RU2168096C2

RU2168096C2 - Nonreturn gate with drive

Info

Publication number: RU2168096C2
Application number: RU99114981A
Authority: RU
Inventors: О.Г. Крыжановский
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: nonreturn gate is designed to shut-off return flow of working medium in pipeline. Nonreturn gate has body and turning disc arranged in it on shaft. Turning disc divides flow section of body into inlet and outlet cavities. Turning hydraulic drive and hydraulic damper are coupled to shaft kinematically. Hydraulic drive and hydraulic damper are positioned in the same cylinder. They have common stator, rotor and nonreturn valves. Rotor is fixed to turning shaft of disc and provided with at least one repair of radial blades. The latter form variable-volume cavities along with stator in common cylinder. Said cavities communicate with inlet and outlet spaces of body by means of pipelines and are coupled to each other in pairs through throttling holes made in blades. Nonreturn valves are mounted for isolation of at least one of cylinder cavities from cavities adjacent to it when it is reduced in volume as a result of disc movement for closing. Nonreturn gate with drive may be used on underground pipelines. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для перекрытия обратного потока жидкой среды в трубопроводах. The invention relates to valve engineering and can be used to shut off the return flow of a liquid medium in pipelines.

Известен обратный затвор, содержащий корпус, поворотный диск и кинематически связанный с поворотным диском гидропривод одностороннего действия, рабочая полость которого соединена трубопроводом с корпусом затвора (а.с. СССР N 1767264, М.кл. F 16 K 15/03). Known check valve comprising a housing, a rotary disk and kinematically connected to the rotary disk, a single-acting hydraulic actuator, the working cavity of which is connected by a pipeline to the valve body (AS USSR N 1767264, MKL F 16 K 15/03).

Рабочая среда, поступая в полость гидропривода, воздействует на поршень, который перемещается и поворачивает рычаг, соединенный с поворотным диском. При этом угол открытия диска увеличивается, а гидравлическое сопротивление открытого затвора рабочему потоку снижается. The working medium, entering the cavity of the hydraulic actuator, acts on the piston, which moves and rotates the lever connected to the rotary disk. In this case, the opening angle of the disk increases, and the hydraulic resistance of the open shutter to the working flow decreases.

Недостатком описанного обратного затвора является относительно большое гидравлическое сопротивление обратного затвора потоку рабочей среды в открытом положении из-за малоэффективного использования энергии потока для открытия затвора. The disadvantage of the described back-lock is the relatively high hydraulic resistance of the back-lock to the flow of the working medium in the open position due to the inefficient use of the flow energy to open the shutter.

Прототипом заявленного изобретения является обратный затвор, защищенный патентом РФ N 2116541 на изобретение, М.кл. F 16 K 14/03. The prototype of the claimed invention is a check valve, protected by RF patent N 2116541 for invention, M.cl. F 16 K 14/03.

Прототип содержит корпус, установленный в корпусе на валу поворотный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, кинематически связанные с поворотным валом и расположенные симметрично относительно корпуса обратного затвора два гидропривода и два гидродемпфера. Одна из полостей каждого гидропривода сообщена трубопроводом с входной полостью корпуса, другая полость - с выходной полостью корпуса. Трубопроводы, соединяющие рабочие полости гидроприводов с проточной частью корпуса, снабжены эжекторными насадками, повышающими перепад (разность) давлений на поршнях гидропривода и тем самым способствующими увеличению поворотного усилия (крутящего момента) на диске обратного затвора. The prototype comprises a housing, a rotary disk mounted in the housing on the shaft, dividing the flowing part of the housing into the input and output cavities, kinematically connected with the rotary shaft and arranged symmetrically with respect to the check valve body, two hydraulic actuators and two hydraulic dampers. One of the cavities of each hydraulic actuator is connected by a pipeline with the inlet cavity of the housing, the other cavity - with the outlet cavity of the housing. The pipelines connecting the working cavities of the hydraulic actuators with the flow part of the housing are equipped with ejector nozzles that increase the pressure difference (difference) on the hydraulic pistons and thereby increase the rotational force (torque) on the back-lock disk.

