RU2211977C2

RU2211977C2 - Gate valve

Info

Publication number: RU2211977C2
Application number: RU2001126101/06A
Authority: RU
Inventors: Экрам Абульфас оглы Исмиев; Ю.А. Филатов
Original assignee: Экрам Абульфас оглы Исмиев; Дымочкин Кирилл Петрович; Филатов Юрий Андреевич
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-09-10

Abstract

FIELD: pipe fittings structure, particularly gate valves for tight closing of pipeline flow area. SUBSTANCE: gate valve comprises body with seats and gate in the form of two discs having projections for spring, which is arranged between seats. Gate is under the action of drive shaft having thread and sliding nut mounted in body. Sliding nut may be rotated about its axis. Spring is put on discs projections. Discs are placed into cartridge for longitudinal movement into cartridge. Cartridge is under the action of drive shaft. Free end of the shaft has adjustable stop, which fixes disc in requirement positions relative to seats. EFFECT: reduced shutoff valve driving force, enhanced tightness, advanced performance reliability. 2cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к задвижкам. The invention relates to the field of valve engineering, in particular to valves.

Задвижки, рассматриваемые в качестве аналогов заявленного устройства, содержат корпус с седлами, запорный орган со штоком привода, с резьбой и ходовой гайкой на свободном конце штока, причем ходовая гайка крепится к корпусу с возможностью свободного вращения вокруг оси [1], [3]. Gate valves, considered as analogues of the claimed device, include a housing with seats, a locking member with a drive rod, with a thread and a driving nut on the free end of the rod, and the running nut is attached to the housing with the possibility of free rotation around the axis [1], [3].

Недостатком этих устройств является затруднительность достижения герметичности на затворе задвижки, ненадежность затвора из-за частых разрушений с выпадением щечек в условиях эксплуатации, необходимость в значительных усилиях для привода задвижки. The disadvantage of these devices is the difficulty of achieving tightness on the valve shutter, the unreliability of the shutter due to frequent damage with the cheeks falling out under operating conditions, the need for significant efforts to drive the valve.

Известна задвижка, выбранная в качестве прототипа заявленного устройства, содержащая корпус с седлами, между которыми установлен затвор, находящийся под воздействием штока с резьбой и ходовой гайкой, прикрепленной к корпусу с возможностью свободного вращения вокруг оси [2], [4], [5]. A known valve selected as a prototype of the claimed device, comprising a housing with seats, between which a shutter is installed, which is influenced by a threaded rod and a travel nut attached to the housing with the possibility of free rotation around the axis [2], [4], [5] .

Недостатком прототипа является необходимость приложения значительного усилия для герметизации затвора, что осуществляется ручным, пневмогидравлическим, электрическим и др. приводами неоправданно большой мощности. Значительные усилия, прилагаемые к затвору, приводят к быстрому износу и выходу из строя задвижки в условиях эксплуатации, а конструкция самого затвора трудно поддается герметизации. Этот недостаток усугубляется в особенности при работе на повышенных давлениях и больших проходных сечениях седла задвижки, приводя к необходимости охвата задвижки громоздкой трубопроводной обводной линией, включающей дополнительно вторую задвижку меньшего диаметра. The disadvantage of the prototype is the need for significant efforts to seal the shutter, which is carried out by manual, pneumohydraulic, electric, and other drives of unreasonably high power. Significant efforts applied to the valve lead to rapid wear and failure of the valve in operating conditions, and the design of the valve itself is difficult to seal. This disadvantage is compounded especially when operating at elevated pressures and large bore sections of the valve seat, leading to the need to cover the valve with a bulky pipeline bypass line, which additionally includes a second valve of a smaller diameter.

Целью настоящего изобретения является уменьшение усилия привода задвижки, повышение ее герметичности и надежности. The aim of the present invention is to reduce the drive force of the valve, increasing its tightness and reliability.

