразные среды, с целью выведения регулируемого технологического процесса на желаемый уровень, перемещения или доставки рабочей среды от источника в пункт назначения, а также для решения других подобных задач.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to pipeline fittings, namely to shut-off and control valves for controlling the working medium of pipelines transporting liquid and gaseous media, in order to bring the controlled technological process to the desired level, move or deliver the working medium from the source to destination, as well as for other similar tasks.

Уровень техники данной области характеризуют разнообразные конструкции трубопроводной арматуры общепромышленного и специального исполнения (см. Д.Ф. Гуревич. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. М.: Машиностроение, 1964; В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 томах. - М.: Машиностроение, 1980; Д.Ф. Гуревич. Справочник конструктора трубопроводной арматуры. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1987; П.И. Орлов. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в двух книгах. Под ред. к.т.н. П.Н. Учаева. - М.: Машиностроение, 1988; Промышленная трубопроводная арматура. Каталог. - М.: «ЦИНТИхимнефтемаши, 1992 (с последующими изменениями и дополнениями), часть I-IV).The level of technology in this area is characterized by a variety of designs of pipeline valves of general industrial and special execution (see D.F. Gurevich. Calculation and design of pipeline valves. M .: Mashinostroenie, 1964; V.I. Anuryev. Handbook of a mechanical engineer. In 3 volumes. - M.: Mashinostroyeniye, 1980; D.F. Gurevich. Handbook of pipeline fittings designer. - L.: Mashinostroyeniye, Leningrad department., 1987; P.I. Orlov. Fundamentals of design. Reference manual in two books. Under P. N. Uchaev, Ph.D., M.: Mashinostroyeniye, 1988; Industrial pipeline fittings. Catalogue, M.: TsINTIKhimneftemashy, 1992 (with subsequent changes and additions), part I-IV).

Из выше приведенной и другой известной технической литературы и каталожных материалов предприятий, производящих и реализующих трубопроводную арматуру, следует вывод, что в конце XX века взамен вентилей, затворов и задвижек устаревших конструкций стали широко использоваться шаровые краны (ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения, п. 5.5.3; СТ ЦКБА 123-2019 Арматура трубопроводная. Термины и определения (с иллюстрациями), п. 5.5.3). Это обеспечило резкое повышение надежности и безопасности эксплуатации как самой арматуры, так и систем, в которых она устанавливалась, прежде всего, за счет обеспечения необходимых требований по герметичности и увеличению срока службы, по сравнению с применявшимися ранее аналогами. Однако, массовое применение кранов шаровых приводило в ряде случаев и к отрицательным явлениям: гидро- и пневмоударам при их резком открытии, невозможности открыть или закрыть краны, эксплуатировавшиеся долгое время в закрытом или открытом состоянии при наличии в рабочей среде механических или агрессивных примесей и т.д. Это заставило специалистов в определенной степени пересмотреть свое отношение к кранам шаровым и искать альтернативные решения.From the above and other well-known technical literature and catalog materials of enterprises producing and selling pipeline fittings, it follows that at the end of the 20th century, ball valves began to be widely used instead of valves, gates and valves of outdated designs (GOST 24856-2014 Pipe fittings. Terms and definitions, clause 5.5.3; ST TsKBA 123-2019 Pipe fittings Terms and definitions (with illustrations), clause 5.5.3). This provided a sharp increase in the reliability and safety of operation of both the valve itself and the systems in which it was installed, primarily due to the provision of the necessary requirements for tightness and an increase in service life, compared with previously used counterparts. However, the massive use of ball valves in a number of cases led to negative phenomena: hydraulic and pneumatic shocks when they are suddenly opened, the inability to open or close valves that have been operated for a long time in a closed or open state in the presence of mechanical or aggressive impurities in the working environment, etc. d. This forced specialists to reconsider their attitude to ball valves to a certain extent and look for alternative solutions.

Решение вышеперечисленных проблем разработчики находят в запорно-регулирующих клапанах (ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения, п. 5.5.2; СТ ЦКБА 123-2019 Арматура трубопроводная. Термины и определения (с иллюстрациями), п. 5.5.2).The developers find the solution to the above problems in shut-off and control valves (GOST 24856-2014 Pipe fittings. Terms and definitions, clause 5.5.2; ST TsKBA 123-2019 Pipe fittings. Terms and definitions (with illustrations), clause 5.5.2) .

Из уровня техники известны варианты исполнения герметично закрывающихся дроссельных (запорных) клапанов: центрированные, элементарные эксцентриковые, двухэксцентриковые, трехэксцентриковые, четырехэксцентриковые и пятиэксцентриковые, конструкция которых не только не уступает кранам шаровым по герметичности и надежности, а имеет в тоже время существенно меньшие габариты и массу, и превосходит краны шаровые по простоте конструкции и быстроте срабатывания (патент Российской Федерации на изобретение №2699453, по кл. МПК F16K 1/22, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 15.08.2018 г., дата публикации 05.09.2019 г., конвенционный приоритет 07.05.2018 ЕР ЕР 18000434).From the prior art, versions of hermetically closing throttle (shut-off) valves are known: centered, elementary eccentric, double-eccentric, three-eccentric, four-eccentric and five-eccentric, the design of which not only is not inferior to ball valves in terms of tightness and reliability, but at the same time has significantly smaller dimensions and weight , and surpasses ball valves in terms of simplicity of design and speed of operation (patent of the Russian Federation for the invention No. 2699453, according to class IPC F16K 1/22, the date of application and the start date of the patent term is 15.08.2018, the date of publication is 05.09.2019 city, convention priority 05/07/2018 EP EP 18000434).

