RU2289745C1

RU2289745C1 - Three-way control distributing valve

Info

Publication number: RU2289745C1
Application number: RU2005136024/06A
Authority: RU
Inventors: Петр Васильевич Малина (RU); Петр Васильевич Малина; Артур Жанович Смаков (RU); Артур Жанович Смаков
Original assignee: Петр Васильевич Малина; Артур Жанович Смаков
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2006-12-20

Abstract

FIELD: valving.

SUBSTANCE: valve comprises sectional housing with inlet and outlet branch pipes mounted from its both sides, seat, and valving member with control mechanism that provide reciprocation of the valving member. The sectional housing has one outlet branch pipe, seat with inner ring surface, and inlet branch pipe that is connected from one side by means of a flange. From the other side, the first housing is connected with the second housing through the insert. The second housing has the other outlet branch pipe, dummy seat with inner ring surface, and cantilever for control. The insert is made of a ring with side longitudinal grooves. The ring receives the cylindrical valving member with outer face sections and is sealed from both sides by means of seals. The outer surface of the cylindrical valving member is provided with grooves for receiving the half-axles. The half-axles are interconnected through the levers with the control mechanism. The control mechanism causes the cylindrical valving member to move from one end position to the other for permitting pressure-tight contact between the surface of the appropriate seat and one of the face sections of the cylindrical calving member when it is in one of the end positions.

EFFECT: enhanced reliability and reduced power consumption.

4 cl, 5 dwg

Description

Устройство относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления и регулирования потоком рабочей среды в трубопроводных магистралях различного назначения, преимущественно при высоком давлении и при больших расходах рабочей среды.The device relates to valves and is intended to control and regulate the flow of the working medium in the pipelines for various purposes, mainly at high pressure and at high flow rates of the working medium.

В магистральных трубопроводах существующие распределители разделяются по конструкции запорного элемента золотниковые, крановые и клапанные.In main pipelines, existing distributors are divided by the design of the shut-off element, spool, tap and valve.

Золотниковые распределители работают при больших давлениях и расходах, но для таких распределителей характерно наличие утечек через диаметральный зазор между кольцевой расточкой корпуса и поясками золотника.Spool valves operate at high pressures and costs, but these valves are characterized by leaks through the diametrical gap between the annular bore of the housing and the spool belts.

Крановые распределители применяются в основном при небольших давлениях и расходах, запорным элементом у них служит конический или шаровой кран, который поворачивается в корпусе с уплотнениями вокруг оси. Недостаток - при больших давлениях возникают большие силы трения при открытии и закрытии крана.Crane valves are used mainly at low pressures and costs, the shutoff element is a conical or ball valve, which rotates in a housing with seals around the axis. The disadvantage is that at high pressures, large friction forces arise when opening and closing the crane.

Клапанные распределители применяют в быстроразъемных соединениях трубопроводов и рукавов, а также в гидрозамках. Конструктивно запорным элементом у них является шар или конус. В сравнении с другими распределителями клапанные имеют более высокую герметичность, но имеют тот же недостаток что и другие - при увеличении давления и расхода требуются большие усилия при переключении и регулировании рабочего потока (К.М.Холин, О.Ф.Никитин. Основы гидравлики и объемные гидроприводы. М.: Машиностроение, 1989 г., стр.99-104).Valve dispensers are used in quick disconnect connections of pipelines and hoses, as well as in hydraulic locks. Structurally, the locking element is a ball or cone. Compared with other valves, valve valves have higher tightness, but have the same drawback as others - with increasing pressure and flow rate, great efforts are required when switching and regulating the working flow (K.M. Kholin, O.F. Nikitin. Fundamentals of hydraulics and volumetric hydraulic drives. M.: Engineering, 1989, pp. 99-104).

Известен клапан (Патент РФ №2159857 от 27.11.2000 г.) золотникового типа, содержащий цилиндрический запорный элемент, перекрывающий выходные отверстия. В указанной конструкции клапана не требуется приложения значительных механических усилий при отпирании и запирании клапана.Known valve (RF Patent No. 2159857 from 11/27/2000) of the spool type, containing a cylindrical locking element that overlaps the outlet. In this valve design, no significant mechanical effort is required when unlocking and locking the valve.

