RU2176346C2

RU2176346C2 - Gate valve

Info

Publication number: RU2176346C2
Application number: RU99126561A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Абакумов; А.М. Бугаков; В.П. Галиченко; Г.А. Камочкина; Б.А. Кротов; И.С. Польшаков; Ю.Н. Юрков; Г.С. Грошихин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Саратовнефтегаз"
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: pipeline fittings. SUBSTANCE: invention can be used in different industries for closing pipelines along which media are transported. Proposed gate valve has hollow housing with axially located connecting branch pipes and internal bores. Bores accommodate spring-loaded seats with through holes provided with seals. Through holes of seats coincide with holes of connecting branch pipes. Flat gate is installed in housing between seats. Gate is installed for turning around central axle being provided with through hole and solid section for closing through holes of seats. Gate turning drive is mechanically coupled with peripheral part of gate. Housing is made in form of solid casting with oval port found at side of gate turning drive. Edge of oval port is made with inner seat surface. Ports closed by detachable cover with mating seat surface. The latter is pressed by crossmember to inner seat surface of housing. Middle part of crossmember is coupled with cover by means of screw. Ends of crossmember thrust against housing from outside. EFFECT: improved mass and dimensional characteristics of gate valve designed for use at high internal pressure. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к задвижкам, имеющим поворотный запорный элемент, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. The invention relates to pipe fittings, in particular to valves having a rotary locking element, and can be used in various industries.

Известна задвижка, содержащая полый корпус, в котором расположены седла с упругими уплотнительными элементами, плоский поворотный шибер, закрепленный на валу привода, и механизм дополнительного поджатия седла к шиберу, причем ось вала привода расположена коаксиально оси проходного отверстия в центральной части корпуса [1]. Known valve containing a hollow body, in which there are seats with elastic sealing elements, a flat rotary gate mounted on the drive shaft, and a mechanism for additional compression of the seat to the gate, and the axis of the drive shaft is coaxial to the axis of the bore in the central part of the body [1].

Недостатком данной конструкции является гидравлическая неуравновешенность вала привода, что вызывает повышенные механические сопротивления при его вращении и требует дополнительного крутящего момента для поворота шибера. Кроме этого, изменение направления потока в корпусе задвижки является причиной дополнительных гидравлических сопротивлений и повышенной материалоемкости конструкции. Последнее связано с увеличением осевого размера корпуса и с размещением в корпусе массивного направляющего устройства (обтекателя). The disadvantage of this design is the hydraulic imbalance of the drive shaft, which causes increased mechanical resistance during its rotation and requires additional torque to rotate the gate. In addition, a change in the direction of flow in the valve body is the cause of additional hydraulic resistances and increased material consumption of the structure. The latter is associated with an increase in the axial size of the housing and with the placement of a massive guide device (fairing) in the housing.

Меньшие материалоемкость и величины гидравлического сопротивления и усилия, необходимого для поворота шибера, обеспечиваются в прямоточной задвижке, содержащей полый разъемный корпус с соосно расположенными присоединительными патрубками, седла с уплотнениями, имеющие проходные отверстия, совпадающие с отверстиями присоединительных патрубков, размещенный в корпусе между седлами плоский круглый шибер с проходным отверстием и сплошным участком для перекрытия проходных отверстий седел, установленный с возможностью поворота на оси, расположенной в его средней части, и привод поворота шибера, связанный с его периферийной частью [2]. Smaller materials and hydraulic resistance and the effort required to rotate the gate are provided in a direct-flow valve containing a hollow split housing with coaxially arranged connecting pipes, seats with seals having passage openings matching the openings of the connecting pipes, and the flat round housing is located in the housing between the saddles a gate with a passage hole and a continuous section for overlapping the passage holes of the seats, mounted with the possibility of rotation on the axis, located in its middle part, and the drive of rotation of the gate connected with its peripheral part [2].