Недостатками прототипа является громоздкость компоновки обратного затвора с поршневыми гидроприводами и гидродемпферами на трубопроводах средних и малых диаметров (менее 10000 мм), а также невозможность эксплуатации описанного обратного затвора на подземных и подводных трубопроводах из-за наличия наружных движущихся частей поршневых механизмов. The disadvantages of the prototype are the cumbersome layout of the check valve with piston hydraulic actuators and hydraulic dampers on pipelines of medium and small diameters (less than 10,000 mm), as well as the inability to use the described shutter on underground and underwater pipelines due to the presence of external moving parts of the piston mechanisms.

Заявленное изобретение решает задачу повышения технологичности и надежности обратного затвора за счет создания компактного универсального приводного устройства, включающего эффективный гидропривод и гидродемпфер, лишенные наружных подвижных частей. The claimed invention solves the problem of improving the manufacturability and reliability of the check valve by creating a compact universal drive device, including an effective hydraulic drive and hydraulic damper, devoid of external moving parts.

Поставленная задача решается в обратном затворе с приводным устройством, содержащем корпус, установленный в корпусе на валу поворотный диск, разделяющий проточную часть корпуса на входную и выходную полости, и приводное устройство, выполненное в виде кинематически связанных с валом и размещенных в одном цилиндре поворотных гидропривода и гидродемпфера, имеющих общие статор, жестко соединенный с поворотным валом диска ротор и обратные клапаны. Ротор снабжен, по меньшей мере, парой радиальных лопастей, образующих в общем цилиндре, наряду со статором, полости переменного объема, сообщенные с входной и выходной полостями корпуса трубопроводами и попарно сообщенные друг с другом дроссельными отверстиями, выполненными в лопастях. Обратные клапаны установлены для изоляции по меньшей мере одной из полостей цилиндра от смежных с ней полостей во время уменьшения ее в объеме при движении диска затвора на закрытие. Одна из лопастей снабжена жестким корпусом, заполненным металлом с высоким удельным весом, например свинцом. Цилиндр гидропривода и гидродемпфера частично заполнен воздухом. The problem is solved in the reverse shutter with a drive device containing a housing mounted on the shaft of the rotary disk separating the flow part of the housing into the input and output cavities, and a drive device made in the form of kinematically connected with the shaft and placed in the same cylinder rotary hydraulic actuator and hydraulic damper having a common stator, a rotor and check valves rigidly connected to the rotary shaft of the disk. The rotor is equipped with at least a pair of radial blades forming in the common cylinder, along with the stator, cavities of variable volume, connected to the inlet and outlet cavities of the housing by pipelines and in pairs communicated with each other by throttle openings made in the blades. Check valves are installed to isolate at least one of the cavities of the cylinder from adjacent cavities while reducing it in volume when the shutter disk moves to close. One of the blades is equipped with a rigid body filled with metal with a high specific gravity, for example, lead. The cylinder of the hydraulic actuator and hydraulic damper is partially filled with air.

Существо изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображен обратный затвор в разрезе; на фиг. 2 - вид А обратного затвора с двумя симметричными приводными устройствам; на фиг. 3 - разрез по Б-Б; на фиг. 4 - разрез по В-В приводного устройства; на фиг. 5 и 6 - обратные клапаны в разрезе. The invention is illustrated in the drawing, in FIG. 1 of which is shown a backward sectional shutter; in FIG. 2 is a view A of a check valve with two symmetrical actuating devices; in FIG. 3 - section along BB; in FIG. 4 is a section along BB of the drive device; in FIG. 5 and 6 are cross-sectional check valves.

