RU2166142C1

RU2166142C1 - Cut-off device

Info

Publication number: RU2166142C1
Application number: RU99119865A
Authority: RU
Inventors: В.П. Некрасов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЭМОС"
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: fittings engineering. SUBSTANCE: cut-off device is used for stepless control of working medium consumption. It has external body with moving cut-off member positioned in it and internal body. Side surfaces of internal body are provided with symmetrically-positioned windows. Cut-off member is made in the form of sealing cylinder which is mounted on internal body for axial displacement. It is driven by toothed rack engaged with shaft-gear. The latter is provided with drive member-flywheel. External and internal bodies and cut-off member are made of tubes. Sealing cylinder is fitted with friction stop and torsional brake. Stop is thread-mounted in external body. Torsional brake is made in the form of 2-3 turns of spring. End of spring is secured in external body. It embraces hub of shaft-gear flywheel with its screw part. EFFECT: increased reliability and durability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к трубопроводным затворам, которые находят применение в системах водо- и газоснабжения. The invention relates to valve engineering, namely to pipeline valves, which are used in water and gas supply systems.

Известна задвижка для сброса жидкости из сепаратора ЗКЛ 2-160. Она имеет корпус, клин, шпиндель, маховик для ручного управления. Открытие и закрытие задвижки производится оператором по указателю уровня. Задвижки работают достаточно надежно, хотя быстро изнашиваются от эрозионного воздействия жидкости с механическими примесями (Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. - Л.: Машиностроение, 1981, с. 286). Known valve for discharging liquid from the separator ZKL 2-160. It has a housing, a wedge, a spindle, a flywheel for manual control. Opening and closing of the valve is performed by the operator according to the level indicator. Gate valves work quite reliably, although they quickly wear out from the erosive effects of liquids with mechanical impurities (Gurevich DF Pipe fittings. - L .: Mashinostroenie, 1981, p. 286).

Известно запорное устройство, состоящее из корпуса, связанного с входным давлением, с расположенным в корпусе запорным органом, выполненным в виде связанных между собой основной и дополнительной тарелей, взаимодействующих с седлами, причем активная площадь вспомогательной тарели больше основной, и демпфирующим устройством (а.с. СССР N 318776, МПК F 16 K 21/12, Бюл. N 12, 1969 г.). Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, т. к. в нем трудно осуществить силу для разгона запорного органа длительное время, поскольку как только запорный орган начнет движение, герметизация основной тарели нарушится и сила, действующая со стороны входного давления, резко упадет. A locking device is known, consisting of a housing associated with the inlet pressure, with a locking body located in the housing, made in the form of interconnected main and additional plates interacting with saddles, the active area of the auxiliary plate being larger than the main one, and a damping device (a.c USSR N 318776, IPC F 16 K 21/12, Bull. N 12, 1969). A disadvantage of the known device is its low speed, because it is difficult to use force to accelerate the shut-off element for a long time, because as soon as the shut-off element starts to move, the sealing of the main plate is broken and the force acting on the inlet pressure side drops sharply.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является запорное устройство, содержащее наружный корпус с установленным в нем подвижным запорным органом и внутренний корпус, на боковых поверхностях которого выполнены симметрично расположенные окна, при этом запорный орган выполнен в виде уплотнительного цилиндра, расположенного на внутреннем корпусе с возможностью осевого перемещения с приводом от зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с валом-шестерней, имеющим на конце приводной элемент (патент Франции N 2222587, МПК F 16 K 3/22, 1974 г.). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a locking device containing an outer case with a movable locking element installed in it and an internal case, on the side surfaces of which symmetrically arranged windows are made, while the locking element is made in the form of a sealing cylinder located on the inner axially displaceable housing driven by a gear rack meshed with a pinion shaft having a drive element at the end (patent France N 2222587, IPC F 16 K 3/22, 1974).

Недостатком известного устройства является сложность и ненадежность конструкции. Устройство-прототип имеет большое гидросопротивление, большие габариты, значительный вес, металлоемкую и сложную конструкцию. Предлагаемое решение лишено вышеуказанных недостатков. A disadvantage of the known device is the complexity and unreliability of the design. The prototype device has a large hydraulic resistance, large dimensions, significant weight, metal-intensive and complex construction. The proposed solution is devoid of the above disadvantages.

