RU2301366C1

RU2301366C1 - Throttle-control valve

Info

Publication number: RU2301366C1
Application number: RU2005137022/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Андреев (RU); Александр Павлович Андреев; Игорь Александрович Гусев (RU); Игорь Александрович Гусев; Владимир Викторович Ермолаев (RU); Владимир Викторович Ермолаев
Original assignee: Александр Павлович Андреев; Игорь Александрович Гусев; Владимир Викторович Ермолаев
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2007-06-20

Abstract

FIELD: valving systems.

SUBSTANCE: throttle-control valve comprises housing provided with inlet and outlet branch pipes connected with the space. The space is defined by the sleeve connected with the housing. The bottom of the sleeve faces the inlet branch pipe provided with two rows of the seats and slide valve connected with the rod. The slide valve is made of the hollow bushing with throttle openings provided in its side. The side is connected with the valving member having two sections for cooperation with the seats of the sleeve. The slide valve is set in the sleeve for permitting overlapping of the openings in the seat when the valve is closed and for permitting by-pass of the fluid through the openings in the hollow bushing when the rod is in the other positions. The valving member is dumbbell-like. The first section of the valving member is connected with the rod and is positioned outside the sleeve, and the second section of the valving member is mounted inside the hollow bushing for permitting overlapping of the openings in the seat when the rod moves in one direction. The second section of the valving member is made of two conical members. The tops of the conical members points in the directions of the fluid flow.

EFFECT: enhanced reliability.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для перекрытия рабочей среды в различных отраслях народного хозяйства, а также в качестве дроссельных регуляторов для установки в системах продувки парогенераторов АЭС.The invention relates to valve engineering and can be used to shut off the working environment in various sectors of the economy, as well as throttle controllers for installation in the purge systems of steam generators of nuclear power plants.

Известен дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное между ними седло и последовательно установленные дроссельные элементы (см. SU 440524, кл. F16К 47/16, опубл. 04.02.1975).Known throttle control valve comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a saddle mounted between them and throttle elements in series (see SU 440524, class F16K 47/16, publ. 04.02.1975).

Недостатком его является недостаточная надежность работы.Its disadvantage is the lack of reliability.

Известен также дроссельно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленное в корпусе между патрубками седло с конической уплотнительной поверхностью для взаимодействия с конической поверхностью запорного элемента и досселирующий элемент, выполненный в виде соединенного с запорным элементом цилиндрического хвостовика с обтекателем на конце, а уплотнительная поверхность на седле для запорного элемента сопряжена с его проходным отверстием (см. SU 666359, кл. F16К 47/08, опубл. 05.06.1979).A throttle control valve is also known, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a saddle with a conical sealing surface mounted in the housing between the nozzles to interact with the conical surface of the locking element and a dossel element made in the form of a cylindrical shank connected to the locking element with a fairing at the end, and the sealing surface on the saddle for the locking element is associated with its through hole (see SU 666359, class F16K 47/08, publ. 05.06.1979).

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность, обусловленная возникновением вибрации на начальном и конечном этапах работы клапана, а также не высокая точность регулирования расхода рабочей среды и долговечность работы.A disadvantage of the known valve is the lack of reliability due to the occurrence of vibration at the initial and final stages of operation of the valve, as well as the low accuracy of regulation of the flow rate of the working medium and the durability of the work.

Из уровня техники не обнаружено источника информации, который мог бы служить ближайшим аналогом для выявления совокупности существенных признаков, характеризующих патентуемую конструкцию клапана. Это обусловлено тем, что конструкция клапана имеет функциональные особенности узлов и элементов клапана.The prior art has not found a source of information that could serve as the closest analogue to identify a set of essential features that characterize the patented valve design. This is due to the fact that the valve design has functional features of the valve components and elements.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение точности регулирования расхода рабочей среды и повышение надежности и срока стабильной эксплуатации при работе, преимущественно в условиях сложных сред - вода-пароводяной смеси в системах продувки парогенераторов АЭС.The problem to which the present invention is directed is to ensure accuracy in controlling the flow rate of the working medium and to increase the reliability and term of stable operation during operation, mainly in complex environments - water-steam mixture in the purge systems of steam generators of nuclear power plants.

Технический результат заключается в снижении сопротивления на выходе дросселированных потоков за счет профиля запирающего элемента и в обеспечении точного регулирования расхода рабочей среды за счет исключения подпора на выходе из продольных окон, что позволяет повысить надежность работы клапана, работающего в условиях рабочей среды, находящейся под высоким давлением в пределах 250-370 МПа и температурой порядка 280°С за счет выравнивания потока рабочей среды на выходе из дроссельно-регулирующего клапана.The technical result consists in reducing the resistance at the outlet of the throttled flows due to the profile of the locking element and in ensuring accurate control of the flow rate of the working medium due to the elimination of back pressure at the exit from the longitudinal windows, which improves the reliability of the valve operating in a working environment under high pressure in the range of 250-370 MPa and a temperature of about 280 ° C due to equalization of the flow of the working medium at the outlet of the throttle-control valve.