Обратный затвор с приводным устройством содержит корпус 1 с седлом 2, установленный в корпусе на валу 3 поворотный диск 4, разделяющий проточную часть корпуса 1 на входную 5 и выходную 6 полости. С валом 3 жестко соединен лопастной ротор 7. Ротор 7 и статор 8 образуют в цилиндр 9 полости 10, 11, 12 и 13 переменного объема. Полости 10 и 12 сообщены трубопроводом 14 с входной полостью 5 корпуса 1, полости 11 и 13 сообщены трубопроводом 15 с выходной полостью 6 корпуса 1. Концевая часть трубопровода 14 изогнута навстречу прямому потоку, а концевая часть трубопровода 15 изогнута навстречу обратному потоку. На изогнутых участках трубопроводов 14 и 15 установлены насадки 16 и 17 с каналами в форме конфузора, переходящего в диффузор. Ротор 7 снабжен, по меньшей мере, парой радиальных лопастей 18 и 19, в которых выполнены дроссельные отверстия 20 и 21. Лопасть 18 имеет жесткий корпус 22, заполненный металлом 23 с высоким удельным весом, например свинцом. В лопасти 19 установлен обратный клапан 24. В трубопроводе 14 установлен обратный клапан 25. Цилиндр 9 частично заполнен воздухом 26. The check valve with the actuating device comprises a housing 1 with a seat 2, a rotary disk 4 mounted in the housing on the shaft 3, dividing the flow part of the housing 1 into the input 5 and output 6 of the cavity. A blade rotor 7 is rigidly connected to the shaft 3. The rotor 7 and the stator 8 form cavities 10, 11, 12 and 13 of variable volume in the cylinder 9. Cavities 10 and 12 are connected by a pipe 14 with an input cavity 5 of the housing 1, cavities 11 and 13 are connected by a pipe 15 with an output cavity 6 of the housing 1. The end of the pipe 14 is bent towards the forward flow, and the end of the pipeline 15 is bent towards the reverse flow. On the bent sections of the pipelines 14 and 15, nozzles 16 and 17 are installed with channels in the form of a confuser passing into a diffuser. The rotor 7 is provided with at least a pair of radial blades 18 and 19, in which the throttle holes 20 and 21 are made. The blade 18 has a rigid body 22 filled with metal 23 with a high specific gravity, for example, lead. A check valve 24 is installed in the blade 19. A check valve 25 is installed in the pipe 14. The cylinder 9 is partially filled with air 26.

Для повышения эффективности работы обратного затвора на противоположных концах поворотного вала 3 могут быть симметрично установлены, по меньшей мере, два заявляемых приводных устройства, работающих синхронно (см. фиг. 2 чертежа). To increase the efficiency of the check valve at the opposite ends of the rotary shaft 3, at least two inventive drive devices operating synchronously can be installed symmetrically (see Fig. 2 of the drawing).

Заявляемый обратный затвор работает следующим образом. The inventive backstop operates as follows.

