RU2249141C1

RU2249141C1 - Regulating disk valve with relief device

Info

Publication number: RU2249141C1
Application number: RU2003122304/06A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Басаргин (RU); М.Г. Басаргин; Д.Н. Веремеев (RU); Д.Н. Веремеев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Энергомашкорпорация" (ОАО "Энергомашкорпорация")
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-03-27
Also published as: RU2003122304A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: proposed disk valve contains stationary seat with through shaped peripheral ports and central channel installed in housing. Seat is arranged between spool and piston. Spool and piston are nondetachably connected by rod through central hole of seat. Cylinder arranged in housing separates drain and pressure spaces of valve.

EFFECT: improved reliability of valve.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к регулирующей трубопроводной арматуре, и может быть использовано в клапанах дискового типа для регулирования расхода и перекрытия потока жидкой или газообразной среды в различных технологических линиях.The invention relates to mechanical engineering, namely to regulating valves, and can be used in valves of the disk type to control the flow and shut off the flow of liquid or gaseous medium in various production lines.

Надежность работы запорно-регулирующей арматуры на трубопроводах определяет безаварийность, стабильность работы клапанов и влияет на экономические показатели работы технологических линий.The reliability of the shut-off and control valves in the pipelines determines the failure-free, stable operation of the valves and affects the economic performance of the production lines.

Известен разгруженный дисковый клапан, содержащий корпус с седлом, шпиндель, соединенный с плоским поворотным регулирующим элементом, расположенным во входной полости корпуса, и разгрузочное средство, выполненное за одно целое со шпинделем, при этом площадь в поперечном сечении конца шпинделя, воспринимающего входное давление, больше или равна площади регулирующего элемента в поперечном сечении (RU, №2079028 С1, кл. Р 16 К 39/04, oп. 10.05.97 г.).Known unloaded disk valve comprising a housing with a seat, a spindle connected to a flat rotary control element located in the input cavity of the housing, and the unloading means, made in one piece with the spindle, the cross-sectional area of the end of the spindle receiving the input pressure is greater or equal to the area of the regulatory element in cross section (RU, No. 2079028 C1, CL P 16 K 39/04, op. 05/10/97).

Недостатком известного клапана является то, что пропускная способность его напрямую зависит от размеров регулирующего элемента. Это связано с тем, что разгрузочное средство выполнено за одно целое со шпинделем и для обеспечения усилия разгрузки клапана площадь поперечного сечения шпинделя в зоне сальника выбирается не меньше площади поперечного сечения регулирующего элемента, что приводит к значительному повышению нагрузок на опорный узел и, как следствие, к снижению надежности работы клапана. Кроме того, с увеличением размеров шпинделя и регулирующего элемента увеличиваются размеры и масса клапана и, как следствие, увеличивается его материалоемкость.A disadvantage of the known valve is that its throughput directly depends on the size of the control element. This is due to the fact that the unloading means is made in one piece with the spindle and, to ensure the valve unloading force, the spindle cross-sectional area in the gland area is selected not less than the cross-sectional area of the regulating element, which leads to a significant increase in the loads on the support unit and, as a result, to reduce the reliability of the valve. In addition, with the increase in the size of the spindle and the regulating element, the dimensions and mass of the valve increase and, as a result, its material consumption increases.

Известен регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством, содержащий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами и соединенным со шпинделем, закрепленную на корпусе крышку, цилиндр, в котором установлен поршень, неразъемно соединенный с золотником, секторные пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с центральным каналом седла (RU, №2099623 С1, кл. F 16 K 39/04, oп. 20.12.97 г.).Known regulating disk valve with an unloading device, comprising a fixed seat mounted in the housing with pass-through profiled peripheral windows and a central channel in contact with a spool made with cutouts and connected to the spindle, a cover fixed to the housing, a cylinder in which a piston is mounted, which is inseparably connected to spool, sector grooves on the sealing surface of the spool, forming together with the surface of the seat an intermediate chamber in communication with the Central channel of the seat (R U, No. 2099623 C1, CL F 16 K 39/04, op. 20.12.97).