Указанный технический результат достигается тем, что дроссельно-регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, сообщенными с полостью, образованной соединенным с корпусом стаканом, дно которого обращено к входному патрубку, выполненным с двумя седлами, и связанный со штоком золотник, выполненный в виде полой втулки с дроссельными отверстиями на боковой его поверхности, соединенной с запорным элементом, имеющим два рабочих участка для взаимодействия с седлами стакана, при этом золотник расположен в стакане с возможностью перекрытия отверстий седел в положении клапана "закрыто", а в других положениях штока - с возможностью перепуска рабочей среды через дроссельные отверстия полой втулки, при этом запорный элемент выполнен гантелевидной формы, одна часть которого, соединенная со штоком, размещена вне стакана, а вторая часть расположена внутри полой втулки для возможности перекрытия рабочими участками отверстий седел при перемещении штока в одном направлении, причем вторая часть запорного элемента выполнена в виде двух конусообразных элементов, вершины которых обращены в стороны движения потоков рабочей.The specified technical result is achieved in that the throttle control valve comprises a housing with inlet and outlet nozzles in communication with a cavity formed by a glass connected to the housing, the bottom of which faces an inlet nozzle made with two saddles, and a spool connected to the rod, made in the form a hollow sleeve with throttle holes on its side surface connected to a locking element having two working sections for interacting with the saddles of the glass, while the spool is located in the glass with the possibility of the possibility of closing the holes of the seats in the valve position is “closed”, and in other positions of the stem - with the possibility of bypassing the working medium through the throttle holes of the hollow sleeve, while the locking element is made of a dumbbell shape, one part of which is connected to the stem, is placed outside the glass, and the second the part is located inside the hollow sleeve for the possibility of overlapping working portions of the holes of the seats when moving the rod in one direction, and the second part of the locking element is made in the form of two cone-shaped elements, tires which faces towards the working traffic streams.

Возможны и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы:Other embodiments of the invention are possible, according to which it is necessary that:

- боковая поверхность конусообразных элементов была выполнена прямолинейной или криволинейной, предпочтительно параболической;- the lateral surface of the cone-shaped elements was made rectilinear or curved, preferably parabolic;

- дроссельные отверстия полой втулки были выполнены в виде продольно ориентированных щелей одинаковой или переменной по их длине формы;- the throttle holes of the hollow sleeve were made in the form of longitudinally oriented slots of the same or variable in form length;

- оси входного и выходного патрубков были расположены соосно, перпендикулярно оси золотника;- the axis of the inlet and outlet nozzles were aligned, perpendicular to the axis of the spool;

- окна, образованные частями запорного элемента и седлами, имели бы круглую, квадратную или щелевую форму относительно вертикальной оси клапана.- windows formed by parts of the locking element and seats, would have a round, square or slotted shape relative to the vertical axis of the valve.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.These signs are significant and interconnected causal relationship with the formation of a set of essential features sufficient to achieve a technical result.

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

На фиг.1 изображен продольный разрез дроссельно-регулирующего клапана.Figure 1 shows a longitudinal section of a throttle control valve.

На фиг.2 - изображен вариант выполнения части 17.Figure 2 - shows an embodiment of part 17.

Дроссельно-регулирующий клапан согласно изобретению (фиг.1) содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2, 3, сообщенными с полостью 4, образованной стаканом 5, представляющим собой корпусной элемент, соединенный с корпусом 1. Дно 6 стакана 5 обращено к входному патрубку 2 и в нем сверху и снизу соосно выполнено два седла 7 и 8. Со штоком 9 связан золотник 10, выполненный в виде полой втулки 11 с дроссельными отверстиями 12 на боковой его поверхности, и запорного элемента 13, который имеет два рабочих участка 14 и 15 для взаимодействия соответственно с седлами 7 и 8 стакана 5. При этом дроссельные отверстия в верхней части втулки 11 выполнены до рабочего участка 14. Золотник 10 расположен в стакане 5 таким образом, чтобы обеспечить возможность перекрытия отверстий седел 7 и 8 в положении клапана "закрыто", при этом в других положениях штока 9 обеспечивается возможность перепуска рабочей среды через дроссельные отверстия 12 в полой втулке 11. Запорный элемент 13 выполнен гантелевидной формы, одна часть 16 которого, соединенная со штоком 9, размещена вне стакана 5, а вторая часть 17 расположена внутри полой втулки 11, что обеспечивает возможность перекрытия рабочими участками 14 и 15 соответственно отверстия седел 7 и 8 при перемещении штока 9 в одном направлении. Вторая часть 17 запорного элемента 13 выполнена в виде двух конусообразных элементов, направленных друг к другу таким образом, чтобы их вершины были обращены в стороны движения потоков рабочей среды через отверстия седел 7 и 8, т.е. вверх и вниз.The throttle control valve according to the invention (Fig. 1) comprises a housing 1 with inlet and outlet nozzles 2, 3 in communication with a cavity 4 formed by a cup 5, which is a body element connected to the body 1. The bottom 6 of the cup 5 is facing the inlet pipe 2 and in it two saddles 7 and 8 are coaxially made from above and below. A spool 10 is connected to the stem 9, made in the form of a hollow sleeve 11 with throttle holes 12 on its side surface, and a locking element 13, which has two working sections 14 and 15 for interaction, respectively with seats 7 and 8 of the cup 5. In this case, the throttle holes in the upper part of the sleeve 11 are made up to the working section 14. The spool 10 is located in the cup 5 in such a way as to allow the openings of the seats 7 and 8 to overlap in the closed position of the valve, while in other positions of the rod 9 it is possible to bypass the working medium through the throttle holes 12 in the hollow sleeve 11. The locking element 13 is made of a dumbbell shape, one part 16 of which, connected to the rod 9, is located outside the cup 5, and the second part 17 is located inside hollow sleeve 11, which makes it possible to overlap the working sections 14 and 15, respectively, of the holes of the seats 7 and 8 when moving the rod 9 in one direction. The second part 17 of the locking element 13 is made in the form of two cone-shaped elements directed to each other so that their vertices are turned in the direction of movement of the fluid flows through the openings of the seats 7 and 8, i.e. up and down.