После запуска насоса прямой поток рабочей среды, поступая во входную полость 5 корпуса 1 затвора, поворачивает диск 4 на валу 3 и открывает проход в корпусе затвора. Одновременно с этим жидкая рабочая среда по трубопроводу 14 поступает в полости 10 и 12 цилиндра 9 гидропривода, в которых устанавливается давление, близкое к гидродинамическому давлению прямого потока рабочей среды. Полости 11 и 13 гидропривода заполняются жидкой рабочей средой по трубопроводу 15, снабженному насадком 17. Перепад давлений на лопастях 18 и 19 ротора 7 приблизительно равен потере напора рабочей среды на поворотном диске 4 и насадке 17, работающем на прямом потоке как эжектор. Под действием перепада давлений на лопастях 18 и 19 поворачивающийся ротор 7 начинает передавать дополнительное поворотное усилие на открытие жестко соединенному с ним валу 3 и поворотному диску 4. Обратные клапаны 24 и 25 открыты. При открытом обратном клапане 24 лопасти 18 и 19 не оказывают значительного сопротивления повороту диска 4. В конце поворота ротора 7 и диска 4 на открытие затвора вес лопасти 18 способствует торможению ротора 7 и поворотного диска 4. В результате открытия затвора диск 4 принимает положение, указанное на фиг. 1 чертежа пунктиром. Во время открытия затвора попутно осуществляется уравновешивание поворотного диска 4, так как в этом случае массивная лопасть 18 выполняет роль противовеса. В увеличившейся в объеме полости 12 увеличивается воздушная камера 26, в которую перетекает воздух на соседней полости 13. After starting the pump, the direct flow of the working medium, entering the inlet cavity 5 of the valve body 1, turns the disk 4 on the shaft 3 and opens the passage in the valve body. At the same time, the liquid working medium through the pipe 14 enters the cavities 10 and 12 of the cylinder 9 of the hydraulic actuator, in which a pressure close to the hydrodynamic pressure of the direct flow of the working medium is established. The cavities 11 and 13 of the hydraulic actuator are filled with liquid working medium through a pipe 15 provided with a nozzle 17. The differential pressure on the blades 18 and 19 of the rotor 7 is approximately equal to the pressure loss of the working medium on the rotary disk 4 and the nozzle 17 operating in a direct flow as an ejector. Under the action of the differential pressure on the blades 18 and 19, the rotary rotor 7 begins to transmit additional rotational force to open the rigidly connected shaft 3 and the rotary disk 4. The check valves 24 and 25 are open. When the check valve 24 is open, the blades 18 and 19 do not show significant resistance to the rotation of the disk 4. At the end of the rotation of the rotor 7 and the disk 4 to open the shutter, the weight of the blade 18 contributes to the braking of the rotor 7 and the rotary disk 4. As a result of opening the shutter, the disk 4 takes the position indicated in FIG. 1 drawing dotted. During the opening of the shutter, balancing of the rotary disk 4 is simultaneously carried out, since in this case the massive blade 18 acts as a counterweight. In the cavity 12, which has increased in volume, the air chamber 26 increases, into which air flows in the neighboring cavity 13.

При остановке насоса рабочий поток в системе останавливается и давление в полостях цилиндра 9 гидропривода выравнивается. Под действием веса лопасти 18 и жестко соединенного с ротором 7 поворотного диска 4 начинается закрытие затвора и поворот ротора 7 в обратную сторону. When the pump stops, the working flow in the system stops and the pressure in the cavities of the cylinder 9 of the hydraulic actuator is equalized. Under the action of the weight of the blade 18 and the rotary disk 4 rigidly connected to the rotor 7, the shutter closes and the rotor 7 rotates in the opposite direction.

