RU2162557C1

RU2162557C1 - Shut-off valve

Info

Publication number: RU2162557C1
Application number: RU99110558/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Х. Ванинский; Р.З. Лисовский; А.В. Федорук; В.А. Чечуров
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Криогенная технология"
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: power engineering, chemistry, gas and food industries, etc. SUBSTANCE: shut-off valve has shut-off element with rod provided with annular slot, as well as retainer with reset spring and electromagnetic actuator which is mounted for locking within slot when valve is in open position. Rod has conical section mounted for displacing spherical rod of end-position indicator for shut-off element as it approaches conical section of rod.. The latter is located between slot and loose end of rod. Valve provides for maintaining constant flow section throughout its entire operating range. EFFECT: improved economic efficiency of actuator; provision for indicating end positions of shut-off element. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, более узко - к клапанам, устанавливаемым на различных магистралях, трубопроводах и других коммуникациях, а более конкретно - к запорным клапанам с управляющим органом, преимущественно с электромагнитным приводом. The invention relates to mechanical engineering, more specifically to valves installed on various highways, pipelines and other communications, and more specifically to shut-off valves with a control body, mainly with an electromagnetic actuator.

Изобретение может найти применение в самых широких областях техники, например: в энергетике, химической, газовой, пищевой отраслях промышленности и т.п. The invention can find application in the widest areas of technology, for example: in the energy, chemical, gas, food industries, etc.

Известны запорные клапаны, содержащие перекрывной орган со штоком, имеющим паз, предназначенный для взаимодействия со штоком указателя конечных положений перекрывного органа (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N 1024638 кл. F 16 K 37/00 1983). Known shut-off valves containing a shutoff member with a stem having a groove designed to interact with the stem of the pointer of the end positions of the shutoff member (see the description of the invention to the USSR copyright certificate N 1024638 class F 16 K 37/00 1983).

Этот клапан не обеспечивает технический результат, достигаемый изобретением, ибо не имеет фиксатора. This valve does not provide the technical result achieved by the invention, because it does not have a latch.

Известны запорные клапаны, содержащие перекрывной орган со штоком и фиксатор, установленный между корпусом и ступицей маховика (см., например, а.с. СССР N 750206 кл. F 16 K 35/02 1980). Known shut-off valves containing a shutoff element with a stem and a latch installed between the housing and the flywheel hub (see, for example, AS USSR N 750206 class. F 16 K 35/02 1980).

Этот клапан выбран за прототип. This valve is selected for the prototype.

Данный клапан характеризуется тем, что он имеет лишь ограниченное применение в случае использования ручного привода (а не электромагнитного), поэтому технический результат, предусмотренный изобретением, в данном клапане также не достигается. This valve is characterized in that it has only limited use in the case of using a manual actuator (and not an electromagnetic one), therefore, the technical result provided by the invention is also not achieved in this valve.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, - создание простого по конструкции запорного клапана, имеющего пониженное гидравлическое сопротивление и экономичный электромагнитный привод. The problem to which this invention is directed is the creation of a simple-design shut-off valve having a reduced hydraulic resistance and an economical electromagnetic drive.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение экономичности привода и обеспечение постоянства проходного сечения во всем диапазоне работы клапана. The technical result achieved by the invention is to increase the efficiency of the actuator and ensuring the constancy of the bore in the entire range of the valve.

Дополнительный технический результат - обеспечение сигнализации конечных положений перекрывного органа. An additional technical result is the provision of signaling of the final positions of the overlapping organ.

Основной технический результат достигается тем, что запорный клапан содержит перекрывной орган со штоком, имеющим паз, а также фиксатор, снабженный возвратной пружиной и электромагнитным приводом и установленный с возможностью закрепления в пазу при нахождении клапана в положении "открыто". The main technical result is achieved by the fact that the shut-off valve comprises a shut-off element with a stem having a groove, as well as a latch provided with a return spring and an electromagnetic drive and mounted with the possibility of fixing in the groove when the valve is in the open position.