Задачей создания изобретения является разработка простой, надежной и технологичной конструкции запорного устройства, позволяющей бесступенчато регулировать расход пропускаемой среды. The objective of the invention is to develop a simple, reliable and technological design of the locking device, which allows steplessly controlling the flow rate of the medium to be passed.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как запорное устройство, содержащее наружный корпус с установленным в нем подвижным запорным органом и внутренний корпус, на боковых поверхностях которого выполнены симметрично расположенные окна, при этом запорный орган выполнен в виде уплотнительного цилиндра, расположенного на внутреннем корпусе с возможностью осевого перемещения с приводом от зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с валом-шестерней, имеющим на конце приводной элемент, и отличительных существенных признаков, таких как наружный, внутренний корпуса и запорный орган выполнены из труб, а уплотнительный цилиндр снабжен фрикционным стопором, установленным на резьбе в наружном корпусе, а также торсионным тормозом, выполненным в виде 2-3 витков пружины, конец которой закреплен в наружном корпусе, и своей винтовой частью охватывающей ступицу маховика вала-шестерни. Это значительно повышает надежность работы устройства. The problem is solved using the signs specified in the claims common to the prototype, such as a locking device containing an outer case with a movable locking element installed in it and an inner case, on the side surfaces of which symmetrically arranged windows are made, while the locking element is made in in the form of a sealing cylinder located on the inner casing with the possibility of axial movement driven by a gear rack meshed with a pinion shaft having at the end one element, and distinctive essential features, such as the outer, inner casing and locking element are made of pipes, and the sealing cylinder is equipped with a friction stopper mounted on the threads in the outer casing, as well as a torsion brake, made in the form of 2-3 spring coils, end which is fixed in the outer casing, and with its screw part covering the hub of the flywheel of the pinion shaft. This greatly improves the reliability of the device.

Такая конструкция обладает большей надежностью и долговечностью, малой металлоемкостью и сравнительно небольшими затратами на изготовление. This design has greater reliability and durability, low metal consumption and relatively low manufacturing costs.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1 представлен продольный разрез запорного устройства в открытом положении; на фиг. 2 - поперечный разрез в положении закрытом. The invention is illustrated by the following drawings. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a locking device in an open position; in FIG. 2 - cross section in the closed position.

Устройство состоит из внутреннего 1 и наружного 2 соосных корпусов фланцевого крепления, соединенных между собой болтами 3. На конце внутреннего корпуса 1 закреплена заглушка 4, а на его боковых поверхностях проделаны симметричные окна 5. Уплотнительный цилиндр 6 расположен на корпусе 1 с возможностью осевого перемещения с приводом от зубчатой рейки 7, находящейся в зацеплении с валом-шестерней 8. В канавках корпусов 1 и 2 размещены кольцевые уплотнения 9. На валу-шестерне 8 закреплен маховик 10, коническая поверхность которого находится в контакте с фрикционной вставкой стопора 11, установленного на резьбе в наружном корпусе 2. The device consists of an inner 1 and an outer 2 coaxial flange mount housings, interconnected by bolts 3. A cap 4 is fixed at the end of the inner housing 1, and symmetrical windows 5 are made on its lateral surfaces. The sealing cylinder 6 is located on the housing 1 with axial displacement the drive from the gear rack 7, which is meshed with the gear shaft 8. In the grooves of the housings 1 and 2 there are ring seals 9. A flywheel 10 is fixed on the gear shaft 8, the conical surface of which is in contact those with a friction insert of the stopper 11 mounted on a thread in the outer casing 2.