Недостатком данной конструкции является невозможность обеспечения полной герметичности клапана в закрытом положении, кроме того, герметичность клапана значительно снижается при ухудшении качества обработки сопрягающихся элементов клапана.The disadvantage of this design is the inability to ensure complete tightness of the valve in the closed position, in addition, the tightness of the valve is significantly reduced when the quality of processing of the mating elements of the valve is impaired.

Известен распределительный клапан (Патент Германии №4309409, F 16 К 11/00, 1997 г.), содержащий корпус с входным и выходными отверстиями, седло клапана, запорный элемент и привод, обеспечивающий возможность осевого перемещения запорного элемента.Known distribution valve (German Patent No. 4309409, F 16 To 11/00, 1997), comprising a housing with inlet and outlet openings, a valve seat, a locking element and an actuator that allows axial movement of the locking element.

Недостатком указанного распределительного клапана является необходимость приложения к запорному элементу значительной силы при отпирании и запирании клапаном выходных отверстий, так как силы, приложенные к запорному элементу, сформированные давлением рабочей среды, в известной конструкции не уравновешены.The disadvantage of this control valve is the need for a considerable force to be applied to the shut-off element when the valve opens and closes the outlet openings, since the forces applied to the shut-off element formed by the pressure of the working medium are not balanced in the known construction.

Известен распределительный клапан (Патент Великобритании №2076116 А, F 16 К 11/04, 1981 г.), содержащий корпус с входным и выходными отверстиями, два кольцевых седла, зафиксированных фланцами по торцам корпуса, два клапана с кольцевыми уплотнениями на подвижном штоке и составную втулку с уплотнениями.Known distribution valve (UK Patent No. 2076116 A, F 16 K 11/04, 1981), comprising a housing with inlet and outlet openings, two annular seats, fixed by flanges at the ends of the housing, two valves with O-rings on the movable stem and composite sleeve with seals.

Недостатком указанного распределителя является низкая надежность уплотнения клапана с седлом, так как уплотнительные кольца расположены фактически в потоке рабочей среды, составная втулка, находящаяся между клапанами, нагружает шток дополнительной нагрузкой и способствует возникновению пульсации потока, при открытии проходного сечения клапаны находятся под давлением рабочей среды, и требуются значительные усилия на их перемещение. Дренажное отверстие в штоке способствует низкому уровню герметичности всего устройства.The disadvantage of this distributor is the low reliability of sealing the valve with a seat, since the sealing rings are actually located in the flow of the working medium, the composite sleeve located between the valves loads the stem with additional load and contributes to the emergence of flow pulsation, when opening the passage section, the valves are under pressure from the working medium, and considerable effort is required to move them. A drain hole in the stem contributes to a low level of tightness of the entire device.

Наиболее близким к настоящему изобретению является переключатель потока (Патент РФ №2184294, F 16 К 11/02, 27.06.2002 г.), содержащий корпус с входным и выходными цилиндрическими патрубками, расположенными по обе его стороны, съемные седла, запорный элемент с приводным валом. Запорный элемент снабжен цилиндрическим и конусными участками, соосно расположенными с его осью, а съемные седла выполнены с конусными посадочными участками.Closest to the present invention is a flow switch (RF Patent No. 2184294, F 16 K 11/02, 06/27/2002), comprising a housing with inlet and outlet cylindrical nozzles located on both sides of it, removable seats, a locking element with a drive shaft. The locking element is provided with cylindrical and conical sections coaxially located with its axis, and removable saddles are made with conical landing sections.

Недостатком указанного переключателя является необходимость обеспечения плотного прилегания конической поверхности запорного элемента с поверхностью седла, т.е. герметичность перекрытия проходного сечения обеспечивается за счет качества прилегания поверхностей.The disadvantage of this switch is the need to ensure a snug fit of the conical surface of the locking element with the surface of the saddle, i.e. the tightness of the passage cross-section is ensured due to the quality of the fit of the surfaces.