Дополнительный технический результат достигается тем, что в клапане, характеризуемом вышеперечисленными признаками, шток в зоне между пазом и свободным концом имеет конусообразный участок, установленный с возможностью перемещения штока указателя конечных перемещений перекрывного органа. An additional technical result is achieved by the fact that in the valve, characterized by the above features, the rod in the area between the groove and the free end has a cone-shaped section, mounted with the ability to move the rod of the pointer of the final movements of the overlapping body.

Основной технический результат в большей степени достигается тем, что паз выполнен кольцевым. Дополнительный технический результат в большей степени достигается тем, что шток указателя конечных положений перекрывного органа в зоне контакта с конусообразным участком штока выполнен сферическим. The main technical result is achieved to a greater extent by the fact that the groove is made circular. An additional technical result is achieved to a greater extent by the fact that the rod of the pointer of the final positions of the overlapping body in the contact zone with the conical portion of the rod is made spherical.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый запорный клапан. In FIG. 1 schematically depicts the described shut-off valve.

На фиг. 2 вариант конкретного выполнения описываемого запорного клапана в продольном разрезе. In FIG. 2 embodiment of a specific implementation of the described shut-off valve in longitudinal section.

На фиг. 3 показан шток перекрывного органа с демпфирующим устройством. In FIG. 3 shows the stem of a shutoff body with a damping device.

На фиг.4 показана часть штока с фиксатором, зашедшим в паз штока. Figure 4 shows a part of the rod with a latch that has entered the groove of the rod.

На фиг. 5 показана часть штока с фиксатором, скользящим по штоку. In FIG. 5 shows a portion of a stem with a latch sliding over the stem.

Запорный клапан (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и с обтекателем 4 внутри, выполненным за одно целое с корпусом, образующим с ним кольцевой зазор 5 для рабочей среды. Внутри корпуса установлен поршневой перекрывной орган 6 с внутренней полостью 7, соединенной линией 8 (представляющий из себя канал 9) с управляющим органом. Этим органом служит преимущественно электромагнитный клапан 10. В качестве вариантов могут быть использованы и иные клапаны известных типов. Электромагнитный клапан снабжен также линиями 11, 12 связи с входным 2 и выходным 3 патрубками. Перекрывной орган 6 (см. фиг.2) жестко соединен со штоком 13, а в центральной части обтекателя расположена распределительная камера 14, стенки 15 которой служат направляющими для штока 13. Электромагнитный же клапан установлен на линиях 11, 12 (см. фиг. 1) с возможностью их поочередного перекрытия. Иначе говоря, линии 11, 12 имеют седла 16, 17, которые могут быть перекрыты перекрывным элементом 18 электромагнитного клапана, линия 8 остается при этом всегда открытой. На штоке 13 (см. фиг.2) выполнено устройство для демпфирования перекрывного органа 6. Это устройство (см. фиг.3) представляет собой подпружиненный (с пружиной 19) клапан 20. В штоке 13 (см. фиг.2) предусмотрен сквозной канал 21, соединяющий радиальный канал 22 с торцевым участком 23 распределительной камеры 14. Радиальный канал 22 сообщен с внутренней полостью 7 перекрывного органа 6, а клапан 20 расположен вблизи торцевого участка 23. Перекрывной элемент 24 клапана 20 имеет выступ 25, установленный с возможностью контакта с глухим торцом 26 распределительной камеры 14. The shut-off valve (see Fig. 1) contains a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 nozzles and with a cowl 4 inside, made in one piece with the housing, forming with it an annular gap 5 for the working medium. A piston shutoff member 6 is installed inside the housing with an internal cavity 7 connected by a line 8 (representing channel 9) to the governing body. This body is predominantly a solenoid valve 10. Other valves of known types can also be used as options. The electromagnetic valve is also equipped with communication lines 11, 12 with inlet 2 and outlet 3 nozzles. The overlapping body 6 (see figure 2) is rigidly connected to the rod 13, and in the central part of the fairing there is a distribution chamber 14, the walls of which 15 serve as guides for the rod 13. The electromagnetic valve is installed on lines 11, 12 (see Fig. 1 ) with the possibility of their alternate overlap. In other words, the lines 11, 12 have saddles 16, 17, which can be blocked by the shut-off element 18 of the electromagnetic valve, while line 8 remains always open. A device for damping the shutoff member 6 is made on the stem 13 (see FIG. 2). This device (see FIG. 3) is a spring-loaded valve (with spring 19) 20. In the stem 13 (see FIG. 2), a through a channel 21 connecting the radial channel 22 with the end portion 23 of the distribution chamber 14. The radial channel 22 is in communication with the inner cavity 7 of the shutoff member 6, and the valve 20 is located near the end portion 23. The shutter member 24 of the valve 20 has a protrusion 25 that is installed with the possibility of contact with deaf end 26 of the distribution box EASURES 14.