Известен односедельный сегментный поворотный клапан, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, коническое седло и запорный элемент, выполненный в виде сегмента сферы (Б.Ф. Братин. Трубопроводная арматура для абразивных жидкостей. - М.: Машиностроение, 1981 г., рис. 22 и 25).A single-seated segment rotary valve is known, containing a body with inlet and outlet openings, a conical seat and a shut-off element made in the form of a segment of a sphere (B.F. Bratin. Pipe fittings for abrasive liquids. - M .: Mashinostroenie, 1981, fig. 22 and 25).

Недостатками такого клапана является постоянный контакт между уплотнительными поверхностями седла и запорного элемента в процессе их взаимного перемещения, что влечет за собой их сильный износ абразивными частицами, содержащимися в потоке, а также повышенные усилия на приводе при регулировании расхода рабочей среды. Указанные недостатки затрудняют использование этих клапанов на магистральных трубопроводах при наличии в потоке абразивных включений.The disadvantages of such a valve are the constant contact between the sealing surfaces of the seat and the locking element in the process of their mutual movement, which entails their strong wear by the abrasive particles contained in the flow, as well as increased efforts on the actuator when regulating the flow of the working medium. These shortcomings make it difficult to use these valves on main pipelines in the presence of abrasive inclusions in the flow.

Указанная техническая проблема решается в сегментном запорно-регулирующем клапане, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными на одной оси, седло клапана с уплотнительной конической поверхностью, расположенное у входного отверстия, запорный элемент - сегментный плунжер, выполненный с уплотнительной поверхностью конической формы с прикрепленными к нему двумя рычагами, на концах которых жестко закреплены шипы, отличающемся тем, что шипы помещены с возможностью вращения в отверстия эксцентриковых втулок, геометрические оси которых смещены относительно геометрических осей эксцентриковых втулок, а эти втулки помещены с возможностью вращения в гнезда, расположенные на боковых стенках корпуса, к торцам эксцентриковых втулок с внешней стороны корпуса жестко присоединены концы П-образного запирающего рычага (патент Российской Федерации на полезную модель №154899, по кл. МПК F16K 1/20, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 08.12.2014 г., дата публикации 10.09.2015 г.).The specified technical problem is solved in a segmental shut-off and control valve, containing a body with inlet and outlet holes located on the same axis, a valve seat with a conical sealing surface located at the inlet, a locking element - a segmented plunger made with a conical sealing surface with attached to it by two levers, at the ends of which the spikes are rigidly fixed, characterized in that the spikes are placed with the possibility of rotation in the holes of the eccentric bushings, the geometric axes of which are offset relative to the geometric axes of the eccentric bushings, and these bushings are placed with the possibility of rotation in the slots located on the side walls of the housing, the ends of the U-shaped locking lever are rigidly attached to the ends of the eccentric bushings on the outer side of the housing (patent of the Russian Federation for utility model No. year, date pub lications on September 10, 2015).

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус, входной и выходной штуцеры, механизм настройки, состоящий из подпружиненных горизонтального поршня и вертикального штока, взаимодействующих друг с другом плоскими, перпендикулярно расположенными упорами; механизм взвода; седло и затвор, соединенный тягой с вертикальным подпружиненным штоком, отличающийся тем, что корпус снабжен подпружиненным плунжером, расположенным перпендикулярно его оси, магнитом - на одном из его концов, магнитным датчиком, например нормально-разомкнутым герконом, светодиодом и источником питания, причем подпружиненный плунжер выполнен так, что одним концом он взаимодействует с затвором, при открытом клапане-отсекателе, а другим концом, на котором расположен магнит - с магнитным датчиком при закрытом клапане-отсекателе, причем магнитный датчик соединен последовательно со светодиодом и источником питания (патент Российской Федерации на изобретение №2558078, по кл. МПК F21B 34/02, F16K 15/03, F16K 37/00 дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 11.04.2014 г., дата публикации 27.07.2015 г.).Known shut-off valve containing a housing, inlet and outlet fittings, a tuning mechanism consisting of a spring-loaded horizontal piston and a vertical rod interacting with each other with flat, perpendicular stops; cocking mechanism; a saddle and a valve connected by a rod to a vertical spring-loaded rod, characterized in that the body is equipped with a spring-loaded plunger located perpendicular to its axis, a magnet at one of its ends, a magnetic sensor, for example, a normally open reed switch, an LED and a power source, and the spring-loaded plunger designed so that at one end it interacts with the shutter, with the shut-off valve open, and at the other end, on which the magnet is located, with a magnetic sensor with the shut-off valve closed, and the magnetic sensor is connected in series with the LED and the power source (patent of the Russian Federation for invention no.