Поставленная цель в заявленной задвижке, содержащей корпус с седлами, между которыми установлен затвор в виде двух дисков с выступами под пружину, который находится под воздействием штока привода с резьбой и ходовой гайкой, установленной в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, достигнута установкой пружины с охватом наружного диаметра выступов дисков, а диски по наружному диаметру помещены с возможностью свободного продольного перемещения в обойму, находящуюся под воздействием штока привода, причем на свободном конце штока закреплен регулируемый упор, фиксирующий положение дисков относительно седел корпуса. The goal in the inventive valve, comprising a housing with seats, between which a shutter is installed in the form of two disks with protrusions under a spring, which is influenced by a threaded actuator rod and a travel nut installed in the housing with the possibility of rotation around the axis, is achieved by installing a spring with a coverage the outer diameter of the protrusions of the disks, and the disks on the outer diameter are placed with the possibility of free longitudinal movement in a cage under the influence of the actuator rod, and at the free end of the rod captive adjustable emphasis, fixing the position of the disks relative to the seats of the body.

Разновидность заявленной задвижки при повышенных давлениях и больших проходных сечениях седел задвижки достигает поставленную цель выполнением на двух дисках затвора дополнительно малых седел, между которыми зажаты вторые взаимно подпружиненные малые диски, заключенные с возможностью свободного продольного перемещения во вторую малую обойму, жестко прикрепленную к штоку привода, свободно проходящему через отверстие, выполненное на первой большой обойме, а на штоке установлен второй упор, фиксирующий малые диски относительно малых седел. A variation of the inventive gate valve at elevated pressures and large bore sections of the gate seats achieves the goal by performing on the two shutter discs additionally small saddles, between which the second mutually spring-loaded small discs are locked, enclosed with the possibility of free longitudinal movement into the second small cage, rigidly attached to the actuator rod, freely passing through the hole made on the first large cage, and a second stop is installed on the rod, fixing small disks relatively small Gödel.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что заявленное устройство соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the invention with the prototype shows that the claimed device meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявленного устройства не только с прототипом, но и с другими аналогами, не позволило выявить в них отличительные признаки заявленного устройства, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed device not only with the prototype, but also with other analogs, did not allow us to identify the distinctive features of the claimed device, which allowed us to conclude that the criterion of "significant differences".

Предлагаемое устройство на фиг.1 содержит корпус 1 с седлами 2 и 3, на которые упираются уплотнительными прокладками 4 и 5 диски 6 и 7, между которыми установлена пружина 8, надетая на выступы дисков. Диски охвачены по наружному диаметру и свободно могут продольно перемещаться под действием пружины в обойме 9, находящейся под воздействием штока 10 привода задвижки. Шток загерметизирован уплотнительным кольцом 11, зажатым прижимным винтом 12. На втором конце штока закреплен упор 13 с возможностью изменения своего положения на штоке для установки дисков относительно седел точно по центру. На втором конце штока также выполнена резьба с ходовой гайкой 14, на которую надет маховик 15. Ходовая гайка замурована в корпус задвижки с возможностью свободного вращения вокруг оси. На основании задвижки для прочистки ее полости от грязи выполнено отверстие с крышкой 16, которая герметично затягивается на прокладке 17 к корпусу болтами. Стрелки "А" и "Б" указывают на возможные направления потока через задвижку. The proposed device in figure 1 contains a housing 1 with saddles 2 and 3, which are supported by the gaskets 4 and 5 of the disks 6 and 7, between which a spring 8 is mounted, worn on the tabs of the disks. The disks are covered by the outer diameter and can freely move longitudinally under the action of the spring in the cage 9, which is under the influence of the rod 10 of the valve actuator. The rod is sealed with a sealing ring 11, clamped by the clamping screw 12. At the second end of the rod there is a stop 13 with the possibility of changing its position on the rod for mounting discs relative to the seats exactly in the center. At the second end of the stem, a thread with a driving nut 14 is also made, on which the flywheel 15 is put on. The running nut is walled in the valve body with the possibility of free rotation around the axis. On the basis of the valve to clean its cavity from dirt, a hole with a cover 16 is made, which is tightly tightened on the gasket 17 to the body with bolts. Arrows "A" and "B" indicate possible flow directions through the valve.