Однако в этой задвижке из-за круглой формы шибера и расположения плоскости разъема корпуса перпендикулярно продольной оси задвижки возможность снижения необходимого для поворота шибера усилия, достигаемого путем увеличения отношения радиуса шибера к радиусу расположения его проходного отверстия, ограничивается опережающим ростом наружного диаметра задвижки и материалоемкости. Это объясняется тем, что при увеличении указанного отношения, обеспечиваемом в основном путем увеличения радиуса шибера, значительно возрастает площадь, определяющая величину усилий, действующих на элементы соединения частей корпуса (ее величина определяется расположением кругового уплотнительного кольца между сопрягаемыми поверхностями частей корпуса), а это требует соответствующего усиления элементов соединения (фланцев и болтов). Поэтому выполнение такой задвижки на достаточно высокое внутреннее давление, когда снижение усилия, требуемого для поворота шибера, становится необходимостью, связано со значительным увеличением ее наружного диаметра и материалоемкости. However, in this valve, due to the round shape of the gate and the location of the plane of the housing connector perpendicular to the longitudinal axis of the valve, the possibility of reducing the force required to rotate the gate, achieved by increasing the ratio of the gate radius to the radius of its passage opening, is limited by the outstripping growth of the valve’s outer diameter and material consumption. This is explained by the fact that with an increase in the indicated ratio, which is provided mainly by increasing the radius of the gate, the area that determines the magnitude of the forces acting on the elements connecting the parts of the housing increases significantly (its value is determined by the location of the circular sealing ring between the mating surfaces of the parts of the housing), and this requires appropriate reinforcement of the coupling elements (flanges and bolts). Therefore, the implementation of such a valve at a sufficiently high internal pressure, when a decrease in the force required to rotate the gate, becomes a necessity, is associated with a significant increase in its outer diameter and material consumption.

Изобретение решает задачу создания задвижки, которая при сохранении преимуществ известной прямоточной задвижки обладала бы лучшими массо-габаритными показателями, в особенности при выполнении ее на высокое внутреннее давление. The invention solves the problem of creating a valve, which, while maintaining the advantages of the known direct-flow valve, would have the best mass-dimensional performance, especially when it is performed at high internal pressure.

Поставленная задача решается тем, что в прямоточной задвижке, содержащей полый корпус с соосно расположенными присоединительными патрубками и расточками внутри, в которых размещены снабженные уплотнениями подпружиненные седла, имеющие проходные отверстия, совпадающие с отверстиями присоединительных патрубков, размещенный в корпусе между седлами плоский шибер, установленный с возможностью поворота вокруг центральной оси и имеющий проходное отверстие и сплошной участок для перекрытия проходных отверстий седел, и привод поворота шибера, кинематически связанный с его периферийной частью, корпус выполнен в виде цельной отливки, со стороны расположения привода поворота шибера снабженной овальным окном, кромка которого имеет внутреннюю седловую поверхность, при этом окно закрыто съемной крышкой, имеющей ответную седловую поверхность и прижатой этой седловой поверхностью к внутренней седловой поверхности корпуса посредством траверсы, своей средней частью связанной с крышкой посредством винта, а концами опирающейся снаружи на корпус. Кроме того, шибер задвижки выполнен в виде фигурной пластины, имеющей по одну сторону от оси поворота расширенную часть, на которой расположены упомянутые проходное отверстие шибера и сплошной участок для перекрытия проходных отверстий седел, а по другую сторону хвостовик, снабженный вилкой, концы которой снабжены прорезями, при этом привод поворота шибера выполнен в виде расположенного в плоскости шибера и снабженного приводной рукояткой ходового винта с зафиксированной от поворота гайкой, имеющей по бокам пальцы, входящие в прорези вилки хвостовика с возможностью продольного перемещения. В предпочтительном варианте исполнения задвижки в целях повышения жесткости корпуса седловая поверхность кромки окна корпуса выполнена в виде треугольной канавки, а ответная седловая поверхность крышки - в виде треугольного выступа, при этом треугольный выступ крышки входит в треугольную канавку корпуса с натягом. Для лучшей герметизации корпуса между крышкой и корпусом по периметру окна образована замкнутая полость, в которой размещен уплотнитель. Для фиксации гайки ходового винта от поворота крышка окна корпуса с внутренней стороны имеет направляющий паз, а гайка со стороны, обращенной к крышке, имеет выступ, входящий в этот направляющий паз. The problem is solved in that in a once-through valve containing a hollow body with coaxially arranged connecting pipes and bores inside, in which spring-loaded seats are fitted with seals, having passage openings matching the holes of the connecting pipes, a flat gate installed in the housing between the seats is installed with the ability to rotate around the central axis and having a through hole and a continuous section for overlapping through holes of the seats, and the drive rotate RA, kinematically connected with its peripheral part, the casing is made in the form of an integral casting, on the side of the location of the gate rotation drive equipped with an oval window, the edge of which has an inner saddle surface, while the window is closed by a removable cover having a reciprocal saddle surface and pressed against this saddle surface to the inner saddle surface of the casing by means of a traverse, its middle part connected with the cover by means of a screw, and with the ends resting on the outside from the casing. In addition, the gate valve is made in the form of a figured plate having an extended part on one side of the axis of rotation, on which the aforementioned gate passage hole and a continuous section for overlapping saddle passage holes are located, and on the other side, a shank equipped with a fork, the ends of which are provided with slots wherein, the drive of rotation of the gate is made in the form of a spindle located in the plane of the gate and provided with a drive handle with a nut fixed from rotation and having fingers on the sides that enter the slots in LCI shank with the possibility of longitudinal displacement. In a preferred embodiment, the gate valve in order to increase the rigidity of the body, the saddle surface of the edge of the window of the body is made in the form of a triangular groove, and the response saddle surface of the cover is in the form of a triangular protrusion, while the triangular protrusion of the cover enters the triangular groove of the body with an interference fit. For better sealing of the case between the cover and the case, a closed cavity is formed around the window perimeter, in which the seal is placed. To fix the screw of the spindle from rotation, the cover of the window of the housing has a guide groove on the inside, and the nut on the side facing the cover has a protrusion included in this guide groove.