Недостатком данного устройства является низкая надежность и безопасность, ввиду применения затвора на оси.The disadvantage of this device is low reliability and safety, due to the use of the shutter on the axis.

Указанная техническая проблема решается тем, что клапан-отсекатель с поворотным сегментным затвором содержит корпус с входным и выходным каналами, седло, установленное в корпусе, затвор, контактирующий с седлом и перекрывающий выходной канал, крышку корпуса с установленной в ней механическим приводом, механический привод, осуществляющий поворот затвора при понижении или повышении давления внутри корпуса и механизм взвода механического привода. При этом затвор выполнен в виде основания с закрепленным на нем сферическим подвижным сегментом, перекрывающий седло выходного канала, при этом основание жестко закреплено на опоре, установленной в корпусе клапана, которая вращается вокруг своей оси валом механического привода (патент Российской Федерации на полезную модель №203081, по кл. МПК F16K 5/20, F16K 31/521 дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 08.09.2020 г., дата публикации 22.03.2021 г.).This technical problem is solved by the fact that the shut-off valve with a rotary segmental gate contains a body with inlet and outlet channels, a seat installed in the body, a valve in contact with the seat and blocking the outlet channel, a body cover with a mechanical drive installed in it, a mechanical drive, which rotates the shutter with a decrease or increase in pressure inside the housing and a mechanism for cocking a mechanical drive. At the same time, the shutter is made in the form of a base with a spherical movable segment fixed on it, covering the saddle of the outlet channel, while the base is rigidly fixed on a support installed in the valve body, which rotates around its axis by a mechanical drive shaft (Russian Federation patent for utility model No. 203081 , according to class IPC F16K 5/20, F16K 31/521, the filing date of the application and the start date of the patent term is 09/08/2020, the publication date is 03/22/2021).

Из уровня техники также известны и другие примеры технических решений для запорно-регулирующих клапанов: RU 19113 U1, 14.03.2001; RU 2271438 С2, 10.03.2006; RU60 666 U1, 13.04.2006; RU 56538 U1, 10.09.2006; RU 2285180 С1, 10.10.2006; RU 2353843 С1, 27.04.2009; RU 2447259 С2, 10.04.2012; а также FR 2108821 А1, 26.05.1972; SU 875162 А1, 23.10.1981; DE 4422055 С1, 07.12.1995; WO 2009138849 А1, 19.11.2009; и др.Other examples of technical solutions for shut-off and control valves are also known from the prior art: RU 19113 U1, 03/14/2001; RU 2271438 C2, 10.03.2006; RU60 666 U1, 04/13/2006; RU 56538 U1, 09/10/2006; RU 2285180 C1, 10.10.2006; RU 2353843 C1, 27.04.2009; RU 2447259 C2, 10.04.2012; as well as FR 2108821 A1, 05/26/1972; SU 875162 A1, 10/23/1981; DE 4422055 C1, 07.12.1995; WO 2009138849 A1, 11/19/2009; and etc.

Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа заявленной полезной модели, является односедельный поворотный сегментный клапан, содержащий корпус с входным и выходными отверстиями, расположенными на одной оси, седло клапана с конической уплотнительной поверхностью, расположенное у входного отверстия, запорный элемент - плунжер, выполненный в форме сегмента с уплотнительной конической поверхностью и с прикрепленными к нему двумя рычагами, на концах которых жестко закреплены шипы, и установленный в корпусе с эксцентриситетом относительно плоскости уплотнения и оси уплотнительной поверхности седла, обеспечивающий в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительной поверхности к конусу седла, и поворотный привод. Данный клапан, в частности, производится ЗАО «ДС Контролз» ОГРН 1025300782407, ИНН 5321065626 (Мазонейлан. Инструкция по эксплуатации регулирующего клапана Камфлекс серия 35002 с электроприводом. Инструкция №EF 5000 Р1, URL: https://dscontrols.net/upload/iblock/deb/debab508f3f234dcba4f97871f221976.pdf, дата обращения 31.03.2022 г.).The solution closest in technical essence, chosen as a prototype of the claimed utility model, is a single-seated rotary segment valve, containing a body with inlet and outlet openings located on the same axis, a valve seat with a conical sealing surface located at the inlet, a locking element - a plunger , made in the form of a segment with a sealing conical surface and with two levers attached to it, at the ends of which spikes are rigidly fixed, and installed in a housing with eccentricity relative to the sealing plane and the axis of the sealing surface of the seat, providing a tight fit of the sealing surface to the cone of the seat in the closed position , and rotary drive. This valve, in particular, is manufactured by CJSC "DS Controls" OGRN 1025300782407, TIN 5321065626 (Mazoneilan. Operating instructions for the Kamflex control valve series 35002 with electric drive. Instruction No. EF 5000 P1, URL: https://dscontrols.net/upload/iblock /deb/debab508f3f234dcba4f97871f221976.pdf, accessed 03/31/2022).