Следующим недостатком является то, что при закрытии проходного сечения одного из выходных патрубков на запорный элемент действует сила от давления рабочей среды на проходное сечение патрубка и при перемещении запорного элемента в другое крайнее положение требуется приложить значительное усилие.A further disadvantage is that when closing the passage section of one of the outlet pipes, a force is applied to the shut-off element from the pressure of the working medium on the passage section of the pipe and considerable force is required when moving the shut-off element to another extreme position.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в снижении сил, необходимых для перемещения запорного элемента, с одновременным повышением устойчивости работы и ликвидация условий возникновения гидроударов. В распределителе заявленной конструкции совмещаются преимущества тарельчатого и золотникового клапанов, т.е. обеспечивается надежная герметичность клапана в закрытом положении одновременно с ликвидацией сил, действующих на привод запорного элемента в результате влияния давления рабочей среды.The technical result achieved by the implementation of the invention is to reduce the forces required to move the locking element, while increasing the stability of the work and eliminating the conditions for the occurrence of water hammer. The distributor of the claimed design combines the advantages of poppet and slide valves, i.e. reliable valve tightness in the closed position is ensured simultaneously with the elimination of the forces acting on the drive of the locking element as a result of the influence of the working medium pressure.

Технический результат достигается за счет того, что в регулирующем распределительном клапане, содержащем составной корпус с входным и выходными патрубками, расположенными по обе его стороны, седла и запорный элемент с механизмом управления, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение запорного элемента, составной корпус выполнен из двух корпусов и вставки, первый корпус содержит один выходной патрубок, седло с внутренней кольцевой поверхностью и прикрепленный фланцем входной патрубок с одной стороны, с другой стороны через вставку жестко соединен со вторым корпусом, содержащим другой выходной патрубок, глухое седло с внутренней кольцевой поверхностью и кронштейн для механизма управления, а вставка выполнена в виде кольца с боковыми продольными пазами, внутри которого расположен цилиндрический запорный элемент с наружными торцевыми участками и с двух сторон герметизированный уплотнениями, кроме этого на наружной поверхности цилиндрического запорного элемента выполнены пазы для размещения полуосей, связанных через рычаги с механизмом управления, осуществляющим перемещение цилиндрического запорного элемента из одного крайнего положения в другое с возможностью обеспечения герметичного контакта соприкасающейся поверхности соответствующего седла с одним из торцевых участков цилиндрического запорного элемента при нахождении последнего в одном из крайних положениях.The technical result is achieved due to the fact that in the control distribution valve containing a composite housing with inlet and outlet nozzles located on both its sides, seats and a locking element with a control mechanism that provides reciprocating movement of the locking element, the composite housing is made of two bodies and inserts, the first housing contains one outlet pipe, a saddle with an inner annular surface and a flange-mounted inlet pipe on one side, on the other hand through the casing is rigidly connected to the second housing containing another outlet pipe, a blind seat with an inner annular surface and an arm for the control mechanism, and the insert is made in the form of a ring with lateral longitudinal grooves, inside of which there is a cylindrical locking element with outer end sections and sealed on both sides seals, in addition, on the outer surface of the cylindrical locking element, grooves are made to accommodate the axle shafts connected through levers with a control mechanism, which influence the movement of the cylindrical locking element from one extreme position to another with the possibility of ensuring tight contact of the contacting surface of the corresponding saddle with one of the end sections of the cylindrical locking element when the latter is in one of the extreme positions.

Кроме этого, для облегчения демонтажа седла выполнены съемными, глухое седло зафиксировано заглушкой.In addition, to facilitate dismantling, the saddles are removable, the blind seat is fixed with a plug.

Для повышения герметичности соприкасающиеся с цилиндрическим запорным элементом поверхности седел выполнены коническими за счет уплотнения «металл-металл».To increase the tightness, the surfaces of the seats in contact with the cylindrical locking element are made conical due to the metal-metal seal.