Указанные особенности выполнения корпуса и шибера позволяют исключить из конструкции задвижки массивные фланцы для соединения частей корпуса и крепежные болты с гайками, а также уменьшить габариты задвижки в поперечном и вертикальном направлениях, т. е. улучшить массо-габаритные показатели задвижки, в особенности при выполнении ее на высокое внутреннее давление. These features of the housing and the gate make it possible to exclude massive flanges from the valve design for connecting the housing parts and fixing bolts with nuts, as well as reduce the dimensions of the valve in the transverse and vertical directions, i.e., improve the weight and size parameters of the valve, especially when performing it high internal pressure.

На фиг. 1 представлена предлагаемая задвижка, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - узел I, на фиг. 1, на фиг. 5 - вид А на фиг. 3. In FIG. 1 shows the proposed valve, a longitudinal section; in FIG. 2 - the same, transverse section; in FIG. 3 - same, top view; in FIG. 4 - node I, in FIG. 1, in FIG. 5 is a view A in FIG. 3.

Задвижка включает выполненный в виде цельной отливки полый корпус 1 с соосно расположенными присоединительными патрубками 2 и 3 и расточками внутри, в которых размещены снабженные уплотнениями подпружиненные седла 4 и 5 с проходными отверстиями, совпадающими с отверстиями присоединительных патрубков. Внутри корпуса 1 между седлами 4 и 5 размещен плоский шибер 6, установленный с возможностью поворота вокруг центральной оси 7. Шибер 6 выполнен в виде фигурной пластины, имеющей по одну сторону от оси поворота 7 расширенную часть (фиг. 2), на которой расположены проходное отверстие 8 шибера и сплошной участок 9 для перекрытия проходных отверстий седел 4 и 5, а по другую сторону - хвостовик, снабженный вилкой 10, концы которой имеют прорези 11 и 12. С периферийной частью шибера вилкой 10 кинематически связан привод поворота шибера, выполненный в виде расположенного в плоскости шибера 6 и снабженного приводной рукояткой 13 ходового винта 14 с зафиксированной от поворота гайкой 15, имеющей по бокам пальцы 16 и 17, входящие соответственно в прорези 11 и 12 вилки 10 хвостовика с возможностью продольного перемещения. Со стороны расположения привода поворота шибера корпус 1 имеет овальное окно 18 (фиг. 3), кромка которого имеет внутреннюю седловую поверхность 19, при этом окно 18 закрыто съемной крышкой 20, имеющей ответную седловую поверхность 21, которой она прижата к упомянутой внутренней седловой поверхности корпуса 1. Для этого крышка 20 снабжена траверсой 22, которая своей средней частью связана с ней посредством винта 23, а концами опирается снаружи на корпус 1 (фиг. 3). The valve includes a hollow body 1 made in the form of an integral casting with coaxially located connecting pipes 2 and 3 and bores inside, in which spring-loaded seats 4 and 5 equipped with seals are placed with passage openings matching the holes of the connecting pipes. Inside the housing 1 between the saddles 4 and 5 there is a flat gate 6 mounted for rotation around the central axis 7. The gate 6 is made in the form of a figured plate having an extended part on one side of the axis of rotation 7 (Fig. 2), on which the passage the gate 8 of the gate and the solid section 9 to overlap the passage holes of the seats 4 and 5, and on the other side there is a shank equipped with a fork 10, the ends of which have slots 11 and 12. With the peripheral part of the gate the fork 10 is kinematically connected to the gate rotation drive, made in the form rasp false in-plane gate 6 and provided with a drive lever 13 of the screw shaft 14 from rotation with the fixed nut 15 having laterally fingers 16 and 17, respectively, included in the slot 11 and plug 10 of the shank 12 to move longitudinally. On the location side of the gate rotation drive, the housing 1 has an oval window 18 (Fig. 3), the edge of which has an inner saddle surface 19, while the window 18 is closed by a removable cover 20 having a mating saddle surface 21, which it is pressed against the said inner saddle surface of the housing 1. For this, the cover 20 is provided with a traverse 22, which, with its middle part, is connected to it by a screw 23, and with its ends resting on the outside of the housing 1 (Fig. 3).