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной технической цели, являются: сложность и дороговизна изготовления, хотя этот запорно-регулирующий клапан эффективен при использовании в средах, содержащих абразивные включения. Для уменьшения абразивного износа детали, обеспечивающие регулирование расхода и герметичность, седло и запорный элемент - плунжер (сегмент) изготовлены из твердого сплава, что тоже является недостатком данного клапана. Кроме того, даже при высокой точности изготовления деталей, при посадке плунжера на седло необходимо обеспечивать усилия прижатия плунжера к седлу сопоставимое с силой гидростатического давления. Это усилие создается за счет передачи крутящего момента, прикладываемого к одному из шипов (оси вращения) жестко соединенных с рычагами плунжера, т.е. детали клапана нагружены не одинаково и находятся в сложном напряженно-деформированном состоянии, следствием чего является утяжеление запорно-регулирующего клапана. Следующим недостатком прототипа является увеличенный сверх необходимого внутренний объем клапана, отсюда его повышенные габариты, вес и гидравлические потери, вызванные большими объемами зон вихреобразования.The disadvantages of the prototype, which do not allow to achieve the set technical goal, are: the complexity and high cost of manufacturing, although this shut-off and control valve is effective when used in environments containing abrasive inclusions. To reduce abrasive wear, the parts that provide flow control and tightness, the seat and the locking element - the plunger (segment) are made of hard alloy, which is also a disadvantage of this valve. In addition, even with high precision in the manufacture of parts, when fitting the plunger to the seat, it is necessary to ensure that the force of pressing the plunger to the seat is comparable to the force of hydrostatic pressure. This force is created due to the transmission of torque applied to one of the spikes (axis of rotation) rigidly connected to the plunger levers, i.e. valve parts are not equally loaded and are in a complex stress-strain state, which results in the weighting of the shut-off and control valve. The next disadvantage of the prototype is increased beyond the required internal volume of the valve, hence its increased dimensions, weight and hydraulic losses caused by large volumes of vortex formation zones.

Общей технической проблемой вышеприведенных аналогов является тот факт, что все существующие до сих пор известные решения в области конструирования клапанов характеризуются более высоким износом в зоне уплотнения и уплотнительной поверхности, чем в других местах. Это обосновано тем фактом, что радиус поворота в этой области очень мал, а также тем фактом, что геометрия задана посредством уплотнительной поверхности конической формы в очень узких пределах. В зависимости от выбора эксцентриситета, становится известен угол конусности и его расположение в пространстве среди известных конструкций.A common technical problem of the above analogues is the fact that all hitherto known solutions in the field of valve design are characterized by higher wear in the sealing area and sealing surface than elsewhere. This is justified by the fact that the turning radius in this area is very small and also by the fact that the geometry is defined by the conical sealing surface within very narrow limits. Depending on the choice of eccentricity, the taper angle and its location in space among known structures becomes known.

Причиной, препятствовавшей разработке новых запорно-регулирующих клапанов, является то, что уплотнение, находящееся в запорном элементе, больше не имеет контакта с уплотнительной поверхностью в корпусе клапана, если клапан открыт по меньшей мере на 10°. Этот контакт во время процесса действия связан с высоким коэффициентом трения и износом, и избежать его возможно только путем увеличения второго эксцентриситета (смещение плоскости уплотнения относительно оси вала), однако это приводит к увеличению крутящего момента устройства из-за неравномерного распределения давления на запорном элементе (патент Российской Федерации на изобретение №2699453, по кл. МПК F16K 1/22, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 15.08.2018 г., дата публикации 05.09.2019 г., конвенционный приоритет 07.05.2018 ЕР ЕР 18000434, стр. 7).The reason that has hindered the development of new globe valves is that the seal located in the closure element no longer has contact with the sealing surface in the valve body if the valve is at least 10° open. This contact during the action process is associated with a high coefficient of friction and wear, and it can only be avoided by increasing the second eccentricity (displacement of the sealing plane relative to the shaft axis), however, this leads to an increase in the torque of the device due to uneven distribution of pressure on the locking element ( patent of the Russian Federation for an invention No. 2699453, according to class IPC F16K 1/22, the date of filing the application and the start date of the patent term is 08/15/2018, the publication date is 09/05/2019, the convention priority is 05/07/2018 EP EP 18000434, page 7).

Таким образом, существует необходимость создания клапана, включающего в себя запорную и регулирующую функции, а также имеющего преимущества эксцентриковых клапанов, при этом дополнительно обеспечивая минимальный износ между уплотнением и поверхностью уплотнения.Thus, there is a need for a valve that incorporates shut-off and control functions, as well as having the advantages of eccentric valves, while additionally providing minimal wear between the seal and the sealing surface.

