RU2247276C1

RU2247276C1 - Gate valve

Info

Publication number: RU2247276C1
Application number: RU2003129188/06A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Евсиков (RU); В.Е. Евсиков
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Научно- Производственный Центр "Анод"
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: valving.

SUBSTANCE: gate valve comprises housing with two seats made of bushings with sealing surfaces and valving member. The valving member has two plates. The plates are mounted in spider provided with two holders for plates. The sealing of the surfaces of the valving member and seats of the housing is provided with a special member. The plate which undergoes pressure drop of fluid is provided with a ring. The ring is positioned on the cylindrical collar made coaxially with respect to the spherical surface of the plate and has sealing surface from one face. The other face is in a contact with the plate through a ring projection. The projection is provided on the ring or pate. The mean diameter of the ring projection is equal to the diameter of the circumference which divides the sealing surface of the ring into two equal parts. The flexible sealing member is interposed between the ring and plate. The plate is provided with a device for axial pressing of the ring to the plate.

EFFECT: enhanced wear resistance and tightness.

5 dwg

Description

Изобретение относится к запорной и запорно-регулирующей арматуре и может быть использовано для регулирования и перекрытия потоков рабочих сред жидкостей и газов с большим давлением и с высокой температурой в клиновых задвижках и задвижках с параллельными седлами (шиберах).The invention relates to shut-off and shut-off and control valves and can be used to regulate and block the flow of working fluids of liquids and gases with high pressure and high temperature in wedge gate valves and valves with parallel seats (gates).

Известны конструкции клапанов с поршневым приводом (см. “Арматура ядерных энергетических установок” Д.Ф.Гурович и др., Атомиздат, 1978, рис.6.17). Указанные конструкции клапанов имеет существенный недостаток - большой износ уплотнительных поверхностей затвора, что снижает герметичность и ресурс клапанов.Known designs of valves with a piston actuator (see. “Armature of nuclear power plants” D.F. Gurovich et al., Atomizdat, 1978, Fig. 6.17). These valve designs have a significant drawback - a large wear of the sealing surfaces of the shutter, which reduces the tightness and resource of the valves.

Известна конструкция затвора клапана по патенту SU №1828525, который содержит запорный орган и седло, снабженные уплотнительными элементами в виде колец. На торцовой поверхности кольца, соединенного с запорным органом, выполнен контактирующий с ним кольцевой выступ со средним диаметром, равным диаметру окружности, делящей уплотнительную поверхность кольца на две равновеликие по площади части. Кольцо соединено с запорным органом с возможностью самоустановки, а между ними размещен гибкий уплотнительный элемент. Однако данное конструктивное решение не ставит перед собой задачу об устранении износа уплотнительных поверхностей затвора в момент его закрытия или открытия, так как в данной конструкции направление запорного органа совпадает с направлением потока рабочей среды, что устраняет взаимное скольжение уплотнительных поверхностей.A known valve shutter design according to patent SU No. 1828525, which contains a locking member and a seat, equipped with sealing elements in the form of rings. On the end surface of the ring connected to the locking body, an annular protrusion in contact with it is made with an average diameter equal to the diameter of the circle dividing the sealing surface of the ring into two parts of equal size. The ring is connected to the locking body with the possibility of self-installation, and a flexible sealing element is placed between them. However, this constructive solution does not set itself the task of eliminating wear on the sealing surfaces of the shutter at the moment of its closing or opening, since in this design the direction of the locking element coincides with the direction of flow of the working medium, which eliminates the mutual sliding of the sealing surfaces.

Наиболее близким техническим решением является конструкция клиновой задвижки (см. “Технико-аналитический обзор выпускаемой промышленной трубопроводной арматуры”, Москва, Московская посредническая компания, 1992, стр.130).The closest technical solution is the design of the gate valve (see “Technical and analytical review of manufactured industrial pipe fittings”, Moscow, Moscow Intermediary Company, 1992, p. 130).

Данный затвор задвижки содержит корпус с двумя седлами в виде втулок с уплотнительными поверхностями, запорный орган, имеющий две тарелки, установленные в крестовину с двумя тарелкодержателями, и элемент, обеспечивающий самоустановку уплотнительных поверхностей запорного органа и седел корпуса. Направление потока рабочей среды перпендикулярно перемещению затвора задвижки, что вызывает взаимное скольжение уплотнительных поверхностей.This valve shutter comprises a housing with two saddles in the form of bushings with sealing surfaces, a locking member having two plates installed in a cross with two plate holders, and an element for self-installing sealing surfaces of the locking member and the housing seats. The direction of flow of the working medium is perpendicular to the movement of the valve shutter, which causes mutual sliding of the sealing surfaces.