Разновидность заявленной задвижки на фиг.2, предназначенной для работы на повышенных давлениях и больших проходных сечениях седла задвижки, дополнительно содержит на дисках 6 и 7 вторые малые седла 18 и 19, на которые упираются уплотнительными прокладками 20 и 21 малые диски 22 и 23, а пружина 8 переставлена от больших дисков в промежуток между малыми дисками. Подпружиненные малые диски помещены и могут свободно перемещаться во второй малой обойме 24, жестко прикрепленной к штоку 10 привода задвижки. Шток на свободной посадке вставлен в отверстие 25, выполненное в стенке большой обоймы 9. На штоке выполнен второй упор 26 для установки малых дисков по центру малых седел. A variation of the inventive valve in FIG. 2, designed to operate at elevated pressures and large bore sections of the valve seat, further comprises on the disks 6 and 7 second small saddles 18 and 19, against which small disks 22 and 23 rest against the gaskets 20 and 21, and spring 8 is rearranged from large disks in the gap between small disks. Spring-loaded small discs are placed and can move freely in the second small cage 24, rigidly attached to the valve stem 10 of the valve. The free-seating rod is inserted into the hole 25 made in the wall of the large holder 9. A second stop 26 is made on the rod for mounting small discs in the center of the small saddles.

В остальном позиции на фиг.2 соответствуют позициям на фиг.1. Otherwise, the positions in FIG. 2 correspond to the positions in FIG. 1.

Задвижка на фиг.1 работает следующим образом. The valve in figure 1 works as follows.

В исходном состоянии диски 6 и 7 выставляются по центру седел 2 и 3 и фиксируются упором 13, который для регулировки положения дисков относительно седел может быть выполнен с регулируемой фиксацией на штоке. Пружина 8 предварительно прижимает диски к седлам, а прокладки 4 и 5 обеспечивают плотность прижима. С подачей потока, например, по стрелке "А" пружина сжимается, диск 6 отходит от седла 2, а диск 7, наоборот, сильнее прижимается к седлу 3 благодаря давлению потока, поступающего в полость задвижки и в междисковую полость через приоткрывшееся седло 2 и неплотности-зазоры между дисками и обоймой 9. Задвижка герметично закрывается, исключается подача потока на выход задвижки. Аналогичное происходит и при направлении потока по стрелке "Б". Таким образом, плотность задвижки достигается не повышением усилия вдоль оси 10 привода, что имеет место на традиционных задвижках, приводя к поломкам и сокращению срока службы задвижки, а самим давлением потока. Усилие вдоль оси штока значительно снижается, что позволяет уменьшить диаметр штока и размеры резьбы на штоке, а также габариты маховика 15, облегчается достижение уплотнения штока кольцом 11. Задвижка легко управляется поворотом небольшого маховика в отличие от традиционных задвижек, где громоздкий маховик нередко поворачивают дополнительно рычагом или ломом. In the initial state, the disks 6 and 7 are aligned in the center of the seats 2 and 3 and are fixed by a stop 13, which can be adjusted to fix the rod to adjust the position of the disks relative to the seats. Spring 8 pre-presses the discs to the saddles, and gaskets 4 and 5 provide tightness of the clamp. With the flow being supplied, for example, in the direction of arrow “A”, the spring is compressed, the disk 6 moves away from the seat 2, and the disk 7, on the contrary, is pressed more strongly to the seat 3 due to the pressure of the flow entering the valve cavity and into the interdisc space through the opened seat 2 and leaks - gaps between the discs and the clip 9. The valve is hermetically closed, the flow to the valve exit is excluded. The same thing happens with the direction of flow along arrow "B". Thus, the valve density is achieved not by increasing the force along the axis 10 of the actuator, which is the case with traditional valves, leading to breakdowns and shortening the valve service life, but by the flow pressure itself. The force along the axis of the stem is significantly reduced, which allows to reduce the diameter of the stem and the size of the thread on the stem, as well as the dimensions of the flywheel 15, facilitates the seal of the stem by the ring 11. The valve is easily controlled by turning a small flywheel, unlike traditional valves, where a bulky flywheel is often additionally turned with a lever or crowbar.

Поворотом маховика 15 с ходовой гайкой 14 перемещают вверх либо вниз ось 10, воздействующую на обойму 9, которая увлекает за собой диски 6 и 7 с уплотнительными прокладками 4 и 5, седла 2 и 3 открываются либо закрываются, обеспечивая управление подачей потока, а отрегулированный упор 13 устанавливает диски строго по центру седел. Благодаря зазору между обоймой 9 и подпружиненными дисками, свободно перемещающимися в обойме, диски самоцентрируются относительно седел задвижки, что исключает утечки через затвор из-за возможной инструментальной ошибки изготовления седел и затвора. By turning the flywheel 15 with the driving nut 14, the axis 10 is moved up or down, acting on the yoke 9, which carries the disks 6 and 7 with gaskets 4 and 5, the seats 2 and 3 open or close, providing flow control, and the adjusted stop 13 sets the wheels exactly in the center of the seats. Due to the gap between the cage 9 and the spring-loaded discs that move freely in the cage, the discs self-center relative to the valve seats, which eliminates leakage through the valve due to a possible instrumental error in the manufacture of the valve seats and valve.

