RU2285853C1

RU2285853C1 - Valve

Info

Publication number: RU2285853C1
Application number: RU2005103305/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Гусев (RU); Игорь Александрович Гусев; ев Андрей Михайлович Повал (RU); Андрей Михайлович Поваляев
Original assignee: Андреев Александр Павлович; Бурмистров Борис Владимирович; Игорь Александрович Гусев; Ермолаев Владимир Викторович
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-10-20
Also published as: RU2005103305A

Abstract

FIELD: valving.

SUBSTANCE: valve comprises housing with inlet and outlet passages connected with the space that receives the unit for control of supplying fluid for permitting communication of the inlet passage with the outlet passage. The unit for control of supplying fluid is made of a base member provided with two inlet ports and one outlet port connected with the outlet passage. The inlet ports of the base member receive seats. The working surfaces of the seat are oriented in the same direction. The valve is also provided with the first and second slide valves that are provided with space open in the direction of the seat, are mounted for permitting cooperation with the seats, and are kinematically interconnected. The first slide valve is connected with the control unit and is mounted outside of the base member. The second slide valve is mounted inside the member. The area of the cross-section of the space of the first slide valve is greater that that of the space of the second slide valve.

EFFECT: simplified structure and enhanced reliability.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к конструкции поворотного разгруженного клапана с несколькими седлами, и может быть использовано в качестве запорно-дроссельных регуляторов на тепловых электростанциях ТЭС, ТЭЦ и ГРЭС для регулирования подачи воды в пусковых и переходных режимах.The invention relates to valve engineering, in particular to the design of a rotary unloaded valve with several seats, and can be used as shut-off and throttle regulators in thermal power plants of thermal power plants, thermal power plants and state district power plants to control the water supply in starting and transient conditions.

Известен клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в нем седло (см. SU 368437 A, F 16 К 1/54, опубл. 26.01.1973).A known valve containing a housing with inlet and outlet nozzles, a saddle installed in it (see SU 368437 A, F 16 K 1/54, publ. 26.01.1973).

Недостатком известной конструкции является то, что она не позволяет в достаточной степени дросселировать поток рабочей среды.A disadvantage of the known design is that it does not sufficiently throttle the flow of the working medium.

Известен также клапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами, сообщенными с полостью, в которой расположен узел регулирования подачи рабочей среды с возможностью сообщения входного канала с выходным. Упоимянутый узел представляет собой установленный в корпусе двухступенчатый золотник, на торце седла которого выполнена уплотнительная поверхность первой запорной ступени золотника, причем в проходном отверстии седла выполнена цилиндрическая уплотнительная поверхность второй дроссельной ступени золотника, при этом запорная ступень золотника соединена с приводным штоком, свободный торец этой ступени снабжен цилиндрическим хвостовиком, по образующей которого выполнены перепускные пазы и диаметр которого равен диаметру проходного отверстия седла, а в выходном патрубке установлено дроссельное устройство (DE 3744424 А1, F 16 К 47/08, опубл. 13.07.1989).Also known is a valve comprising a housing with inlet and outlet channels in communication with a cavity in which a control unit for supplying a working medium is located with the possibility of communicating the input channel with the output. The said assembly is a two-stage spool installed in the housing, at the end of the seat of which there is a sealing surface of the first shutoff stage of the spool, with a cylindrical sealing surface of the second throttle stage of the spool made in the passage hole of the seat, while the shutter stage of the spool is connected to the drive rod, the free end of this stage equipped with a cylindrical shank, along the generatrix of which bypass grooves are made and whose diameter is equal to the diameter of the passage openings of the saddle, and in the outlet the throttle device is installed (DE 3744424 A1, F 16 K 47/08, publ. 07/13/1989).

Недостатком известного клапана является сложность конструкции, недостаточная надежность и долговечность работы, а также невысокая ремонтопригодность.A disadvantage of the known valve is the design complexity, lack of reliability and durability, as well as low maintainability.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции клапана при одновременном повышении качества запирания клапана, его надежности и увеличении срока эксплуатации, не снижая при этом точности дросселирования рабочей среды. Другой задачей является обеспечение ремонтопригодности и улучшение условий эксплуатации, а также уменьшение массогабаритных характеристик.The problem to which the present invention is directed, is to simplify the design of the valve while improving the quality of locking the valve, its reliability and increase the service life, without reducing the accuracy of throttling of the working medium. Another task is to ensure maintainability and improve operating conditions, as well as reducing weight and size characteristics.