При возникновении в системе обратного потока давление во входной полости 5 затвора имеет меньшее значение по сравнению с давлением в выходной полости 6. В полостях 11 и 13 цилиндра 9 устанавливается давление, большее, чем в полостях 10 и 12, и близкое к гидродинамическому давлению обратного потока. Полости 10 и 12 цилиндра 9 заполняются жидкой рабочей средой по трубопроводу 14, снабженному насадком 16, работающим на обратном потоке как эжектор. Перепад давлений на рабочих лопастях 18 и 19 ротора 7, при этом приблизительно равен потере напора рабочей среды на поворотном диске 4 и эжекторе 16. Под действием перепада давлений на лопастях 18 и 19 и веса лопасти 18 ротор 7 ускоренно поворачивается в обратную сторону, сжимая находящийся в полости 12 воздух 26. При этом обратные клапаны 24 и 25 закрываются, изолируя полости 10 и 12 цилиндра 9 от смежных полостей 5 и 11. При закрытых обратных клапанах 24 и 25 происходит сжатие воздуха 26 и поглощение им части энергии движущегося ускоренно ротора 7 - осуществляется мягкое демпфирование поворота ротора 7 и соединенного с ним диска 4. Вслед за этим начинается дросселирование жидкой рабочей среды через отверстие 21, зазоры между лопастями 18, 19 и внутренней поверхностью цилиндра 9 в полости 11 и 13. При этом происходит жесткое демпфирование поворота ротора 7, диска 4 и плавная посадка диска 4 на седло 2 затвора. Массивная лопасть 18 способствует гашению колебаний диска 4, возникающих от воздействия на него пульсирующего потока рабочей среды. When a backflow occurs in the system, the pressure in the inlet cavity 5 of the shutter is less important than the pressure in the outlet cavity 6. In the cavities 11 and 13 of the cylinder 9, a pressure is established greater than in the cavities 10 and 12 and close to the hydrodynamic pressure of the backflow . The cavities 10 and 12 of the cylinder 9 are filled with liquid working medium through the pipeline 14, equipped with a nozzle 16, working on the reverse flow as an ejector. The differential pressure on the working blades 18 and 19 of the rotor 7, while approximately equal to the loss of pressure of the working medium on the rotary disk 4 and the ejector 16. Under the action of the differential pressure on the blades 18 and 19 and the weight of the blade 18, the rotor 7 rotates rapidly in the opposite direction, compressing the air 12 in the cavity 12. In this case, the check valves 24 and 25 are closed, isolating the cavities 10 and 12 of the cylinder 9 from adjacent cavities 5 and 11. When the check valves 24 and 25 are closed, air 26 is compressed and part of the energy of the moving rotor 7 is absorbed by it - carry out soft damping of the rotation of the rotor 7 and the disk 4 connected to it begins. Thereafter, the throttling of the liquid working medium through the hole 21 begins, the gaps between the blades 18, 19 and the inner surface of the cylinder 9 in the cavity 11 and 13. In this case, there is a hard damping of the rotation of the rotor 7 , a disk 4 and smooth landing of a disk 4 on a saddle 2 of a shutter. Massive blade 18 contributes to the damping of vibrations of the disk 4 arising from exposure to a pulsating flow of the working medium.

Подбором объема нагнетаемого в полость 12 цилиндра 9 воздуха 26, веса лопасти 18 и диаметров дроссельных отверстий 20 и 21 обеспечивается оптимальная скорость закрытия обратного затвора при посадке диска 4 на седло 2. The selection of the volume of air 26 injected into the cavity 12 of the cylinder 9, the weight of the blade 18 and the diameters of the throttle openings 20 and 21 ensures the optimal closing speed of the check valve when the disk 4 is mounted on the seat 2.

Компактность приводного устройства обратного затвора, включающего гидропривод и гидродемпфер, отсутствие наружных движущихся частей позволяют использовать его на подземных трубопроводах. The compactness of the back-lock actuator, including the hydraulic actuator and hydraulic damper, the absence of external moving parts allow it to be used in underground pipelines.

Claims

1. A check valve with a drive device, comprising a housing, a rotary disk mounted on the shaft on the shaft, dividing the housing flow path into the input and output cavities, rotary hydraulic actuator and hydraulic damper kinematically connected with the shaft, characterized in that the hydraulic actuator and hydraulic damper are located in one cylinder, have a common stator, a rotor and check valves rigidly connected to the rotary shaft of the disk, the rotor is equipped with at least a pair of radial blades forming in the common cylinder along with the stator an alternating cavity the volume connected with the inlet and outlet cavities of the housing by pipelines and pairwise communicated with each other by throttle holes made in the blades, the check valves are installed to isolate at least one of the cylinder cavities from adjacent cavities while reducing it in volume during movement shutter disc to close.

2. The check valve according to claim 1, characterized in that the cylinder of the hydraulic actuator and hydraulic damper is partially filled with air.

3. The backstop according to claim 2, characterized in that one of the blades is equipped with a rigid body filled with metal with a high specific gravity, for example, lead.