Решение вышеуказанных технических проблем, в частности у прототипа заявленной полезной модели, обеспечивается в конструкции сегментного запорно-регулирующего клапана, состоящего из находящихся в функционально-конструктивном единстве корпуса, имеющего форму цилиндра относительно геометрической оси, соединяющей центры входного и выходного патрубков, седла с уплотнительной конической поверхностью, расположенного у входного патрубка корпуса клапана, вала с запорным элементом, выполненным в форме сегмента с ответной уплотнительной конической поверхностью и перекрывающим седло входного патрубка корпуса клапана, отличающегося тем, что диаметр центральной части корпуса клапана больше диаметра во входном и выходном патрубках, необходимого для прохождения рабочей среды, и выбран из условия размещения в корпусе клапана при его полном открытии сегментного запорного элемента, имеющего четыре смещения: за счет смещения оси вала относительно оси корпуса клапана, за счет смещения плоскости уплотнения запорного элемента относительно оси вала, за счет радиального смещения вершин конуса запорного элемента относительно оси трубопровода и за счет смещения оси опорной поверхности седла относительно оси корпуса клапана.The solution of the above technical problems, in particular for the prototype of the claimed utility model, is provided in the design of a segmental shut-off and control valve, consisting of a body that is in functional and structural unity, having the shape of a cylinder relative to the geometric axis connecting the centers of the inlet and outlet pipes, a seat with a sealing conical surface located at the inlet pipe of the valve body, a shaft with a locking element made in the form of a segment with a mating sealing conical surface and overlapping the seat of the inlet pipe of the valve body, characterized in that the diameter of the central part of the valve body is larger than the diameter in the inlet and outlet pipes required for the passage of the working medium, and is selected from the condition of placing in the valve body when it is fully opened a segmental locking element having four displacements: due to the displacement of the shaft axis relative to the axis of the valve body, due to the displacement of the sealing plane of the locking element relative to the axis of the shaft, due to the radial displacement of the tops of the cone of the locking element relative to the axis of the pipeline and due to the displacement of the axis of the supporting surface of the seat relative to the axis of the valve body.

Благодаря выдвижению сегментного запорного элемента за пределы рабочего диаметра трубопровода клапан имеет полный проход рабочей среды в открытом состоянии (высокую пропускную способность), при минимальных потерях давления потока рабочей среды и незначительном увеличении размера и веса клапана.Due to the extension of the segmented locking element beyond the working diameter of the pipeline, the valve has a full passage of the working medium in the open state (high capacity), with minimal pressure loss of the working medium flow and a slight increase in the size and weight of the valve.

Кроме того, «растяжка» эллиптической опорной поверхности запорного элемента до формы круга также делает проходное сечение сегментного запорно-регулирующего клапана с четырьмя эксцентриситетами на типоразмер больше, чем у аналогичного клапана с тремя эксцентриситетами, увеличивая тем самым коэффициент пропускной способности клапана.In addition, "stretching" the elliptical seating surface of the obturator to a circle shape also makes the flow area of a four-offset segmental globe valve one size larger than that of a similar three-offset valve, thereby increasing the valve's capacity factor.

Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является увеличение коэффициента пропускной способности сегментного запорно-регулирующего клапана в открытом состоянии (обеспечение полного прохода рабочей среды) и обеспечение герметичности класса А по ГОСТ 9544-2015 в закрытом состоянии, при этом обеспечивая минимальный износ между уплотнением и поверхностью уплотнения и сохраняя малые конструктивные размеры и вес клапана.Thus, the technical result provided by the utility model is an increase in the throughput coefficient of a segment shut-off and control valve in the open state (ensuring the full passage of the working medium) and ensuring tightness class A according to GOST 9544-2015 in the closed state, while ensuring minimal wear between sealing and sealing surface and keeping the valve small in size and weight.

Сущность заявленной полезной модели (сегментного запорно-регулирующего клапана) и возможность ее практической реализации поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6, гдеThe essence of the claimed utility model (segment shut-off and control valve) and the possibility of its practical implementation is illustrated in Fig. 1, 2, 3, 4, 5 and 6, where

фиг. 1 - общий вид сегментного запорно-регулирующего клапана;fig. 1 - general view of a segmented shut-off and control valve;

фиг. 2 - укрупненный вид А;fig. 2 - enlarged view A;

фиг. 3 - укрупненный вид Б;fig. 3 - enlarged view B;

фиг. 4 - укрупненный вид разреза Г-Г;fig. 4 - enlarged view of the G-G section;

фиг. 5 - укрупненный вид разреза Д-Д;fig. 5 - enlarged view of the section D-D;

фиг. 6 - принцип конструкции сегментного запорно-регулирующего клапана с четырьмя эксцентриситетами (смещениями запорного элемента).fig. 6 - the design principle of a segmental shut-off and control valve with four eccentricities (offsets of the locking element).