В предпочтительном варианте исполнения задвижки, представленном на чертеже, седловая поверхность 19 кромки окна корпуса выполнена в виде треугольной канавки, а ответная седловая поверхность 21 крышки - в виде треугольного выступа, при этом для повышения жесткости корпуса и плотности соединения с ним крышки треугольный выступ последней входит в треугольную канавку корпуса с натягом, первоначально обеспечиваемым затяжкой винта 23 крышки 20, а в процессе работы дополнительно за счет действия на крышку давления перекачиваемой жидкости. Для лучшей герметизации корпуса задвижки между крышкой 20 и корпусом 1 по периметру окна 18 образована замкнутая полость, в которой размещен уплотнитель 24. Фиксацию гайки 15 ходового винта 14 от поворота обеспечивает выступ 25, входящий в направляющий паз 26, выполненный на крышке 20 с внутренней стороны. In the preferred embodiment of the valve shown in the drawing, the saddle surface 19 of the edge of the window of the housing is made in the form of a triangular groove, and the response saddle surface 21 of the cover is in the form of a triangular protrusion, while to increase the rigidity of the housing and the tightness of the connection with the cover, the triangular protrusion of the latter is included into the triangular groove of the housing with an interference fit, initially provided by tightening the screw 23 of the cover 20, and during operation, additionally due to the action of the pressure of the pumped liquid on the cover. For better sealing of the valve body between the cover 20 and the body 1 around the perimeter of the window 18, a closed cavity is formed in which the seal is located 24. The nut 15 is secured against rotation by the protrusion 25, which enters into the guide groove 26, made on the cover 20 from the inside .

На чертеже задвижка показана в закрытом положении, когда проходные отверстия седел 4 и 5 перекрыты сплошным участком 9 шибера 6 и циркуляция жидкости отсутствует. In the drawing, the valve is shown in the closed position when the passage openings of the seats 4 and 5 are blocked by a continuous portion 9 of the gate 6 and there is no fluid circulation.

Для открытия задвижки шибер 6 посредством приводной рукоятки 13 через ходовой винт 14 и гайку 15, связанную с хвостовиком шибера, поворачивается на оси 7 в положение, в котором его проходное отверстие 8 совпадает с проходными отверстиями седел 4 и 5 (против часовой стрелки на фиг. 2). Угол поворота шибера может определяться по счету числа оборотов приводной рукоятки 13, с помощью установленных в корпусе упоров (на чертеже не показаны) или использования других известных средств. Предварительная герметичность затвора обеспечивается за счет поджатия к шиберу 6 подпружиненных седел 4 и 5, снабженных уплотнениями, герметизирующими зазор между седлами и расточками корпуса. При действии давления перекачиваемой среды седла 4 и 5 дополнительно поджимаются к шиберу 6 за счет гидравлического усилия, равного произведению величины давления на площадь поперечного сечения седла. To open the gate valve 6 through the drive handle 13 through the spindle 14 and the nut 15 connected to the gate of the gate, it rotates on the axis 7 to the position in which its passage hole 8 coincides with the passage holes of the seats 4 and 5 (counterclockwise in FIG. 2). The angle of rotation of the gate can be determined by counting the number of revolutions of the drive handle 13, using the stops installed in the housing (not shown in the drawing) or using other known means. Preliminary tightness of the shutter is ensured by pressing 6 spring-loaded seats 4 and 5, equipped with seals, sealing the gap between the seats and the body bores. Under the action of the pressure of the pumped medium, the saddles 4 and 5 are additionally pressed against the gate 6 due to the hydraulic force equal to the product of the pressure value by the cross-sectional area of the saddle.