Помещение дисков в обойму по их наружному диаметру, то есть охват обоймой дисков по их наружному диаметру, уменьшает перекосы дисков и исключает необходимость в дополнительных приспособлениях, например в скобах, взаимно связывающих диски между собой, что имеет место в известных задвижках, например по патенту Франции FR 1492911 А, где диски охвачены обоймой по их центральным выступам малого диаметра. Зачистку полости задвижки от грязи легко произвести снятием крышки 16 с уплотнительной прокладкой 17, что исключает необходимость снятия задвижки с трубопровода в условиях эксплуатации. Placing the discs in a cage according to their outer diameter, that is, covering the casing of the discs according to their outer diameter, reduces distortions of the disks and eliminates the need for additional devices, for example, in brackets interconnecting the disks to each other, which is the case in known valves, for example, according to the French patent FR 1492911 A, where the discs are caged by their central protrusions of small diameter. It is easy to clean the valve cavity from dirt by removing the cover 16 with the gasket 17, which eliminates the need to remove the valve from the pipeline in operating conditions.

Разновидность предложенной задвижки на фиг.2 работает следующим образом. A variation of the proposed valve in figure 2 works as follows.

Известно, что с повышением давления потока и с увеличением проходного сечения седла задвижки приходится преодолеть значительные усилия на штоке управления задвижкой. Эти силы могут достигать многие тонны. На традиционных задвижках эту проблему решают охватом задвижки громоздкой трубопроводной обводной линией, включающей дополнительно вторую задвижку меньшего диаметра, что создает противодавление на затворе первой большой задвижки и уменьшает усилие управления ею. Это громоздко и дорого, усложняет конструкцию, снижает быстродействие задвижки и неудобно в эксплуатации. Разновидность же предложенной задвижки решает эту проблему просто. It is known that with increasing flow pressure and with an increase in the flow area of the valve seat, considerable efforts must be overcome on the valve control rod. These forces can reach many tons. On traditional valves, this problem is solved by covering the valves with a bulky pipeline bypass line, which additionally includes a second valve with a smaller diameter, which creates back pressure on the shutter of the first large valve and reduces the effort to control it. It is bulky and expensive, complicates the design, reduces the speed of the valve and is inconvenient in operation. A variation of the proposed valve solves this problem simply.

В исходном состоянии диски 6 либо 7 и малые диски 22 либо 23 прижаты давлением потока к большим седлам 2 либо 3 и к малым седлам 13 либо 19 в зависимости от направления потока аналогично работе задвижки на фиг.1. Поворотом небольшого маховика 15 поднимают вверх шток 10 с жестко прикрепленной к нему малой обоймой 24 с малыми дисками 22 и 23. Малые седла 18 и 19 открываются, поток, проходя через них, создает противодавление на диске 6 либо 7 в зависимости от направления потока, что уменьшает силу прижима диска к седлу и облегчает управление задвижкой через шток 10 и маховик 15. При дальнейшем подъеме штока малая обойма 24, упираясь на большую обойму 9, увлекает ее вместе с дисками 6 и 7 за собой вверх. Седла 2 и 3 легко открываются благодаря противодавлению на дисках 6 и 7. Таким образом отпадает необходимость в сооружении неудобной в эксплуатации, громоздкой трубопроводной обводной линии с дополнительной второй задвижкой меньшего диаметра. In the initial state, the disks 6 or 7 and the small disks 22 or 23 are pressed by the flow pressure to the large saddles 2 or 3 and to the small saddles 13 or 19, depending on the direction of flow, similarly to the valve in Fig. 1. By turning the small flywheel 15, the rod 10 is lifted upward with the small clip 24 rigidly attached to it with small discs 22 and 23. The small saddles 18 and 19 open, the flow passing through them creates back pressure on the disk 6 or 7 depending on the direction of flow, which reduces the force of pressure of the disk to the saddle and facilitates the control of the valve through the rod 10 and flywheel 15. With further rise of the rod, a small clip 24, resting on a large clip 9, carries it along with the disks 6 and 7 upwards. Saddles 2 and 3 are easy to open thanks to the back pressure on discs 6 and 7. Thus, there is no need to construct an uncomfortable, bulky pipeline bypass line with an additional second valve of a smaller diameter.

