RU2172885C2

RU2172885C2 - Locking and regulating valve

Info

Publication number: RU2172885C2
Application number: RU99124944A
Authority: RU
Inventors: М.И. Новиков; А.И. Сурский
Original assignee: Новиков Михаил Иванович; Сурский Александр Иванович
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-08-27

Abstract

FIELD: turbine and compressor engineering. SUBSTANCE: locking and regulating valve has body, locking plunger, electromagnet, power spring, lead screw, sliding nut, and electric engine. Power spring arranged inside electromagnet casing rests with its one end upon sliding nut made integral with electromagnet casing or rigidly connected to it and with its other end upon electromagnet armature through locking plunger stem so that they may move one relative to another. When electromagnet is switched off and valve is closed, power spring force on locking plunger is increased. Valve of such construction is used for supplying gas, in particular, for turbine engine regulation system. EFFECT: enhanced reliability in operation, precise and fast operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области клапанов для подачи газа, например для турбокомпрессоростроения (в частности, для систем регулирования турбинных двигателей). The invention relates to the field of valves for gas supply, for example for turbocompressor engineering (in particular, for turbine engine control systems).

Известны регулирующие клапаны с электроприводом и запорные клапаны с электро- и электромагнитным приводами (см., например, кн. Д.Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков "Справочник конструктора трубопроводной арматуры". Л.: Машиностроение, ЛО, 1987 г., стр. 122...139, стр. 148...154). Known electric control valves and shut-off valves with electric and electromagnetic actuators (see, for example, Prince DF Gurevich, ON Shpakov "Pipeline Valve Designer Handbook." L .: Mechanical Engineering, LO, 1987 , p. 122 ... 139, p. 148 ... 154).

Известны запорные и регулирующие клапаны, управляемые пневматическими сервомоторами с силовыми пружинами, постоянно действующими на закрытие (см., например, книгу: К.А. Тельнов и др. "Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом". Л.: Недра, ЛО, 1983 г., стр. 36...41). Known shut-off and control valves controlled by pneumatic servomotors with power springs, constantly acting on closing (see, for example, the book: K. A. Telnov et al. "Automation of gas-pumping units with a gas-turbine drive." L .: Nedra, LO, 1983 city, p. 36 ... 41).

Известен вакуумный аварийный клапан, в корпусе которого установлены подпружиненный запорный орган и связанный с электроприводом ходовой винт из двух частей, соединенных между собой с помощью шарикового фиксатора с электромагнитной защелкой (см. SU N 870834 A 07.10.81 F 16 K 31/02) - прототип. A vacuum emergency valve is known, in the case of which a spring-loaded locking element and a lead screw connected to an electric drive are made of two parts interconnected by a ball lock with an electromagnetic latch (see SU N 870834 A 07.10.81 F 16 K 31/02) - prototype.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы турбинных двигателей (в частности, путем повышения надежности, точности и быстродействия применяемых в их системах регулирования запорных и регулирующих клапанов). The objective of the invention is to increase the reliability of turbine engines (in particular, by increasing the reliability, accuracy and speed of shut-off and control valves used in their control systems).

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются корпус, запорный плунжер, электромагнит, силовая пружина, ходовой винт, ходовая гайка и электродвигатель, при этом силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцем оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную, а другим торцем оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана. The essential features of the present invention are a housing, a locking plunger, an electromagnet, a power spring, a lead screw, a running nut and an electric motor, while a power spring located inside the electromagnet housing is supported by one end on a running nut integral with the housing of the electromagnet or rigidly connected to it and the other end is supported on the electromagnet's anchor through the rod of the locking plunger with the possibility of moving them relative to each other and the possibility of increasing the force of the power spring on the locking m plunger after turning off the electromagnet and closing the valve.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцем оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную, а другим торцем оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана. A distinctive feature of the invention is that the power spring located inside the electromagnet housing is supported on one end by a running nut made integral with the housing of the electromagnet or rigidly connected with it, and the other end is supported on the electromagnet's armature through the rod of the locking plunger with the possibility of moving them relatively each other and the possibility of increasing the force of the power spring on the locking plunger after turning off the electromagnet and closing the valve.