Общая конструкция сегментного запорно-регулирующего клапана (фиг. 1-6) состоит из находящихся в функционально-конструктивном единстве составных частей (деталей): 1 - корпус; 2 - скоба; 3 - втулка стопорная; 4 - сегментный запорный элемент; 8 - втулка; 9 - кольцо верхнее уплотнительное; 10 - шайба; 11 - седло; 12 - шайба; 15 - кольцо нижнее уплотнительное; 16 - кольцо; 18 - фланец; 19 - фланец; 21 - втулка; 23 - втулка; 25 - пробка; 27 - вал; 28 - шпиндель; 30 - ушко; 32 - захлопка; 33 - ррокладка; 34 - кольцо; 57 - электропривод, соединенных между собой сборочными операциями и сборочными единицами: 37 - Винт ГОСТ Р ИСО 4026-2013; 38 - Винт ГОСТ 11738-84; 39 - Винт ГОСТ 11738-84; 40 - Гайка ГОСТ 5915-70; 41 - Гайка ГОСТ 5915-70; 43 - Кольцо ГОСТ 18839-73; 44 - Набивка ГОСТ 5152-84; 45 - Прокладка ГОСТ 23358-87; 47 - Шайба ГОСТ 11371-78; 48 - Шайба ГОСТ 11371-78; 49 - Шайба ГОСТ 6402-70; 50 - Шпилька ГОСТ 22032-76; 51 - Шпилька ГОСТ 22032-76; 53 - Шпонка ГОСТ 23360-78; 55 - Прокладка СНП ТУ 5728-033-50187417-04; 56 - Шайба GLACIER-WC18DU-04X.The general design of the segmental shut-off and control valve (Fig. 1-6) consists of components (parts) that are in functional and structural unity: 1 - housing; 2 - bracket; 3 - lock bushing; 4 - segmental locking element; 8 - bushing; 9 - top sealing ring; 10 - washer; 11 - saddle; 12 - washer; 15 - lower sealing ring; 16 - ring; 18 - flange; 19 - flange; 21 - bushing; 23 - sleeve; 25 - cork; 27 - shaft; 28 - spindle; 30 - ear; 32 - flap; 33 - laying; 34 - ring; 57 - electric drive interconnected by assembly operations and assembly units: 37 - Screw GOST R ISO 4026-2013; 38 - Screw GOST 11738-84; 39 - Screw GOST 11738-84; 40 - Nut GOST 5915-70; 41 - Nut GOST 5915-70; 43 - Ring GOST 18839-73; 44 - Packing GOST 5152-84; 45 - Gasket GOST 23358-87; 47 - Washer GOST 11371-78; 48 - Washer GOST 11371-78; 49 - Washer GOST 6402-70; 50 - Hairpin GOST 22032-76; 51 - Hairpin GOST 22032-76; 53 - Key GOST 23360-78; 55 - Gasket SNP TU 5728-033-50187417-04; 56 - Washer GLACIER-WC18DU-04X.

Принцип работы сегментного запорно-регулирующего клапана с четырьмя смещениями сегментного запорного элемента 4 основан на вращательном движении сегментного запорного элемента 4 относительно оси вала 27 и шпинделя 28 в конструкции корпуса 1.The principle of operation of a segmental shut-off and control valve with four displacements of the segmental locking element 4 is based on the rotational movement of the segmental locking element 4 relative to the axis of the shaft 27 and the spindle 28 in the structure of the housing 1.

Корпус 1 сегментного запорно-регулирующего клапана (фиг. 1-5) имеет форму цилиндра (обреза трубы) относительно геометрической оси, соединяющей центры входного и выходного патрубков. Возможное смещение геометрической оси корпуса 1, а также величину радиуса в его центральной части выбирают из условия размещения в корпусе 1 сегментного запорного элемента 4 при полном открытии клапана, что обеспечивает полный проход рабочей среды, также как у шарового крана или задвижки. Конструкция корпуса 1 цельная, исключает промежуточные соединения «корпус-крышка», что снижает вес и габариты клапана, снижает вероятность протечек в окружающую среду, а также упрощает обслуживание клапана. Кроме того, простая и обтекаемая форма корпуса 1 обеспечивает высокую устойчивость к эрозионному износу, исключает вероятность образования застойных зон, поддерживает высокую пропускную способность клапана, обеспечивает самостоятельную компенсацию в случае изменения температуры рабочей среды, исключает блокировку или заклинивание сегментного запорного элемента 4 в седле 11, а также устойчива к гидро- и пневмоударам.The body 1 of the segmental shut-off and control valve (Fig. 1-5) has the shape of a cylinder (pipe cut) relative to the geometric axis connecting the centers of the inlet and outlet pipes. The possible displacement of the geometrical axis of the body 1, as well as the value of the radius in its central part, is selected from the condition of placing a segmental locking element 4 in the body 1 when the valve is fully opened, which ensures a full passage of the working medium, just like a ball valve or a gate valve. Body 1 has a one-piece design that eliminates intermediate body-cover connections, which reduces the weight and dimensions of the valve, reduces the likelihood of leakage into the environment, and also simplifies valve maintenance. In addition, the simple and streamlined shape of the body 1 provides high resistance to erosion wear, eliminates the possibility of formation of dead zones, maintains a high throughput of the valve, provides self-compensation in case of a change in the temperature of the working medium, eliminates blocking or jamming of the segmental locking element 4 in the seat 11, and also resistant to hydro- and pneumatic shocks.