Торсионный тормоз 12, выполненный в виде 2-3-х витков пружины, конец которой закреплен в корпусе 2, своей винтовой частью охватывает ступицу маховика 10. The torsion brake 12, made in the form of 2-3 turns of the spring, the end of which is fixed in the housing 2, covers the hub of the flywheel 10 with its screw part.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При открытом положении затвора протекающая внутри трубопровода среда (жидкость или газ) проходит внутренний корпус 1, сквозь боковые окна 5 попадает в кольцевой зазор между корпусом 1 и 2 и далее через выпускной патрубок наружного корпуса 2 выходит из устройства. When the shutter is open, the fluid flowing inside the pipeline (liquid or gas) passes through the inner housing 1, through the side windows 5 it enters the annular gap between the housing 1 and 2 and then leaves the device through the outlet pipe of the outer housing 2.

Давлением внутренней среды уплотнительный цилиндр 6 удерживается в открытом положении и не требует дополнительной фиксации. The pressure of the internal medium of the sealing cylinder 6 is held in the open position and does not require additional fixation.

Для закрытия затвора маховиком 10 приводится во вращение вал-шестерня 8, которая через зубчатую передачу перемещает рейку 7, а вместе с ней и уплотнительный цилиндр 6 в осевом направлении. Окна 5 постепенно перекрываются цилиндром 6, который в конце хода своим заборным конусом обжимает кольцевое уплотнение 9, обеспечивая герметичное соединение с внутренним корпусом 1. To close the shutter, the flywheel 10 rotates the pinion shaft 8, which moves the rack 7 through the gear transmission, and with it the sealing cylinder 6 in the axial direction. The windows 5 are gradually overlapped by a cylinder 6, which at the end of the stroke compresses an annular seal 9 with its intake cone, ensuring a tight connection with the inner case 1.

При этом осевая нагрузка от внутреннего давления среды в корпусе 1 воспринимается неподвижной заглушкой 4 и на цилиндр 6 не передается, благодаря чему в закрытой позиции также не нужна его дополнительная фиксация. После закрытия затвора давление в наружном корпусе 2 падает и воздействие с этой стороны на цилиндр 6 отсутствует. In this case, the axial load from the internal pressure of the medium in the housing 1 is perceived by the fixed plug 4 and is not transmitted to the cylinder 6, which is why its additional fixation is also not necessary in the closed position. After closing the shutter, the pressure in the outer casing 2 drops and there is no impact from this side on the cylinder 6.

Предлагаемое устройство не только закрывает и открывает трубопровод, но дает возможность бесступенчато регулировать расход пропускаемой среды. Для этого с помощью маховика 10 уплотнительный цилиндр 6 устанавливается в положении требуемого расхода, чтобы окна 5 были частично перекрыты до соответствующей проходной площади. Контроль осевого перемещения цилиндра 6 осуществляется по величине выдвижения рейки 7 из корпуса 1. Выбранное положение цилиндра 6 фиксируется стопором 11 путем его вывинчивания с помощью рифленого диска до упора в конус маховика 10. The proposed device not only closes and opens the pipeline, but makes it possible to steplessly control the flow rate of the medium. To do this, using the flywheel 10, the sealing cylinder 6 is installed in the position of the required flow rate so that the windows 5 are partially blocked to the corresponding passage area. The axial movement of the cylinder 6 is controlled by the magnitude of the extension of the rack 7 from the housing 1. The selected position of the cylinder 6 is fixed by the stopper 11 by unscrewing it with a corrugated disk until it stops in the flywheel cone 10.

На торец цилиндра 6 в этом случае воздействует давление среды в корпусе 2, стремящееся открыть цилиндр. Для повышения надежности фиксации цилиндра 6 служит торсионный тормоз 12 однонаправленного действия. При открывании уплотнительного цилиндра 6 витки пружины тормоза 12 за счет трения о ступицу маховика 10 создают повышенный тормозной момент в направлении закручивания пружины с левой навивкой. Это предотвращает самооткрывание цилиндра 6 даже в случае, если стопор 11 не приведен в действие. При вращении маховика 10 в противоположную сторону пружина раздается и не тормозит движение цилиндра 6 в направлении его закрытия. The end face of the cylinder 6 in this case is affected by the pressure of the medium in the housing 2, which tends to open the cylinder. To increase the reliability of fixing the cylinder 6 is a torsion brake 12 unidirectional action. When opening the sealing cylinder 6, the coils of the spring of the brake 12 due to friction against the hub of the flywheel 10 create an increased braking torque in the direction of twisting of the spring with the left winding. This prevents the cylinder 6 from opening itself even if the stop 11 is not actuated. When the flywheel 10 rotates in the opposite direction, the spring is distributed and does not slow down the movement of the cylinder 6 in the direction of its closing.