Внутри выходного патрубка 3 (см. фиг.2) установлена съемная втулка 27. Часть внутренней поверхности втулки служит направляющими 28 для перекрывного органа, а на другой ее части 29 (имеющей меньший внутренний диаметр) выполнено седло 30 для перекрывного органа 6. Во внутренней полости 7 (см. фиг. 1) перекрывного органа 6 предусмотрена возвратная пружина 31. Шток 13 (см. фиг.2) имеет конусообразный участок 32, который взаимодействует со штоком 33 указателя конечных положений перекрывного органа (сам указатель не показан). Шток 33 в зоне контакта со штоком 13 выполнен сферическим. A removable sleeve 27 is installed inside the outlet pipe 3 (see FIG. 2). A part of the inner surface of the sleeve serves as guides 28 for the ceiling member, and on its other part 29 (having a smaller inner diameter) a seat 30 for the ceiling member 6 is made. In the inner cavity 7 (see FIG. 1) of the shutoff member 6, a return spring 31 is provided. The stem 13 (see FIG. 2) has a cone-shaped portion 32 that interacts with the stem 33 of the end position indicator of the shutoff member (the pointer itself is not shown). The rod 33 in the area of contact with the rod 13 is made spherical.

В зоне расположения перекрывного элемента 24 выполнена полость 35 (см. фиг. 3), а перекрывной элемент 24 клапана 20 имеет сквозной канал 36 (являющийся частью канала 21), соединяющий полость 35 с торцевым участком 23 (см. фиг. 4,5), при этом в клапане 20 (см. фиг.З) предусмотрены боковые каналы 37, также соединяющие полость 35 с торцевым участком 23 (см. фиг.4,5). A cavity 35 is made in the area of the overlapping element 24 (see FIG. 3), and the overlapping element 24 of the valve 20 has a through channel 36 (which is part of the channel 21) connecting the cavity 35 with the end section 23 (see FIG. 4,5) while in the valve 20 (see FIG. 3) there are provided side channels 37 also connecting the cavity 35 with the end portion 23 (see FIG. 4,5).

На линии 11 (см. фиг. 1) установлен фильтр 38. On line 11 (see Fig. 1) a filter 38 is installed.

В штоке 13 (см. фиг. 4,5) выполнен кольцевой паз 39. Паз может иметь и иную форму. Выполнение паза кольцевым обуславливается надежностью работы и технологическими мотивами. Клапан снабжен фиксатором 40 (см. фиг.4,5), нижняя часть которого по форме соответствует форме паза с тем, чтобы фиксатор мог бы быть устойчиво закреплен в этом пазу 39. Фиксатор 40 имеет возвратную пружину 41 и установлен по отношению к штоку с возможностью скольжения по нему при перемещении штока и закрепления в пазу 39 при нахождении перекрывного органа 6 в положении "открыто" (как и всего клапана в целом). Попадание фиксатора в паз происходит под воздействием возвратной пружины 41. Извлечение же фиксатора 40 из паза 39 происходит под воздействием электромагнитного привода 42 при открытии клапана, т.е. при отрыве перекрывного органа 6 от седла 30. An annular groove 39 is made in the stem 13 (see Fig. 4.5). The groove may also have a different shape. The execution of the groove ring is determined by the reliability of the work and technological motives. The valve is equipped with a latch 40 (see Fig. 4,5), the lower part of which corresponds in shape to the shape of the groove so that the latch can be stably fixed in this groove 39. The latch 40 has a return spring 41 and is installed relative to the stem with the possibility of sliding along it when moving the rod and securing it in the groove 39 when the shutoff body 6 is in the "open" position (as well as the valve as a whole). The latch enters the groove under the influence of the return spring 41. The release of the latch 40 from the groove 39 occurs under the influence of the electromagnetic actuator 42 when the valve is opened, i.e. with the separation of the overlapping body 6 from the saddle 30.