Однако жесткое соединение цилиндра в крышке и расположение в нем поршня, неразъемно соединенного с золотником, расположенного перпендикулярно к поверхности седла, связано с технологическими проблемами по обеспечению их соосности и перпендикулярности. Как правило, поршень заклинивает в цилиндре или золотник стоит с перекосом к поверхности седла. Невозможно обеспечить одновременно вертикальное перемещение поршня в цилиндре для создания разгрузки и поворота золотника в горизонтальной плоскости с одновременным обеспечением герметичности поверхностей, расположенных на разных элементах, что приводит к повышенным протечкам между золотником и седлом, снижает работоспособность и надежность клапана.However, the rigid connection of the cylinder in the cap and the location of the piston in it, one-piece connected to the spool, located perpendicular to the surface of the saddle, is associated with technological problems to ensure their alignment and perpendicularity. As a rule, the piston sticks in the cylinder or the spool is skewed to the surface of the seat. It is impossible to simultaneously provide vertical movement of the piston in the cylinder to create unloading and rotation of the spool in a horizontal plane while simultaneously ensuring the tightness of surfaces located on different elements, which leads to increased leakage between the spool and the seat, and reduces the valve's working capacity and reliability.

В процессе регулирования возможен подъем или отрыв золотника от седла под действием давления со стороны сливной полости или попадания механических примесей, что приводит к прекращению регулирования и разгерметизации клапана.In the process of regulation, lifting or tearing the spool from the seat is possible under the influence of pressure from the discharge cavity or ingress of mechanical impurities, which leads to the cessation of regulation and depressurization of the valve.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности клапана за счет более рациональной его конструкции.The problem to which this invention is directed, is to increase the reliability of the valve due to its more rational design.

Для достижения указанного технического результата в регулирующем дисковом клапане с разгрузочным устройством, содержащем установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами и соединенным со шпинделем, закрепленную на корпусе крышку, цилиндр, в котором установлен поршень, неразъемно соединенный с золотником, секторные пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с центральным каналом седла, дополнительно седло расположено между золотником и поршнем, неразъемно соединенных через центральное отверстие седла посредством штока, при этом цилиндр расположен в корпусе и разделяет сливную и напорную полости клапана.To achieve the indicated technical result, in a control disk valve with an unloading device containing a fixed seat installed in the housing with through-pass profiled peripheral windows and a central channel in contact with a spool made with cutouts and connected to the spindle, a cover fixed to the housing, a cylinder in which a piston inseparably connected to the spool, sector grooves on the sealing surface of the spool, forming together with the surface of the saddle an intermediate cam In addition to the valve connected to the central channel of the seat, the seat is additionally located between the valve and the piston, which are inseparably connected through the central hole of the seat by means of a rod, while the cylinder is located in the housing and separates the drain and pressure cavities of the valve.

Отличительными признаками предлагаемого регулирующего клапана от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что седло расположено между золотником и поршнем, неразъемно соединенных через центральное отверстие седла посредством штока, при этом цилиндр расположен в корпусе и разделяет сливную и напорную полости клапана.Distinctive features of the proposed control valve from the above known, closest to it, is that the seat is located between the spool and the piston, one-piece connected through the Central hole of the seat through the stem, while the cylinder is located in the housing and separates the drain and pressure cavity of the valve.

Размещение цилиндра в корпусе клапана, прямое сообщение напорной и сливной полостей с цилиндром упрощает технологию изготовления и ремонта клапана, повышает точность, так как поршень и седло находятся в одной детали, что увеличивает срок службы клапана и его надежность.Placing the cylinder in the valve body, direct communication of the pressure and drain cavities with the cylinder simplifies the valve manufacturing and repair technology, improves accuracy, as the piston and seat are in the same part, which increases the valve service life and reliability.

Расположение седла между золотником и поршнем позволяет разместить цилиндр в корпусе и тем самым обеспечить разгрузку золотника с помощью поршня, расположенного в этом цилиндре, что повышает надежность клапана.The location of the seat between the spool and the piston allows you to place the cylinder in the housing and thereby provide unloading of the spool using a piston located in this cylinder, which increases the reliability of the valve.