Поскольку площадь кольцевого сечения цилиндра 6 относительно площади заглушки 4 (и трубопровода) мала, на уплотнительный цилиндр воздействует незначительная по сравнению с осевой нагрузкой на трубопровод сила. Она легко преодолевается с помощью простого зубчато-реечного механизма, рассмотренного выше, при ручном управлении затвором. При необходимости дистанционного управления маховик 10 заменяется на зубчатое колесо, приводимое во вращение от электродвигателя через червячный или планетарный редуктор. При этом зубчатая рейка 7 дополнительно используется в составе импульсного датчика для телеметрического контроля за степенью открытия затвора. Since the annular cross-sectional area of the cylinder 6 relative to the area of the plug 4 (and the pipeline) is small, a small force is applied to the sealing cylinder compared to the axial load on the pipeline. It is easily overcome with the help of a simple rack-and-pinion mechanism, discussed above, with manual shutter control. If necessary, remote control of the flywheel 10 is replaced by a gear wheel, driven into rotation from the electric motor through a worm or planetary gear. In this case, the rack 7 is additionally used as part of a pulse sensor for telemetric monitoring the degree of shutter opening.

К преимуществам запорного устройства относится сравнительно небольшой диаметр (он меньше, чем стандартные присоединительные фланцы соответствующего трубопровода). Поскольку с уменьшением диаметра в квадрате уменьшается осевая сила от внутреннего давления среды, устройство с меньшим диаметром обладает большей надежностью при разрывном воздействии. The advantages of the locking device include a relatively small diameter (it is smaller than the standard connecting flanges of the corresponding pipeline). Since with decreasing diameter squared, the axial force decreases from the internal pressure of the medium, a device with a smaller diameter has greater reliability in the event of a burst.

Как известно, клиновые и дисковые задвижки, имеющие приблизительно в 3 раза большее сечение, чем сам трубопровод, испытывают на порядок большую разрывную нагрузку. В добавок повышенное трение при перемещении заслонки и соответственно ее интенсивный износ не способствуют высокой надежности и долговечности подобных устройств. As you know, wedge and disk valves, which have an approximately 3 times larger cross section than the pipeline itself, experience an order of magnitude greater breaking load. In addition, increased friction when moving the damper and, accordingly, its intensive wear do not contribute to the high reliability and durability of such devices.

В противоположность этому уплотнительный цилиндр предложенного устройства не воздействует на внутренний корпус поперечными движению силами, поскольку они взаимно уравновешиваются, что существенно повышает износостойкость и обеспечивает длительное сохранение герметичности затвора. In contrast, the sealing cylinder of the proposed device does not act on the inner housing by transverse forces, since they are mutually balanced, which significantly increases the wear resistance and ensures long-term preservation of the shutter tightness.

Наконец, устройство может быть изготовлено из трубных заготовок методом автоматной сварки, поэтому оно характеризуется малой металлоемкостью и небольшими затратами на изготовление по сравнению с запорной арматурой из стального литья. Finally, the device can be made of pipe billets by automatic welding, so it is characterized by low metal consumption and low manufacturing costs compared to shut-off valves from steel casting.

Claims

A locking device comprising an outer case with a movable locking element installed therein and an inner case, on the side surfaces of which symmetrically arranged windows are made, the closure element being made in the form of a sealing cylinder located on the inner case with axial movement with a gear rack drive, meshed with a pinion shaft having a drive element, characterized in that the outer and inner housings and the locking member are made of pipes, and the sealing qi the cylinder is equipped with a friction stopper mounted on a thread in the outer casing, as well as a torsion brake made in the form of 2 to 3 turns of a spring, the end of which is fixed in the outer casing, and with its screw part covering the hub of the flywheel of the pinion shaft.