Технический результат заключается в выполнении запорно-дроссельного устройства в виде простых по конструкции, но надежных в работе конструктивных элементов клапана - золотников, непосредственно связанных между собой тягой, располагаемой внутри корпусной детали на выходе рабочей среды, а также в выполнении седел с различными проходными сечениями, позволяющими перераспределять нагрузки на детали клапана в процессе изменения расхода рабочей среды.The technical result consists in the implementation of a locking-throttle device in the form of simple in design, but reliable in operation, valve structural elements - spools, directly connected by a thrust located inside the body part at the outlet of the working medium, as well as in making saddles with different passage sections, allowing to redistribute the load on the valve parts in the process of changing the flow rate of the working medium.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане, содержащем корпус с входным и выходным каналами, сообщенными с полостью, в которой расположен узел регулирования подачи рабочей среды с возможностью сообщения входного канала с выходным, узел регулирования подачи рабочей среды представляет собой корпусную деталь с двумя входными отверстиями и одним выходным отверстием, сообщенным с выходным каналом, во входных отверстиях корпусной детали установлены седла, ориентированные рабочими поверхностями в одну сторону, два золотника - первый и второй, выполненные с полостью, открытой в сторону седла и сообщенной с полостью корпусной детали, и установленные с возможностью взаимодействия с седлами и кинематически связанные между собой, первый золотник связан с органом управления и расположен снаружи корпусной детали, а второй золотник размещен внутри корпусной детали, при этом площадь поперечного сечения полости первого золотника больше площади поперечного сечения полости второго золотника.The specified technical result is achieved by the fact that in the known valve comprising a housing with inlet and outlet channels in communication with a cavity in which the control unit for supplying the working medium is located with the possibility of communicating the input channel with the output, the control unit for supplying the working medium is a body part with two the inlets and one outlet in communication with the outlet channel, in the inlet openings of the body part are installed saddles oriented by the working surfaces in one direction, two spools - the first and second, made with a cavity open towards the saddle and communicated with the cavity of the body part, and installed with the possibility of interaction with the saddles and kinematically connected with each other, the first spool is connected to the control body and located outside the body part, and the second spool placed inside the body part, while the cross-sectional area of the cavity of the first spool is larger than the cross-sectional area of the cavity of the second spool.

Возможны и другие варианты выполнения клапана, в соответствии с которыми необходимо, чтобы:Other valve embodiments are possible, according to which it is necessary that:

- входные отверстия корпусной детали были расположены соосно, а золотники были соединены тягой;- the inlet openings of the body part were aligned, and the spools were connected by a thrust;

- седла были выполнены с фигурными отверстиями,- saddles were made with curly holes,

- первый золотник был связан с органом управления посредством электрического привода;- the first spool was connected to the control by means of an electric drive;

- полости золотников были сообщены с выходным каналом.- the spool cavities were communicated with the output channel.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, определяемого применением простых по конструкции, но надежных в работе конструктивных элементов клапана - золотников, седел, корпусной детали, тяги и т.п., их взаимным расположением в узле, а именно наличием жесткой связи между золотниками, один из которых расположен к полости корпуса клапана, а второй - внутри корпусной детали на выходе рабочей среды, а также выполнением золотников с полостями для создания разрежения, имеющими различные площади поперечных сечений, позволяющие перераспределять контактные напряжения между деталями узла регулирования рабочей среды в процессе изменения расхода рабочей среды.These signs are essential and interconnected causally with the formation of a combination of essential signs sufficient to achieve a technical result, determined by the use of simple in design, but reliable in the operation of the valve structural elements - spools, seats, body parts, traction, etc. ., their relative location in the assembly, namely, the presence of a rigid connection between the spools, one of which is located to the cavity of the valve body, and the second inside the body part on the course of the working medium, as well as the execution of spools with cavities to create a vacuum having different cross-sectional areas, allowing redistributing contact stresses between the parts of the working medium control unit in the process of changing the working medium flow rate.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг.1 изображен продольный разрез клапана,figure 1 shows a longitudinal section of a valve,

на фиг.2 - варианты выполнения узла регулирования в режиме "открыто",figure 2 - embodiments of the control unit in the open mode,

на фиг.3 - сечение узла регулирования в режиме "закрыто", которое расположено в плоскости, не проходящей через отверстие 10 седла 8.figure 3 is a cross section of the control unit in the "closed" mode, which is located in a plane not passing through the hole 10 of the saddle 8.