На чертеже схематично изображен клапан запорно-регулирующий, разрез. The drawing schematically shows a shut-off valve, section.

В корпусе 1 клапана установлены седло 2 и запорный плунжер 3 со штоком 4. На верхнем фланце корпуса 1 установлены сальниковой узел 5 и стойка 6 с втулкой 7. На стойке 6 закреплен электродвигатель 8. На валу 9 электродвигателя 8 с помощью шпоночного (или иного) соединения в подшипниках 10, которые оперты на втулку 7, гайкой 11 закреплен ходовой винт 12. В стойке 6 расположен электромагнит 13, состоящий из корпуса 14, в котором встроена обмотка 15, и якоря 16. Над корпусом 14 расположен подводящий провод 17. В торце корпуса 14 установлена жестко связанная с ним (или выполненная за одно целое с ним) ходовая гайка 18. Внутри корпуса 14 электромагнита 13 расположена силовая пружина 19, а снаружи укреплена шпонка 20. На стойке 6 расположен датчик положения 21. In the valve body 1, a seat 2 and a locking plunger 3 with a stem 4 are installed. On the upper flange of the body 1, a stuffing box 5 and a rack 6 with a sleeve 7 are installed. An electric motor 8 is fixed to the rack 6. Using a key (or other) shaft 9 of the electric motor 8 the connections in the bearings 10, which are supported on the sleeve 7, the lead screw 12 is fixed with a nut 11. In the rack 6 there is an electromagnet 13, consisting of a housing 14, in which a winding 15 is integrated, and an armature 16. A lead wire 17 is located above the housing 14. At the end case 14 is installed rigidly connected with it (or Making a integrally formed with) sliding nut 18. Inside the housing 14 of the electromagnet 13, power spring 19 is located, and outside the tongue 20 is reinforced at the front position 6 is 21 gauge.

Работает клапан запорно-регулирующий следующим образом. Управляется клапан по командам из системы агрегатной автоматики турбинного двигателя и в соответствии с сигналами датчика положения 21. Для того чтобы открыть клапан запорно-регулирующий (т.е. поднять запорный плунжер 3 вверх) необходимо подать напряжение на электродвигатель 8 и подать команду на вращение вала 9 электродвигателя 8 и связанного с ним винта 12 в сторону опускания ходовой гайки 18 и, следовательно, корпуса 14 вниз до соприкосновения корпуса 13 с якорем 16, находящимся под действием силовой пружины 19 в нижнем положении. После соприкосновения корпуса 14 с якорем 16 следует подача напряжения в обмотку 15, происходит замыкание силовых магнитных линий корпуса 14 и якоря 16 и можно поднимать электродвигателем 8 посредством ходового винта 12, ходовой гайки 18, корпуса 14, якоря 16 и штока 4 запорный плунжер 3 вверх. Следует подчеркнуть, что при включении электромагнита 13 корпус 14 и якорь 16 образуют единую жесткую конструкцию, усилие силовой пружины 19 при этом не передается на ходовой винт 12 и вал 9 электродвигателя 8, вращая винт 12, должен преодолевать только сопротивление силы трения и от перепада давлений газа, что чрезвычайно важно при использовании клапана в качестве регулирующего. The shut-off valve operates as follows. The valve is controlled by commands from the aggregate automation system of the turbine engine and in accordance with the signals of the position sensor 21. In order to open the shut-off and control valve (i.e., lift the shut-off plunger 3 up), it is necessary to apply voltage to the electric motor 8 and give a command to rotate the shaft 9 of the electric motor 8 and the associated screw 12 in the direction of lowering the driving nut 18 and, therefore, the housing 14 down to the contact of the housing 13 with the armature 16, which is under the action of the power spring 19 in the lower position. After the housing 14 comes into contact with the armature 16, voltage is supplied to the winding 15, the magnetic lines of the housing 14 and the armature 16 are closed and can be lifted by the electric motor 8 via the screw 12, the spindle nut 18, the housing 14, the armature 16 and the rod 4 upward shut-off plunger 3 . It should be emphasized that when the electromagnet 13 is turned on, the casing 14 and the armature 16 form a single rigid structure, the force of the power spring 19 is not transmitted to the spindle 12 and the shaft 9 of the electric motor 8, rotating the screw 12, must overcome only the frictional force resistance and from differential pressure gas, which is extremely important when using the valve as a regulator.