Работает запорный клапан следующим образом. The shut-off valve operates as follows.

В положении "закрыто" перекрывной элемент 18 (см. фиг. 1) перекрывает линию 12 и давление рабочей среды в патрубке 2 равно давлению в полости 7 (вследствие того, что линия 11 соединена с линией 8). In the closed position, the overlapping element 18 (see Fig. 1) overlaps the line 12 and the pressure of the working medium in the pipe 2 is equal to the pressure in the cavity 7 (due to the fact that the line 11 is connected to the line 8).

Для открытия запорного клапана 6 необходимо подать напряжение на привод 10 импульсного электромагнитного клапана. При этом перекрывной элемент 18 перекрывает линию 11, а внутренняя полость 7 соединится через линии 8 и 12 с выходным патрубком 3. Таким образом, давление в полости 7 уменьшается (сравнивается с давлением в патрубке 3) и перекрывной орган 6 отойдет от седла 30, открывая кольцевой зазор 5. To open the shutoff valve 6, it is necessary to apply voltage to the actuator 10 of the pulse electromagnetic valve. In this case, the overlapping element 18 overlaps line 11, and the internal cavity 7 is connected through lines 8 and 12 with the outlet pipe 3. Thus, the pressure in the cavity 7 decreases (compared with the pressure in the pipe 3) and the overlapping body 6 moves away from the seat 30, opening annular clearance 5.

Клапан открыт. При этом фиксатор 40 скользит по конусной части штока 13 и под воздействием возвратной пружины 41 закрепляется в пазу 39. Вследствие этого никакие резкие перепады рабочей среды не могут повлиять на положение перекрывного органа 6. Поэтому появляется возможность снять напряжение с привода 10 электромагнитного клапана, что в конечном результате приводит к экономии электроэнергии, расходуемой на привод клапана. The valve is open. In this case, the latch 40 slides along the conical part of the rod 13 and, under the influence of the return spring 41, is fixed in the groove 39. As a result of this, no sudden changes in the working medium can affect the position of the shutoff body 6. Therefore, it becomes possible to relieve the voltage from the actuator 10 of the electromagnetic valve The end result leads to savings in energy consumed by the valve actuator.

Кроме того, надежное закрепление фиксатора в пазу 39 приводит к тому, что будет обеспечено постоянство проходного сечения клапана во всем диапазоне работы перекрывного органа 6. In addition, the reliable fixing of the latch in the groove 39 leads to the fact that it will ensure the constancy of the bore of the valve in the entire range of operation of the shutoff member 6.

При открытии запорного клапана рабочая среда из полости 7 через сквозной канал 21 попадает в полость 35 и через канал 36 в торцевой участок 22, далее выступ 25 упирается в глухой торец 26, и рабочая среда через боковые каналы 37 попадает в полость 35, а затем через канал 21 - в полость 7. При этом удар перекрывного органа 6 о стенку внутренней полости 7 смягчается. When the shut-off valve is opened, the working medium from the cavity 7 through the through channel 21 enters the cavity 35 and through the channel 36 to the end section 22, then the protrusion 25 abuts against the blind end face 26, and the working medium through the lateral channels 37 enters the cavity 35, and then through channel 21 - into the cavity 7. In this case, the blow of the overlapping organ 6 against the wall of the inner cavity 7 is softened.