Для закрытия задвижки приводная рукоятка 13, а вместе с ней и шибер 6 поворачиваются в обратном направлении. To close the valve, the actuator handle 13, and with it the gate 6, are rotated in the opposite direction.

В сравнении с прототипом предлагаемая задвижка обладает лучшими массо-габаритными показателями, т. к. благодаря выполнению корпуса неразъемным у нее отсутствуют массивные соединительные фланцы и крепежные болты, а удлиненная форма шибера позволяет дополнительно уменьшить поперечный размер корпуса. При этом с увеличением давления, на которое рассчитана задвижка, указанный эффект проявляется в большей степени, поскольку благодаря удлиненной форме шибера увеличение вертикального внутреннего размера корпуса, обусловленное требуемым в этом случае изменением соотношения плеч шибера в целях снижения усилия, необходимого для его поворота, не влечет за собой такого же увеличения внутреннего размера корпуса в поперечном направлении (как это имеет место в прототипе), а значит обеспечивается снижение зависимости габаритов и соответственно массы задвижки от величины внутреннего давления. In comparison with the prototype, the proposed valve has the best mass and dimensional indicators, because due to the one-piece housing, it does not have massive connecting flanges and mounting bolts, and the elongated gate shape further reduces the transverse size of the body. At the same time, with an increase in the pressure for which the valve is designed, this effect is manifested to a greater extent, since due to the elongated shape of the gate, the increase in the vertical internal size of the housing, due to the change in the ratio of the shoulders of the gate required in this case, in order to reduce the force required to rotate it, does not entail behind them the same increase in the internal size of the body in the transverse direction (as is the case in the prototype), which means that the reduction in the dependence of dimensions and, accordingly, is ensured mass latches the magnitude of the internal pressure.

Источники информации
1. Авторское свидетельство ЧССР N 263988, кл. F 16 K 3/08, 1988.Sources of information
1. Copyright certificate of Czechoslovakia N 263988, cl. F 16 K 3/08, 1988.

2. Патент США N 4432387, кл. 137 - 329.02, 1984 (прототип). 2. US patent N 4432387, CL. 137 - 329.02, 1984 (prototype).

Claims

1. A valve comprising a hollow body with coaxially arranged connecting pipes and bores inside, in which spring-loaded seats are provided with seals with passage openings matching the holes of the connecting pipes, a flat gate mounted in the housing between the seats, rotatably mounted about a central axis and having a passage opening and a continuous section for overlapping the passage openings of the seats, and a gate rotation drive kinematically connected to its peripheral part y, characterized in that the casing is made in the form of an integral casting, from the side of the drive of rotation of the gate equipped with an oval window, the edge of which has an inner saddle surface, while the window is closed by a removable cover having a mating saddle surface, with which it is pressed against the inner saddle surface by means of a traverse, with its middle part connected to the lid by means of a screw, and with its ends resting on the outside from the housing.

2. The gate valve according to claim 1, characterized in that the gate is made in the form of a figured plate having on one side of the axis of rotation an expanded part on which are mentioned the gate passage hole and a solid section for overlapping the seat passage holes, and on the other side a shank equipped with a fork, the ends of which have slots, while the drive of rotation of the gate is made in the form of a gate located in the plane of the gate and provided with a drive handle with a screw fixed from rotation with a nut having fingers on each side e fork shank in the slot for longitudinal movement.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the saddle surface of the edge of the window of the housing is made in the form of a triangular groove, and the reciprocal saddle surface of the cover is in the form of a triangular protrusion, while the triangular protrusion of the cover enters the triangular groove of the housing with an interference fit.

4. The valve according to claim 1, characterized in that between the cover and the housing along the perimeter of the window a closed cavity is formed in which the seal is placed.

5. The valve according to claim 2, characterized in that the housing window cover on the inside has a guide groove, and the lead screw nut on the side facing the cover has a protrusion in the guide groove of the cover.