При этом механизм управления, включающий в себя ось с муфтой и шпиндель с маховиком, относительно корпусов жестко закреплен на кронштейне, что позволяет перемещение запорного элемента при регулировании и управлении рабочей среды производить как в ручном режиме при помощи винтовой передачи, так и с использованием других приводов.At the same time, the control mechanism, which includes an axis with a coupling and a spindle with a flywheel, is rigidly fixed on the bracket relative to the housings, which allows the locking element to be moved when regulating and controlling the working medium both in manual mode by means of a helical gear, and using other drives .

Конструкция предлагаемого устройства показана на чертежах, где на фиг.1 изображен трехходовой регулирующий распределительный клапан (в разрезе) при нахождении запорного элемента в одном крайнем положении; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3. разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4. - вид по стрелке В на фиг.1 (вид сверху на механизм управления); на фиг.3. - то же, что и на фиг 1, при нахождении запорного элемента в другом крайнем положении.The design of the proposed device is shown in the drawings, where Fig. 1 shows a three-way control valve (sectional view) when the shut-off element is in one extreme position; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3. section BB in figure 1; figure 4. - view along arrow B in figure 1 (top view of the control mechanism); figure 3. - the same as in Fig 1, when the locking element is in the other extreme position.

Трехходовой регулирующий распределительный клапан содержит составной корпус, состоящий из первого корпуса 1, второго корпуса 8 и вставки 14. Первый корпус 1 содержит один выходной патрубок 2 и расходное отверстие 3, седло 4 с внутренней кольцевой рабочей конической поверхностью 5 и прикрепленный фланцем 6 с болтами 34 входной патрубок 7 с одной стороны. С другой стороны первый корпус 1 через вставку 14 жестко соединен со вторым корпусом 8. Корпус 8 содержит другой выходной патрубок 9 и расходное отверстие 10, глухое седло 11 с внутренней кольцевой рабочей конической поверхностью 12, зафиксированное заглушкой 13, и кронштейн 27 для механизма управления. Вставка 14 выполнена в виде высокого кольца со сквозными боковыми продольными пазами 15 и ввинченными по бокам осями 16. Внутри высокого кольца расположен цилиндрический запорный элемент 17 с наружными торцевыми участками - кромками 18 и 19, с двух сторон герметизирован уплотнениями 31 и 32 с внутренней полостью 20 и с пазами 21 по наружной цилиндрической поверхности (Фиг.3), в которых установлены полуоси 22, подвижно связанные с рычагами 23, через которые полуоси 22 связаны с механизмом управления. Последний включает в себя ось 24 с муфтой 25 и шпиндель 26 с маховиком 28. Корпуса 1 и 8 и вставка 14 жестко соединены между собой при помощи крепежных болтов 29, уплотнены с помощью уплотнительных элементов 30 и 33.The three-way control distribution valve contains a composite housing consisting of a first housing 1, a second housing 8 and an insert 14. The first housing 1 comprises one outlet pipe 2 and a flow outlet 3, a seat 4 with an inner annular working conical surface 5 and attached by a flange 6 with bolts 34 inlet pipe 7 on one side. On the other hand, the first casing 1 through the insert 14 is rigidly connected to the second casing 8. The casing 8 contains another outlet pipe 9 and a flow outlet 10, a blind seat 11 with an inner annular working conical surface 12, fixed with a plug 13, and an arm 27 for the control mechanism. The insert 14 is made in the form of a high ring with through lateral longitudinal grooves 15 and axles screwed on the sides 16. Inside the high ring there is a cylindrical locking element 17 with outer end sections - edges 18 and 19, sealed on both sides with seals 31 and 32 with an internal cavity 20 and with grooves 21 on the outer cylindrical surface (Figure 3), in which the axle shafts 22 are mounted, movably connected to the levers 23, through which the axle shafts 22 are connected to the control mechanism. The latter includes an axis 24 with a coupling 25 and a spindle 26 with a flywheel 28. Housings 1 and 8 and insert 14 are rigidly interconnected by means of fixing bolts 29, sealed with sealing elements 30 and 33.

Трехходовой регулирующий распределительный клапан работает следующим образом.Three-way control distribution valve operates as follows.