Неразъемное соединение золотника и поршня посредством штока позволяет создать жесткую конструкцию и обеспечить плотное прилегание золотника к седлу и свободное перемещение поршня в цилиндре без заеданий и перекосов за счет нахождения поршня и седла в одной детали-корпусе, что повышает также надежность клапана.The inextricable connection of the spool and piston by means of the rod allows you to create a rigid structure and ensure a tight fit of the spool to the seat and free movement of the piston in the cylinder without jamming and distortions due to the piston and seat being in the same body part, which also increases the reliability of the valve.

Наличие полостей, образованных поршнем и цилиндром, и соединение их с напорной и сливной полостями клапана позволяет создать разгрузку золотника за счет перепада давления между напорной и сливной полостями.The presence of cavities formed by the piston and cylinder, and their connection with the pressure and drain cavities of the valve allows you to create a discharge valve due to the pressure difference between the pressure and drain cavities.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен описываемый регулирующий клапан с разгрузочным устройством;figure 1 shows the described control valve with a discharge device;

на фиг.2 - вид золотника с седлом в открытом и закрытом положении.figure 2 is a view of the valve with a seat in the open and closed position.

Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством содержит корпус 1 (см. фиг.1), напорную 2 и сливную 3 полости, седло 4, поворотный золотник 5 с вырезами (см. фиг.2). Седло 4 снабжено профилированными окнами 6 (см. фиг.2) для прохождения регулируемой среды, и каналом 7. Окна 6 седла 4 и вырезы на золотнике 5 при их совмещении сообщают напорную 2 и сливную 3 полости корпуса 1. Золотник 5 жестко соединен с поршнем 8 при помощи штока 9. Поршень 8 расположен в отверстии 10 цилиндра 11, составляющим с корпусом 1 одно целое. Полость 12, образованная поверхностью цилиндра и нижней поверхностью поршня, соединена с напорной полостью 2. Полость 13, образованная поверхностью цилиндра и верхней поверхностью поршня, соединена со сливной полостью 3. Золотник 5 неразъемно соединен посредством муфты 14 со шпинделем 15, установленным в крышке 16 и проходящим через ее центральное отверстие. Шпиндель 15 служит для передачи крутящего момента от привода (не показан) к золотнику 5 в процессе регулирования. Площадь поперечного сечения поршня 8 для обеспечения усилия разгрузки выбирается из расчета, чтобы усилие разгрузки, создаваемое разностью давления среды между полостями клапана, не превышало усилия прижатия золотника 5. Между поверхностями седла 4 и золотника 5 образована промежуточная камера 17. Канал 7 седла 4 соединяет промежуточную камеру 17 со сливной полостью 3.The control disk valve with the unloading device comprises a housing 1 (see FIG. 1), a pressure head 2 and a drain 3 cavity, a seat 4, a rotary valve 5 with cutouts (see FIG. 2). The saddle 4 is equipped with profiled windows 6 (see FIG. 2) for passage of the controlled medium, and a channel 7. The windows 6 of the saddle 4 and the cutouts on the spool 5, when combined, provide pressure 2 and drain 3 cavities of the housing 1. The spool 5 is rigidly connected to the piston 8 using the rod 9. The piston 8 is located in the hole 10 of the cylinder 11, which is integral with the housing 1. The cavity 12 formed by the surface of the cylinder and the lower surface of the piston is connected to the pressure chamber 2. The cavity 13 formed by the surface of the cylinder and the upper surface of the piston is connected to the drain cavity 3. The spool 5 is inseparably connected by means of the coupling 14 to the spindle 15 mounted in the cover 16 and passing through its central hole. The spindle 15 is used to transmit torque from a drive (not shown) to the spool 5 during regulation. The cross-sectional area of the piston 8 to ensure the unloading force is selected from the calculation so that the unloading force created by the differential pressure of the medium between the valve cavities does not exceed the pressing force of the spool 5. An intermediate chamber 17 is formed between the surfaces of the seat 4 and the spool 5. A channel 7 of the saddle 4 connects the intermediate chamber 17 with a drain cavity 3.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