Клапан (фиг.1, 2, 3) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, сообщенными между собой посредством узла регулирования рабочей среды, который расположен в полости 4 корпуса 1. Узел регулирования подачи рабочей среды представляет собой корпусную деталь 5, например, в виде гильзы с двумя входными отверстиями и одним выходным отверстием 6 с возможностью сообщения входного канала 2 с выходным каналом 3. Во входных отверстиях корпусной детали 5 установлены седла 7 и 8, ориентированные своими рабочими поверхностями в одну сторону и выполненные с фигурными отверстиями 9 и 10. Узел регулирования рабочей среды имеет два золотника - первый 11 и второй 12, выполненные каждый с полостью 13 и 14 соответственно, открытыми в сторону седел 7 и 8.The valve (1, 2, 3) comprises a housing 1 with an input 2 and an output 3 channels, interconnected by a medium control unit, which is located in the cavity 4 of the housing 1. The medium control unit is a body part 5, for example , in the form of a sleeve with two inlet openings and one outlet 6 with the possibility of communication of the input channel 2 with the output channel 3. In the inlet openings of the body part 5 are installed saddles 7 and 8, oriented by their working surfaces in one direction and made figured holes 9 and 10. Node regulation working medium spool has two - the first 11 and second 12, each formed with a cavity 13 and 14 respectively open towards the saddle 7 and 8.

Золотники 11, 12 кинематически связаны между собой, в частности, при помощи тяги 15 и установлены в корпусной детали 5 с возможностью взаимодействия с седлами 7 и 8. Первый золотник 11 связан с органом управления 16 посредством штока 17 и расположен снаружи корпусной детали 5 в полости корпуса 1, а второй золотник 12 размещен внутри корпусной детали 5, т.е. на первый золотник 11 действует давление рабочей среды входящего потока сверху, а на второй золотник 12 - давление рабочей среды входящего потока снизу.The spools 11, 12 are kinematically connected to each other, in particular, by means of a rod 15 and are installed in the body part 5 with the possibility of interaction with the seats 7 and 8. The first spool 11 is connected to the control element 16 through the rod 17 and is located outside the body part 5 in the cavity the housing 1, and the second spool 12 is placed inside the housing part 5, i.e. on the first spool 11, the pressure of the working medium of the incoming stream from above acts, and on the second spool 12, the pressure of the working medium of the incoming stream from below.

Орган управления 16, кинематически связанный с золотниками 11 и 12, обеспечивает поворот золотников 11 и 12 относительно продольной оси и регулирование подачи рабочей среды путем изменения проходного сечения седел 7 и 8.The control 16, kinematically connected with the spools 11 and 12, provides rotation of the spools 11 and 12 relative to the longitudinal axis and regulates the flow of the working medium by changing the flow area of the seats 7 and 8.

С целью обеспечения изменения контактных напряжений в системе "седло-золотник" (фиг.2) площадь поперечного сечения полости 13 первого золотника 11 выполнена больше, чем площадь поперечного сечения полости 14 второго золотника 12. Такое решение позволило за счет противоположно направленных векторов давлений рабочей среды на золотники 11 и 12 и разности сечений разгрузить их, т.е. уменьшить контактные напряжения между седлом и золотником, что особенно важно в режиме дросселирования рабочей среды, а именно при небольших величинах проходных сечений в узле регулирования рабочей среды.In order to ensure a change in contact stresses in the saddle-spool system (Fig. 2), the cross-sectional area of the cavity 13 of the first spool 11 is made larger than the cross-sectional area of the cavity 14 of the second spool 12. This solution is possible due to oppositely directed pressure vectors of the working medium on the spools 11 and 12 and the differences of the sections to unload them, i.e. to reduce contact stresses between the seat and the slide valve, which is especially important in the throttling mode of the working medium, namely with small values of the flow cross sections in the control unit of the working medium.

На фиг.1 представлен вариант, согласно которому входные отверстия корпусной детали 5 расположены соосно, а золотники 11 и 12 соединены тягой 15. Возможно и несоосное расположение упомянутых отверстий, при этом главное обеспечить условие ориентации седел в одном направлении.Figure 1 shows a variant according to which the inlet openings of the body part 5 are aligned and the spools 11 and 12 are connected by a rod 15. It is possible that the openings mentioned are not aligned, the main thing being to ensure that the seats are oriented in one direction.

С целью расширения диапазона регулирования целесообразно седла 7 и 8 выполнять с фигурными отверстиями 9 и 10, а также съемными, т.е. быстро заменяемыми, задавая тем самым различные зависимости изменения расхода рабочей среды.In order to expand the control range, it is advisable to carry saddles 7 and 8 with curly holes 9 and 10, as well as removable, i.e. quickly replaceable, thereby setting various dependences of the change in the flow rate of the working medium.

Согласно изобретению конструкция клапана позволяет также обеспечить гашение энергии рабочей среды на выходе из клапана, находящейся, в частности, под высоким давлением в пределах 9,8 МПа и температурой порядка 150°С, и выравнивать поток рабочей среды на выходе.According to the invention, the valve design also makes it possible to quench the energy of the working medium at the outlet of the valve, which is, in particular, under high pressure in the range of 9.8 MPa and a temperature of about 150 ° C, and to even out the flow of the working medium at the outlet.

Устройство функционирует следующим образом.The device operates as follows.