Закрытие задвижки осуществляется поворотом маховика 15 в обратную сторону. Шток 10 опускается вместе с большой и малой обоймами, упор 13 устанавливает большие диски 6 и 7 по центру седел 2 и 3, а упор 26, закрепленный на шток, устанавливает малые диски 22 и 23 по центру седел 18 и 19. Подача потока на выход задвижки прекращается. The shutter is closed by turning the flywheel 15 in the opposite direction. The stem 10 is lowered together with the large and small cages, the stop 13 sets the large discs 6 and 7 in the center of the seats 2 and 3, and the stop 26, mounted on the stem, sets the small discs 22 and 23 in the center of the seats 18 and 19. Flow inlet the valve stops.

Таким образом, благодаря значительному уменьшению усилия управления приводом предложенной задвижки и ее разновидности существенно облегчается управление задвижкой. Оказывается возможным управлять работой задвижек с помощью маломощных приводов. Экономятся энергетические ресурсы в условиях эксплуатации и материальные ресурсы в условиях производства задвижек. Исключаются преждевременные поломки задвижек, повышается срок их эксплуатации. Thus, due to a significant reduction in the drive control effort of the proposed valve and its variation, the control of the valve is significantly facilitated. It turns out to be possible to control the operation of valves using low-power drives. Energy resources are saved in operating conditions and material resources in the conditions of valve production. Premature failure of valves is eliminated, their service life is increased.

Предложенная задвижка и ее разновидность благодаря перечисленным преимуществам найдут широкое применение в арматуростроении. The proposed valve and its variety due to the listed advantages will find wide application in valve industry.

Изготовленные и испытанные образцы предложенных задвижек подтверждают легкость освоения их производства и высокую эффективность в условиях эксплуатации. Manufactured and tested samples of the proposed valves confirm the ease of development of their production and high efficiency in operating conditions.

Источники информации
1. "Арматура 2000". Номенклатурный каталог-справочник по трубопроводной арматуре, выпускаемой в СНГ, изд. 2, ОАО "МосЦКБА", 2000, стр. 189-204.Sources of information
1. "Armature 2000". Nomenclature catalog-directory of pipe fittings manufactured in the CIS, ed. 2, OJSC MosTsKBA, 2000, pp. 189-204.

2. Там же, стр. 197. 2. Ibid., P. 197.

3. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа, справочное пособие, изд. 2, под рук. Ю.М.Котелевского, Москва, Недра, 1976, стр. 59-71. 3. Modern designs of pipe fittings for oil and gas, a reference guide, ed. 2, at hand. Yu.M. Kotelevsky, Moscow, Nedra, 1976, pp. 59-71.

4. Современные конструкции трубопроводной арматуры, справочное пособие, под ред. Ю.М.Котелевского, изд-во Недра, Москва, 1970, стр. 57, рис. 13. 4. Modern designs of pipe fittings, reference manual, ed. Yu.M. Kotelevsky, Nedra Publishing House, Moscow, 1970, p. 57, fig. thirteen.

5. Патент Франции FR 1492911 А. 5. French patent FR 1492911 A.

Claims

1. A valve containing a housing with seats, between which a shutter is mounted in the form of two disks with protrusions under a spring, the shutter is exposed to a threaded actuator rod and a travel nut installed in the housing with the possibility of rotation around an axis, characterized in that the spring is worn on the protrusions of the disks, and the disks on the outer diameter are placed with the possibility of free longitudinal movement in the cage, under the influence of the actuator rod, and at the free end of the rod an adjustable stop is fixed, fixing the position of the disco with respect to the housing seats.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the shutter discs are additionally equipped with small saddles, between which are clamped a second mutually spring-loaded small discs enclosed with the possibility of free longitudinal movement in a second small cage, rigidly attached to the actuator rod inserted in a loose fit in the hole in the wall of the first large cage, and the second stop is attached to the rod, fixing the position of small discs relative to small saddles.