В положении “закрыто” (см. фиг.2) золотником 5 перекрыты окна 6 седла 4. Золотник прижат к седлу давлением P₁ рабочей среды полости 2. Давление рабочей среды в промежуточной камере 17 равно давлению Р₂ в сливной полости 3. Рабочая среда не поступает в сливную полость. Клапан закрыт. Разность давлений (P₁-P₂) в напорной полости 2 и сливной полости 3, умноженная на разность активной площади золотника 5 и площади поршня 8, создают силу, прижимающую золотник к седлу 4, и обеспечивают разгрузку золотника.In the “closed” position (see FIG. 2), the spool 5 covers the windows 6 of the seat 4. The spool is pressed against the seat by the pressure P _{1 of the} working medium of the cavity 2. The pressure of the working medium in the intermediate chamber 17 is equal to the pressure P ₂ in the drain cavity 3. The working medium does not enter the drainage cavity. The valve is closed. The pressure difference (P ₁ -P ₂ ) in the pressure cavity 2 and the drain cavity 3, multiplied by the difference between the active area of the spool 5 and the area of the piston 8, create a force that presses the spool to the seat 4, and provide unloading of the spool.

Для приведения клапана в положение “открыто” привод вращает шпиндель 15 и соединенный неразъемно с ним посредством муфты 14 золотник 5 таким образом, что вырезы золотника 5 совмещаются с окнами 6 седла 4, образуя сквозной проход. Напорная полость 2 соединяется со сливной полостью 3. Рабочая среда под давлением P₁ из напорной полости 2 корпуса 1 поступает через образовавшиеся окна в сливную полость 3. Вращением шпинделя 15 изменяют угол поворота золотника 5. Золотник 5, вращаясь, постепенно открывает окна 6 седла 4. Полное открытие клапана достигается при полном совмещении окон 6 с вырезами золотника 5. Таким образом, поворотом золотника регулируют площадь проходного сечения перекрываемых окон.To bring the valve to the “open” position, the actuator rotates the spindle 15 and the spool 5 connected inseparably with it via the clutch 14 so that the cut-outs of the spool 5 are aligned with the windows 6 of the seat 4, forming a through passage. The pressure cavity 2 is connected to the drain cavity 3. The pressure medium P ₁ from the pressure cavity 2 of the housing 1 enters the drain cavity 3 through the formed windows. By changing the spindle 15, the angle of rotation of the slide valve 5 is changed. Full opening of the valve is achieved when the windows 6 are fully aligned with the slots of the spool 5. Thus, by turning the spool, the passage area of the windows being blocked is controlled.

Для закрытия клапана перекрытие окон 6 седла 4 происходит в обратной последовательности. Вращением шпинделя 15 поворачивают золотник 5 таким образом, чтобы он расположился над окнами 6 седла 4.To close the valve, the closing of the windows 6 of the seat 4 occurs in the reverse order. By rotating the spindle 15, turn the spool 5 so that it is located above the windows 6 of the saddle 4.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения разгрузочного устройства, изобретение позволяет повысить надежность и стабильность работы клапана, технологичность его изготовления, увеличить срок службы и получить экономический эффект за счет снижения эксплуатационных расходов по замене изношенных деталей, сохранить габаритные размеры и массу устройства.Thus, due to the peculiarities of the discharge device, the invention improves the reliability and stability of the valve, the manufacturability of its manufacture, increases the service life and economic benefits by reducing operating costs for replacing worn parts, to save the overall dimensions and weight of the device.

Claims

A control disk valve with an unloading device, comprising a fixed seat installed in the housing with pass-through profiled peripheral windows and a central channel in contact with a spool made with cutouts and connected to the spindle, a cover fixed to the body, a cylinder in which a piston is installed, which is inseparably connected to the spool , sector grooves on the sealing surface of the spool, forming together with the surface of the saddle an intermediate chamber in communication with the central channel of the seat, The fact that the saddle is located between the valve and the piston, are inseparably connected through the central hole of the saddle by means of a rod, while the cylinder is located in the housing and separates the drain and pressure cavities of the valve.