При повороте органа управления 16 (фиг.1) в диапазоне от 0° до 90° посредством, например, электрического привода 18 происходит поворот двух золотников 11 и 12, соответственно на фиг.1 верхнего и нижнего, и открытие профильных отверстий 9 и 10 соответственно в верхнем седле 7 и нижнем седле 8.When the control body 16 (Fig. 1) is rotated in the range from 0 ° to 90 ° by means of, for example, an electric drive 18, two spools 11 and 12 are rotated, respectively in Fig. 1, upper and lower, and opening of profile holes 9 and 10, respectively in the upper saddle 7 and the lower saddle 8.

Регулирование осуществляется за счет изменений площадей проходных сечений отверстий 9 и 10 в седлах 7 и 8.Regulation is carried out due to changes in the areas of the bore holes 9 and 10 in the saddles 7 and 8.

На первом этапе - когда отверстия 9, 10 перекрыты золотниками 11 и 12, контактные напряжения и плотность затворов в системах "седло-золотник" одинаковые, поскольку детали клапана находятся под действием сил давления рабочей среды на входе в клапан. При этом плотность затвора в закрытом состоянии (фиг.3) увеличена за счет сообщения полостей 13 и 14 с внутренним пространством корпусной детали 5, сообщенным каналами 19 с выходным каналом 3 с возможностью создания разрежения.At the first stage, when the openings 9, 10 are blocked by spools 11 and 12, the contact voltages and gate densities in the saddle-spool systems are the same, since the valve parts are under the action of pressure forces of the working medium at the valve inlet. At the same time, the shutter density in the closed state (Fig. 3) is increased due to the communication of the cavities 13 and 14 with the internal space of the body part 5 communicated by the channels 19 to the output channel 3 with the possibility of creating a vacuum.

На начальном этапе открытия отверстий 9 и 10 рабочая среда, попадая в полости 13 и 14, оказывает давление на золотники 11 и 12 в сторону "отжатая" их от рабочей поверхности седел 7 и 8, при этом величина этих сил определяется разностью площадей поперечных сечений полостей 13 и 14, а поскольку золотники 11, 12 жестко соединены между собой тягой 15, разгрузка происходить в обеих системах "седло-золотник".At the initial stage of opening holes 9 and 10, the working medium, entering the cavities 13 and 14, exerts pressure on the spools 11 and 12 in the direction of “squeezing” them from the working surface of the seats 7 and 8, while the magnitude of these forces is determined by the difference in the cross-sectional areas of the cavities 13 and 14, and since the spools 11, 12 are rigidly interconnected by a thrust 15, unloading takes place in both saddle-spool systems.

Такое решение позволяет, используя относительно простые по конструкции детали клапана - седло, золотник, гильза, тяга и др., уменьшить контактные напряжения между седлом и золотником, что особенно важно в режиме дросселирования рабочей среды.This solution allows, using relatively simple in design valve parts - seat, spool, sleeve, rod, etc., to reduce contact stress between the seat and spool, which is especially important in the throttling mode of the working medium.

Необходимое давление на поверхностях контактирования золотников с седлами обеспечивается соответствующей разностью площадей поперечных сечений полостей 13 и 14 и определяется эксплуатационными условиями функционирования клапана, давлением рабочей среды, ее агрессивностью, температурой, материалом и т.п. Кроме этого, количественное значение разности площадей этих сечений определяется из условия плотности затвора и допустимых, например, по материалу контактных напряжений.The necessary pressure on the contact surfaces of the slide valves with the seats is ensured by the corresponding difference in the cross-sectional areas of the cavities 13 and 14 and is determined by the operating conditions of the valve, the pressure of the working medium, its aggressiveness, temperature, material, etc. In addition, the quantitative value of the difference in the area of these sections is determined from the condition of the gate density and allowable, for example, by the material of contact stresses.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.The invention meets the condition of patentability "industrial applicability", since its implementation is possible using existing means of production using known technological operations.

Claims

1. A valve comprising a housing with inlet and outlet channels in communication with a cavity in which a control unit for supplying a working medium is located with the possibility of communicating an input channel with an outlet, characterized in that the control unit for supplying a working medium is a body part with two inlets and one outlet, in communication with the outlet channel, in the inlet openings of the body part are installed saddles oriented by the working surfaces in one direction, two spools - the first and second, are made with a cavity open towards the saddle and installed with the possibility of interaction with the saddles and kinematically connected with each other, the first spool is connected to the control element and is located outside the body part, and the second spool is placed inside the body part, while the cross-sectional area of the cavity of the first spool is larger the cross-sectional area of the cavity of the second spool.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the inlet openings of the body part are aligned and the spools are connected by a thrust.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the seats are made with curly holes.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the first spool is connected to the control by means of an electric actuator.

5. The valve according to claim 1, characterized in that the cavity of the spools are in communication with the output channel.