Рабочая среда подается во входной патрубок 7 фланца 6 и попадает во внутреннюю полость 20 запорного элемента 17, который находится в крайнем левом положении и его наружная торцевая кромка 18 контактирует с конической поверхностью 5 седла 4, а правая наружная торцевая кромка 19 находится на расстоянии от глухого седла 11. Рабочая среда, пройдя через внутреннюю полость 20 клапана-золотника 17, попадает во внутреннюю полость правого корпуса 8 и через расходное отверстие 10 проходит в патрубок 9 (фиг.1-4).The working medium is supplied to the inlet pipe 7 of the flange 6 and enters the inner cavity 20 of the locking element 17, which is in the extreme left position and its outer end edge 18 is in contact with the conical surface 5 of the seat 4, and the right outer end edge 19 is at a distance from the blind saddles 11. The working medium, passing through the internal cavity 20 of the spool valve 17, enters the internal cavity of the right housing 8 and passes through the supply hole 10 into the pipe 9 (Figs. 1-4).

Для изменения потока рабочей среды регулирующий распределитель работает следующим образом. При помощи механизма управления, вращая маховик 28 со шпинделем 26, перемещается муфта 25 с осью 24, которая вращает рычаг 23 вокруг оси 16. Запорный элемент 17, связанный через полуоси 22 с рычагом 23 передвигается из крайнего левого положения в крайне правое до контакта с конической поверхностью 12 седла 11 и тем самым перекрывает расходное отверстие 10, расходное отверстие 3 открывается (фиг.5).To change the flow of the working medium, the control valve operates as follows. Using the control mechanism, rotating the flywheel 28 with the spindle 26, moves the coupling 25 with the axis 24, which rotates the lever 23 around the axis 16. The locking element 17, connected through the axle shafts 22 with the lever 23, moves from the extreme left position to the extreme right to contact with the conical surface 12 of the saddle 11 and thereby overlaps the flow opening 10, the flow opening 3 opens (figure 5).

Преимущества предлагаемой конструкции в том, что:The advantages of the proposed design are that:

1. Регулировочный элемент в виде трубчатого золотника полностью разгружен от действия рабочего давления при перемещении.1. The control element in the form of a tubular spool is completely unloaded from the action of the working pressure when moving.

2. Перекрытие проходных отверстий происходит по принципу работы клапана - по контактной линии и герметичность обеспечивается за счет уплотнения "металл-металл".2. The passage openings are overlapped according to the principle of operation of the valve - along the contact line and tightness is ensured by a metal-to-metal seal.

3. Перемещение запорного элемента при регулировании и управлении рабочей средой может производиться как в ручном режиме при помощи винтовой передачи, так и с использованием других приводов.3. The movement of the locking element during regulation and control of the working medium can be carried out both in manual mode by means of a helical gear, and using other drives.

4. Компактность и надежность конструкции.4. Compact and reliable design.

Claims

1. Control valve comprising a composite housing with inlet and outlet nozzles located on both sides thereof, seats and a locking element with a control mechanism for reciprocating movement of the locking element, characterized in that the composite housing is made of two buildings and an insert, the first housing contains one outlet pipe, a saddle with an inner annular surface and a flange-mounted inlet pipe on one side, on the other hand, is rigidly connected to the second through an insert a housing containing another outlet pipe, a blind seat with an inner annular surface and an arm for the control mechanism, and the insert is made in the form of a ring with lateral longitudinal grooves, inside of which there is a cylindrical locking element with external end sections and sealed on both sides with seals, in addition to the outer surface of the cylindrical locking element, grooves are made to accommodate the axle shafts connected via levers with a control mechanism that moves the cylinder A locking element from one extreme position to another with the possibility of ensuring tight contact of the contacting surface of the corresponding saddle with one of the end sections of the cylindrical locking element when the latter is in one of the extreme positions.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the seats are removable.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the deaf seat is fixed with a plug.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the control mechanism is rigidly fixed relative to the housing.

5. The valve according to claim 1, characterized in that the surfaces of the seats in contact with the cylindrical locking element are conical.