В случае получения аварийного сигнала на остановку турбинного двигателя, прекращается подача тока в обмотку 15, происходит размыкание силовых магнитных линий, под действием пружины 19 якорь 16 открывается от корпуса 14 и вместе со штоком 4 и плунжером 3 быстро опускается вниз до упора плунжера 3 в седло 2. На закрытие плунжера действует (с какого-то момента) также перепад давлений газа. После закрытия плунжера 3 возможно также создание дополнительного усилия на нем путем включения электродвигателя 8 на ход винта 12 вниз (в пределах его хода), то есть при выключении (размыкании) электромагнита 13 не происходит одновременно выключения электродвигателя 8 (по току), а наоборот он получает импульс на движение винта 12 в сторону закрытия до крайнего нижнего положения корпуса 14, гайкой 18 сильнее (относительно положения, при котором произошло аварийное закрытие) сжимая пружину 19 и создавая тем самым большее усилие на плунжере 3 (обеспечивая большее контактное давление на его запорных кромках). Это актуально при работе клапана в качестве стопорного. Если происходит закрытие клапана, используемого в качестве регулирующего, электродвигателем без выключения электромагнита, то при посадке плунжера 3 в седло 2 не образуется жесткого упора для электродвигателя 8, так как шток 4 остается неподвижным, а корпус 14 и якорь 16 имеют возможность под действием винта 12 двигаться вниз, сжимая пружины 19, за счет зазора между якорем 16 и сальниковым узлом 5. Шпонка 20 необходима для организации поступательного движения корпуса 14 электромагнита 13 и в качестве носителя для датчика положения 21 клапана. In the event of an alarm to stop the turbine engine, the current to the winding 15 is stopped, the magnetic lines are opened, under the action of the spring 19, the armature 16 opens from the housing 14 and, together with the rod 4 and plunger 3, quickly drops down to the stop of the plunger 3 in the saddle 2. At the closure of the plunger is also affected (from some point) the pressure drop across the gas. After closing the plunger 3, it is also possible to create additional force on it by turning on the electric motor 8 to move the screw 12 down (within its stroke), that is, when the electromagnet 13 is turned off (open), the electric motor 8 does not turn off simultaneously (by current), but vice versa receives an impulse to move the screw 12 in the closing direction to the lowermost position of the housing 14, with a nut 18 stronger (relative to the position at which emergency closure occurred) compressing the spring 19 and thereby creating a greater force on the plunger 3 (providing bearing greater contact pressure at its locking edges). This is true when the valve is used as a stop valve. If the valve used as the regulating valve is closed by the electric motor without turning off the electromagnet, then when the plunger 3 is planted in the seat 2, there is no hard stop for the electric motor 8, since the stem 4 remains stationary, and the body 14 and the armature 16 are able to be operated by a screw 12 move downward, compressing the springs 19, due to the gap between the armature 16 and the stuffing box 5. The key 20 is necessary for the organization of the translational motion of the housing 14 of the electromagnet 13 and as a carrier for the position sensor 21 of the valve.

Claims

The locking and regulating valve, comprising a housing, a locking plunger, an electromagnet, a power spring, a lead screw, a driving nut and an electric motor, characterized in that the power spring located inside the electromagnet housing is supported by one end on a running nut integral with the electromagnet housing or rigidly connected with it, and supported by the other end on the electromagnet's anchor through the rod of the locking plunger with the possibility of moving them relative to each other and the possibility of increasing the force of the power spring on the locking plunger ie after switching off the electromagnet and closing the valve.