Недостатком прототипа является высокий износ уплотнительных поверхностей затвора задвижки при его закрытии или открытии и невысокая герметичность.The disadvantage of the prototype is the high wear of the sealing surfaces of the valve shutter when it is closed or opened and low tightness.

Задача изобретения - повышение износостойкости уплотнительных поверхностей затвора задвижки при его закрытии или открытии, а также повышение его герметичности.The objective of the invention is to increase the wear resistance of the sealing surfaces of the valve shutter when it is closed or opened, and also to increase its tightness.

Сущность решения технической задачи заключается в том, что в затворе задвижки, содержащей корпус с двумя седлами в виде втулок с уплотнительными поверхностями, запорный орган, имеющий две тарелки, установленные в крестовину с двумя тарелкодержателями, и элемент, обеспечивающий самоустановку уплотнительных поверхностей запорного органа и седел корпуса, тарелка, воспринимающая перепад давления рабочей среды, снабжена кольцом, размещенным на выполненном цилиндрическом пояске тарелки, имеющим с одного торца уплотнительную поверхность и контактирующим другим торцом с тарелкой через кольцевой выступ, выполненный на кольце или тарелке, при этом средний диаметр кольцевого выступа равен диаметру окружности, делящей уплотнительную поверхность кольца на две равновеликие по площади части, а между кольцом и тарелкой размещен гибкий уплотнительный элемент, причем тарелка снабжена устройством, обеспечивающим осевое поджатие кольца к тарелке.The essence of the solution to the technical problem lies in the fact that in the bolt of the valve comprising a housing with two seats in the form of bushings with sealing surfaces, a locking element having two plates installed in a cross with two plate holders, and an element that provides self-installation of the sealing surfaces of the locking element and seats housing, the plate, perceiving the pressure drop of the working medium, is equipped with a ring placed on a cylindrical belt of the plate having a sealing surface from one end and contacting the other end face with a plate through an annular protrusion made on a ring or a plate, the average diameter of the annular protrusion being equal to the diameter of the circle dividing the sealing surface of the ring into two equal parts, and a flexible sealing element is placed between the ring and the plate, and the plate is equipped with a device providing axial compression of the ring to the plate.

В проиллюстрированном примере выполнения изобретения, который приведен на фиг.1, представлен общий вид затвора задвижки; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - вид Б фиг.2; на фиг.4 - общий вид варианта исполнения затвора задвижки для низкотемпературных режимов; на фиг.5 - вид В фиг.4.In the illustrated embodiment of the invention, which is shown in figure 1, presents a General view of the shutter valve; figure 2 is a view a of figure 1; figure 3 is a view B of figure 2; figure 4 is a General view of an embodiment of a shutter valve for low temperature modes; figure 5 is a view In figure 4.

Затвор задвижки состоит из корпуса 1 с седлами в виде втулок 2, 3, запорного органа, выполненного в виде тарелки 4 и тарелки 5, воспринимающей перепад рабочей среды. Тарелки 4, 5 установлены в крестовину 6 и фиксируются тарелкодержателями 7, 8 и элементом 9. В тарелке 5 соосно с посадочной сферической поверхностью 10 выполнен цилиндрический поясок 11 и резьба 12 с гарантированным осевым зазором. Тарелка 5 снабжена кольцом 13, размещенным на цилиндрическом пояске 11. Кольцо 13 имеет с одного торца уплотнительную поверхность, а с другого торца - кольцевой выступ 15. Кольцо 13 установлено на тарелке до упора выступом 15 в тарелку 5 и герметично соединено гибким уплотнительным элементом 16, например, в виде усеченного тора.The shutter valve consists of a housing 1 with seats in the form of bushings 2, 3, a locking element, made in the form of a plate 4 and a plate 5, perceiving the difference in the working environment. The plates 4, 5 are installed in the crosspiece 6 and are fixed by the plate holders 7, 8 and element 9. In the plate 5, a cylindrical belt 11 and a thread 12 with a guaranteed axial clearance are made coaxially with the landing spherical surface 10. The plate 5 is provided with a ring 13 located on the cylindrical belt 11. The ring 13 has a sealing surface at one end and an annular protrusion at the other end 15. The ring 13 is mounted on the plate with a protrusion 15 into the plate 5 and is tightly connected by a flexible sealing element 16, for example, in the form of a truncated torus.