Запорный элемент 4, выполненный в форме сегмента с уплотнительной конической поверхностью и расположенный у входного отверстия клапана, имеет три эксцентриситета (смещения), как у всех известных из уровня техники 3-х эксцентриковых запорно-регулирующих клапанов (фиг. 6):The locking element 4, made in the form of a segment with a sealing conical surface and located at the valve inlet, has three eccentricities (offsets), as in all 3 eccentric shut-off and control valves known from the prior art (Fig. 6):

Х1 - смещение оси вала относительно оси симметрии проходного отверстия корпуса;X1 - displacement of the axis of the shaft relative to the axis of symmetry of the through hole of the housing;

Х2 - смещение плоскости уплотнения запорного элемента относительно оси вала;X2 - displacement of the sealing plane of the locking element relative to the axis of the shaft;

Х3 - радиальное смещение вершин конуса запорного элемента относительно оси трубопровода.X3 - radial displacement of the tops of the cone of the locking element relative to the axis of the pipeline.

Но в отличие от трехэксцентриковых запорно-регулирующих клапанов разработанная конструкция имеет четвертый эксцентриситет (смещение) - Х4 на фиг. 6. Плоскость седла у запорно-регулирующих клапанов с тремя эксцентриситетами (смещениями) располагается с наклоном (то есть не перпендикулярно) по отношению к оси симметрии конуса седла, а контуры седла в вертикальной проекции соответствуют форме сечения эллипса. У заявленных сегментных запорно-регулирующих клапанов конус выполнен таким образом, что контуры плоскости сегментного запорного элемента 4 имеют форму круга: диаметр D на фиг. 6. «Растяжка» эллиптической опорной поверхности седла 11 сегментного запорно-регулирующего клапана до формы круга делает проходное сечение клапана на типоразмер больше, чем у запорно-регулирующих клапанов с тремя эксцентриситетами, увеличивая коэффициент пропускной способности клапана. Кроме того, так как угол при вершине конуса, образующего поверхность седла 11, больше 8° (В.Н. Евреинов. Гидравлика. Издательство «Водный транспорт». - Л. - М., 1939 г., стр. 240-242), при котором происходит безотрывное течение потока рабочей среды, уплотнительные кольца 9 и 15 находятся в вихревых карманах, где скорость потока меньше, чем в основном потоке и испытывают меньший износ при наличии абразивных частиц.But unlike three-eccentric shut-off and control valves, the developed design has a fourth eccentricity (offset) - X4 in Fig. 6. The plane of the seat for shut-off and control valves with three eccentricities (offsets) is inclined (that is, not perpendicular) with respect to the axis of symmetry of the seat cone, and the contours of the seat in vertical projection correspond to the shape of the ellipse section. For the claimed segmental shut-off and control valves, the cone is made in such a way that the contours of the plane of the segmental locking element 4 have the shape of a circle: diameter D in Fig. 6. "Stretching" the elliptical bearing surface of the seat of the 11-segment shut-off and control valve to the shape of a circle makes the valve flow area one size larger than that of shut-off and control valves with three eccentricities, increasing the valve's capacity factor. In addition, since the angle at the top of the cone forming the surface of the saddle 11 is greater than 8 ° (V.N. Evreinov. Hydraulics. Publishing house "Water transport". - L. - M., 1939, pp. 240-242) , at which there is an unseparated flow of the working medium, the sealing rings 9 and 15 are in vortex pockets, where the flow velocity is less than in the main flow and experience less wear in the presence of abrasive particles.

Седло 11 с уплотнительной фаской закреплено в корпусе посредством резьбового фиксатора. Касание металлических поверхностей седла 11 и сегментного запорного элемента 4 только в последний момент закрытия клапана или в начальный момент открытия, тем самым исключается постоянный контакт уплотнительных поверхностей в рабочей среде с абразивными включениями в процессе перемещения затвора, что предохраняет их от повреждений и истирания и обеспечивает отсутствие трения в седле 11 на всем протяжении поворота сегментного запорного элемента 4 до момента его прилегания к седлу 11, чем значительно увеличивается срок эксплуатации клапана.Seat 11 with a sealing chamfer is fixed in the body by means of a threaded lock. Touching the metal surfaces of the seat 11 and the segmental locking element 4 only at the last moment of closing the valve or at the initial moment of opening, thereby eliminating the constant contact of the sealing surfaces in the working environment with abrasive inclusions during the movement of the shutter, which protects them from damage and abrasion and ensures the absence of friction in the seat 11 throughout the rotation of the segmented locking element 4 until it comes into contact with the seat 11, which significantly increases the service life of the valve.

Исполнительный механизм (например, электропривод 57 или ручной дублер) через шпиндель 28 и вал 27 вращает сегментный запорный элемент 4 в диапазоне до 90°, чем достигается возможность работы клапана в полуоткрытом состоянии запорного элемента. Установка вала 27 в двух опорах повышает надежность конструкции и срок эксплуатации, а дополнительные эластичные кольца в подшипниковых втулках 21 и 23 изолируют направляющие поверхности от воздействия рабочей среды, обеспечивая безотказную работу клапана в агрессивных средах.The actuator (for example, an electric drive 57 or a manual override) through the spindle 28 and the shaft 27 rotates the segmental locking element 4 in the range of up to 90°, which makes it possible to operate the valve in the half-open state of the locking element. Installing shaft 27 in two bearings increases the reliability of the design and service life, and additional elastic rings in bearing bushings 21 and 23 isolate the guide surfaces from the influence of the working environment, ensuring trouble-free operation of the valve in aggressive environments.