При перемещении штока 13 (см. фиг. 2) его конусообразный участок 32 взаимодействует со штоком 33 и с помощью стрелки (не показано) или с помощью светового сигнала от лампового устройства (не показано) можно судить об открытии или закрытии запорного клапана. When moving the rod 13 (see Fig. 2), its cone-shaped portion 32 interacts with the rod 33 and with the help of an arrow (not shown) or with the help of a light signal from a lamp device (not shown) it is possible to judge the opening or closing of the shut-off valve.

Для закрытия клапана (когда привод 10 обесточен) подается сигнал на электропривод 4, фиксатор 40 выводится из паза 39 и начинает скользить по штоку 13. To close the valve (when the actuator 10 is de-energized), a signal is supplied to the electric actuator 4, the latch 40 is removed from the groove 39 and begins to slide along the rod 13.

При этом перекрывной элемент 18 опущен на седло 16, перекрывая линию 12, а рабочая среда из патрубка 2 по линии 11 и 8 попадает в полость 7, т.е. давление в патрубке 2 и полости 7 уравнивается, и под воздействием возвратной пружины 31 перекрывной орган 6 садится на седло 30. Клапан закрыт. In this case, the overlapping element 18 is lowered onto the saddle 16, blocking the line 12, and the working medium from the pipe 2 along the lines 11 and 8 enters the cavity 7, i.e. the pressure in the pipe 2 and cavity 7 is equalized, and under the influence of the return spring 31, the shutoff member 6 sits on the seat 30. The valve is closed.

Расположение входного 2 и выходного 3 патрубков на общей оси в совокупности с выполнением обтекателя 4, образующего с корпусом 1 кольцевой зазор 5, обеспечит низкое гидравлическое сопротивление запорного клапана и позволит использовать загрязненные среды (в частности, в результате отсутствия в тракте рабочей среды калиброванных отверстий), т.е. в конечном результате приведет к нечуствительности клапана к загрязнению рабочей среды, поступающей в управляющий орган. The location of the inlet 2 and outlet 3 nozzles on a common axis in conjunction with the fairing 4, forming an annular gap 5 with the housing 1, will provide low hydraulic resistance to the shut-off valve and allow the use of contaminated media (in particular, due to the absence of calibrated holes in the working medium path) , i.e. the final result will lead to insensitivity of the valve to contamination of the working medium entering the governing body.

Наличие же электромагнитного клапана 10 с перекрывным элементом 18, поочередно перекрывающим линии 11 и 12, исключает постоянный расход через управляющий орган. The presence of the electromagnetic valve 10 with a shutoff element 18, alternately blocking the lines 11 and 12, eliminates a constant flow through the governing body.

Разработан опытный образец описанного клапана для системы магистральных газопроводов с рабочими средами, имеющими различные посторонние включения, например, загрязненного бутана, пропана и т.п., работающих в широком диапазоне температур (P = 10-300 кг/см²; Т = - 50...+ 300^oC).A prototype of the described valve for a system of gas mains with working fluids having various foreign inclusions, for example, contaminated butane, propane, etc., operating in a wide temperature range (P = 10-300 kg / cm ² ; T = - 50 ... + 300 ^o C).

Claims

1. A shut-off valve containing a shut-off element with a stem having a groove, as well as a latch provided with a return spring and an electromagnetic actuator and mounted with the possibility of fixing in the groove when the valve is in the "Open" position.

2. The shut-off valve according to claim 1, characterized in that the stem has a cone-shaped portion installed with the ability to move the rod of the pointer of the final positions of the overlapping body.

3. The shutoff valve according to claim 1, characterized in that the groove is made annular.

4. The shutoff valve according to claim 2, characterized in that the stem of the pointer of the final positions of the shutoff member in the contact zone with the conical portion of the stem is made spherical.

5. The shutoff valve according to claim 2, characterized in that the conical section is located in the area between the groove and the free end of the rod.