В другом случае кольцевой выступ 15 может быть выполнен не на торце кольца 13, а на тарелке 5.In another case, the annular protrusion 15 can be performed not on the end face of the ring 13, but on the plate 5.

Гибкий уплотнительный элемент 16 может быть выполнен конструктивно иначе, например, в виде резинового кольца (см. фиг.4). Радиальное усилие при трении уплотнительных поверхностей 14 и седла 2 воспринимается цилиндрическим пояском 11, а поджатие выступа 15 кольца 13 к тарелке 5 осуществляется кольцом 17 и крепежом 18.The flexible sealing element 16 can be made structurally different, for example, in the form of a rubber ring (see figure 4). The radial force during friction of the sealing surfaces 14 and the seat 2 is perceived by the cylindrical belt 11, and the protrusion of the protrusion 15 of the ring 13 to the plate 5 is carried out by the ring 17 and the fastener 18.

Резьба 12 с гарантированным осевым зазором, а в другом случае - кольцо 17 с крепежом 18 представляют собой устройство, обеспечивающее осевое поджатие кольца 13 к тарелке 5.The thread 12 with a guaranteed axial clearance, and in another case, the ring 17 with fasteners 18 are a device that provides axial compression of the ring 13 to the plate 5.

Затвор задвижки работает следующим образом.The shutter valve operates as follows.

При работе на закрытие под перепадом давления затвор задвижки воспринимает гидродинамическое усилие потока рабочей среды и прижимается пазами, выполненными в крестовине 6 к шпонкам корпуса 1 задвижки. При приближении затвора к седлам 2, 3 гидродинамическое усилие среды увеличивается и, когда кольцо 13 тарелки 5 касается уплотнительной поверхностью 14 седла 2, происходит переход усилия с пазов крестовины 6 на уплотнительные поверхности кольца 13 и седла 2. Полное усилие от перепада давления рабочей среды воздействует на тарелку 5 и кольцо 13 через кольцевой выступ 15, равномерно распределяя усилие по уплотнительным поверхностям, что не нарушает плоскостности уплотнительной поверхности 14 кольца и седла, и что благоприятно сказывается на износостойкости поверхностей трения. Сила трения двух уплотнительных поверхностей от этого усилия воспринимается цилиндрическим пояском 11, тарелки 5 и сферической поверхностью 10. Тарелка 4 усилием от перепада давления отжимается от седла 3 и контакт их уплотнительных поверхностей наступает только в конце закрытия затвора, когда движение затвора приостанавливается, при этом уплотнительные поверхности седла 3 и тарелки 4 служат больше как направляющие при самоцентрировании клина затвора по клину, образованному седлами корпуса 3. В закрытом положении усилие от перепада давления и составляющей усилия штока действует на тарелку 5 через кольцевой выступ 15, равномерно распределяя усилие по уплотнительным поверхностям 14 кольца 13 и седла 2. Под действием суммарного усилия тарелка 5 прогибается в пределах упругой деформации, передавая усилие на кольцевой выступ 15. Поэтому на кольцо 13 действуют только силы деформации сжатия, не вызывающие нарушение плоскостности уплотнительной поверхности как при движении, так и в статике, а расположение кольцевого выступа 15, у которого средний диаметр окружности делит уплотнительную поверхность 14 кольца 13 на две равновеликие по площади части, обеспечивает равномерные удельные давления на всей уплотнительной поверхности кольца 13 и седла 1. Это благоприятно сказывается на герметичности затвора задвижки в закрытом положении. Деформационные перемещения тарелки 5 относительно выступа 15 кольца 13 воспринимается элементом 16 и резьбовым соединением 12. Под воздействием усилия Р величина зазора f (см. фиг.3) уменьшается, тем самым воздействие усилия на кольцо 13 через резьбу 11 не происходит.When working for closing under a differential pressure, the gate valve senses the hydrodynamic force of the working fluid flow and is pressed by the grooves made in the crosspiece 6 to the keys of the valve body 1. When the shutter approaches the seats 2, 3, the hydrodynamic force of the medium increases and, when the ring 13 of the plate 5 touches the sealing surface 14 of the seat 2, the force transfers from the grooves of the spider 6 to the sealing surfaces of the ring 13 and the seat 2. The full force from the pressure drop of the working medium acts on the plate 5 and the ring 13 through the annular protrusion 15, evenly distributing the force on the sealing surfaces, which does not violate the flatness of the sealing surface 14 of the ring and seat, and which favorably affects the wear toykosti friction surfaces. The friction force of the two sealing surfaces from this effort is perceived by the cylindrical girdle 11, the plate 5 and the spherical surface 10. The plate 4 is pressed by force from the differential pressure from the seat 3 and the contact of their sealing surfaces occurs only at the end of the shutter closure, when the shutter movement stops, while the sealing the surfaces of the saddle 3 and plates 4 serve more as guides in the self-centering of the shutter wedge along the wedge formed by the seats of the housing 3. In the closed position, the force from the differential is pressed The component and the force of the rod acts on the plate 5 through the annular protrusion 15, evenly distributing the force on the sealing surfaces 14 of the ring 13 and the seat 2. Under the action of the total force, the plate 5 bends within the elastic deformation, transmitting the force to the annular protrusion 15. Therefore, the ring 13 only compression deformation forces act, which do not cause a violation of the flatness of the sealing surface both during movement and in statics, and the location of the annular protrusion 15, in which the average diameter of the circle divides the sealing the south surface 14 of the ring 13 into two parts equal in area, provides uniform specific pressures on the entire sealing surface of the ring 13 and the seat 1. This favorably affects the tightness of the valve shutter in the closed position. The deformation movement of the plate 5 relative to the protrusion 15 of the ring 13 is perceived by the element 16 and the threaded connection 12. Under the influence of the force P, the clearance f (see FIG. 3) decreases, thereby the force does not act on the ring 13 through the thread 11.