Известных решений, содержащих сходные отличительные признаки полезной модели, автором не обнаружено.Known solutions containing similar distinctive features of the utility model, the author has not found.

Claims (1)

Сегментный запорно-регулирующий клапан, состоящий из находящихся в функционально-конструктивном единстве корпуса, имеющего форму цилиндра относительно геометрической оси, соединяющей центры входного и выходного патрубков, седла с уплотнительной конической поверхностью, расположенного у входного патрубка корпуса клапана, вала с запорным элементом, выполненным в форме сегмента с ответной уплотнительной конической поверхностью и перекрывающим седло входного патрубка корпуса клапана, отличающийся тем, что диаметр центральной части корпуса клапана больше диаметра, необходимого для прохождения рабочей среды во входном и выходном патрубках, и выбран из условия размещения в корпусе клапана при его полном открытии сегментного запорного элемента, имеющего четыре смещения: за счет смещения оси вала относительно оси корпуса клапана, за счет смещения плоскости уплотнения запорного элемента относительно оси вала, за счет радиального смещения вершин конуса запорного элемента относительно оси трубопровода и за счет смещения оси опорной поверхности седла относительно оси корпуса клапана.Segment shut-off and control valve, consisting of a body in functional and structural unity, having the shape of a cylinder relative to the geometric axis connecting the centers of the inlet and outlet pipes, a seat with a sealing conical surface located at the inlet pipe of the valve body, a shaft with a locking element made in the shape of a segment with a reciprocal sealing conical surface and overlapping the seat of the inlet pipe of the valve body, characterized in that the diameter of the central part of the valve body is greater than the diameter required for the passage of the working medium in the inlet and outlet pipes, and is selected from the condition of placement in the valve body when it is fully opened segmental locking element having four offsets: due to the displacement of the shaft axis relative to the axis of the valve body, due to the displacement of the sealing plane of the locking element relative to the shaft axis, due to the radial displacement of the tops of the locking element cone relative to the pipeline axis water and due to the displacement of the axis of the bearing surface of the seat relative to the axis of the valve body.
RU2022109537U 2022-04-11 SEGMENT SHUT-OFF AND CONTROL VALVE RU215122U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU215122U1 true RU215122U1 (en) 2022-11-29

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1913257A1 (en) * 1968-03-28 1969-10-02 Escher Wyss Gmbh Throttle valve for pipelines, especially of water power plants
FR2108821A1 (en) * 1970-10-09 1972-05-26 Turnani Maurice
RU60666U1 (en) * 2006-04-13 2007-01-27 Оао "Союзцветметавтоматика" SEGMENT VALVE VALVE-CONTROLLING
RU143023U1 (en) * 2014-04-03 2014-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "КВО-АРМ" ROTARY DISK SHUTTER WITH TRIPLE EXCENTRICITY
RU2699453C1 (en) * 2018-05-07 2019-09-05 Грегор Гайда Five eccentrics shutoff valve

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1913257A1 (en) * 1968-03-28 1969-10-02 Escher Wyss Gmbh Throttle valve for pipelines, especially of water power plants
FR2108821A1 (en) * 1970-10-09 1972-05-26 Turnani Maurice
RU60666U1 (en) * 2006-04-13 2007-01-27 Оао "Союзцветметавтоматика" SEGMENT VALVE VALVE-CONTROLLING
RU143023U1 (en) * 2014-04-03 2014-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "КВО-АРМ" ROTARY DISK SHUTTER WITH TRIPLE EXCENTRICITY
RU2699453C1 (en) * 2018-05-07 2019-09-05 Грегор Гайда Five eccentrics shutoff valve

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
https://dscontrols.net/upload/iblock/deb/debab508f3f234dcba4f97871f221976.pdf. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6082707A (en) Valve seat and method
US4281819A (en) Balanced stem gate valve
US3260496A (en) Thermal responsive high pressure butterfly valve seal means
US3705707A (en) Self-aligning trunnion ball valve
US7028985B2 (en) Inline control valve with rack and pinion movement
US20140203201A1 (en) Butterfly valves having multiple seals
US6935616B2 (en) Balanced plug valve
US10054243B1 (en) Dual spring flow control valve
US20200248820A1 (en) Flow Control Valve
US3240466A (en) Shutoff valve
US3164362A (en) Trunnion mounted ball valves having spring biased seats
US5531244A (en) Hemispherical ball valve
US3204920A (en) Valve operator
RU215122U1 (en) SEGMENT SHUT-OFF AND CONTROL VALVE
AU2015330867B2 (en) Balanced double seated globe valve with flexible plug
US3078069A (en) Valves
RU203284U1 (en) Ball valve
JP6205414B2 (en) Axial flow valve with linear actuator
US3282296A (en) Balanced valve head assembly
RU178621U1 (en) ROTARY DISK SHUTTER
US20060027771A1 (en) Reciprocating ball type angle valve
RU143276U1 (en) LATCH WITH ASSEMBLY COVER
RU221100U1 (en) Control valve
US4210312A (en) Valve using flexible element
RU168722U1 (en) GATE VALVE