При открывании затвора под воздействием давления происходит сильное трение между уплотнительными поверхностями кольца 13 и седла 2. Сила трения выше, чем при закрывании затвора. Эта сила воспринимается цилиндрическим пояском 11 и сферической поверхностью тарелки 5. Поскольку плоскостность уплотнительных поверхностей не нарушена, а удельные давления на уплотнительных поверхностях равномерно распределены, то износ уплотнительной поверхности 14 тарелки 13 и уплотнительной поверхности седла 2 при перемещении запорного органа минимальный. При дальнейшем перемещении затвора усилие от перепада рабочей среды перекладывается с уплотнительной поверхности кольца 13 и седла 2 на паз крестовины 6 и шпонку корпуса 1.When the shutter is opened under the influence of pressure, strong friction occurs between the sealing surfaces of the ring 13 and the seat 2. The friction force is higher than when closing the shutter. This force is perceived by the cylindrical girdle 11 and the spherical surface of the plate 5. Since the flatness of the sealing surfaces is not violated, and the specific pressures on the sealing surfaces are evenly distributed, the wear of the sealing surface 14 of the plate 13 and the sealing surface of the seat 2 when moving the locking element is minimal. With further movement of the shutter, the force from the differential of the working medium is transferred from the sealing surface of the ring 13 and the saddle 2 to the groove of the crosspiece 6 and the key of the housing 1.

Работа затвора задвижки, изображенного на фиг.4, аналогична описанному выше, только при нагружении тарелки 5 усилием и ее деформаций, все микроперемещения относительно кольца 13 герметично воспринимаются резиновым кольцом 16, а между кольцом 17 и кольцом 13 по плоскости контакта Г образуется зазор, который позволяет свободно самоустанавливаться уплотнительной поверхности 14 кольца 13 относительно поверхности седла 2 через кольцевой выступ 15.The operation of the shutter shutter shown in Fig. 4 is similar to that described above, only when loading the plate 5 with force and its deformations, all micro-movements relative to the ring 13 are hermetically perceived by the rubber ring 16, and a gap is formed between the ring 17 and the ring 13 along the contact plane Г, which allows you to freely self-install the sealing surface 14 of the ring 13 relative to the surface of the saddle 2 through the annular protrusion 15.

Опытное изготовление предлагаемой конструкции доказало ее эффективность. Предложенная конструкция значительно повысила герметичность работы затвора задвижки, работающего при высоких давлениях рабочей среды, увеличилась долговечность его работы.Experimental manufacturing of the proposed design has proven its effectiveness. The proposed design significantly increased the tightness of the shutter valve, operating at high pressures of the working environment, increased durability.

Claims

A gate valve comprising a housing with two seats in the form of bushings with sealing surfaces and a locking member having two plates installed in a cross with two plate holders, and an element for self-installing sealing surfaces of the locking member and the housing seats, characterized in that the differential plate pressure of the working medium, equipped with a ring placed on a cylindrical plate belt, having a sealing surface from one end and contacting the other with the other end through an annular protrusion made on a ring or a plate, the average diameter of the annular protrusion being equal to the diameter of the circle dividing the sealing surface of the ring into two parts equal in area, and a flexible sealing element is placed between the ring and the plate, and the plate is equipped with an axial compression ring to the plate.