Боковая поверхность конусообразных элементов второй части 17 запорного элемента 13 (фиг.2) может быть выполнена прямолинейной или криволинейной, предпочтительно параболической.The lateral surface of the cone-shaped elements of the second part 17 of the locking element 13 (figure 2) can be made rectilinear or curved, preferably parabolic.

Дроссельные отверстия полой втулки 11 выполнены в виде продольно ориентированных щелей одинаковой или переменной по их длине формы, что позволяет расширить диапазон дросселирования рабочей среды. Оси входного 2 и выходного 3 патрубков расположены соосно и перпендикулярно оси золотника 10.The throttle openings of the hollow sleeve 11 are made in the form of longitudinally oriented slots of the same or variable shape along their length, which allows to expand the range of throttling of the working medium. The axis of the input 2 and output 3 nozzles are located coaxially and perpendicular to the axis of the spool 10.

Отсутствие зазоров и гибких соединений между золотником 10, штоком 9 и электроприводом клапана (на чертежах не показан) исключает люфт и обеспечивает точность регулирования капана и повышает надежность его работы.The absence of gaps and flexible connections between the spool 10, the stem 9 and the valve actuator (not shown in the drawings) eliminates backlash and ensures the accuracy of the control of the valve and increases the reliability of its operation.

Дроссельно-регулирующий клапан работай следующим образом.Throttle control valve, operate as follows.

В режиме "закрыто" запорный элемент 13 своими частями 16 и 17 контактирует с поверхностями соответственно седла 7 и седла 8, перекрывая тем самым проходные каналы и разобщая входной 2 и выходной 3 патрубки. При этом усилие рабочей среды воздействует на верхнюю часть 16 запорного элемента 13 золотника 10 и компенсируется вертикальным усилием, действующим на нижнюю часть 17 запорного элемента 13 золотника 10, тем самым обеспечивая разгрузку, что позволяет производить управление при открытии с минимальными усилиями в электроприводе.In the "closed" mode, the locking element 13 in its parts 16 and 17 is in contact with the surfaces of the saddle 7 and saddle 8, respectively, blocking the passage channels and separating the input 2 and output 3 pipes. In this case, the force of the working medium acts on the upper part 16 of the locking element 13 of the spool 10 and is compensated by the vertical force acting on the lower part 17 of the locking element 13 of the spool 10, thereby providing unloading, which allows control when opening with minimal effort in the electric drive.

При открытии клапана электропривод через шток 9 перемещает золотник 10, а, следовательно, и полую втулку 11 и запорный элемент 13 вверх, за счет этого образуются две зоны прохода рабочей среды в верхней и нижней части золотника 10 через дроссельные отверстия 12 в полой втулке 11, которые по своей конфигурации образуют клетку.When the valve is opened, the electric actuator through the stem 9 moves the spool 10, and, therefore, the hollow sleeve 11 and the locking element 13 upwards, due to this two zones of passage of the working medium in the upper and lower parts of the spool 10 are formed through the throttle holes 12 in the hollow sleeve 11, which in their configuration form a cell.

Потоки рабочей среды, поступающие с верхних и нижних проходных окон воздействуют с двух сторон на поверхности второй части 17 запорного элемента 13, обеспечивая вибрационную устойчивость золотника 10 при некотором избыточном усилии, направленном вниз при любой степени открытия.The flows of the working medium coming from the upper and lower passage windows act on both sides on the surface of the second part 17 of the locking element 13, providing vibration stability to the spool 10 with some excessive force directed downward at any degree of opening.

На выходе из золотника 10 потоки рабочей среды из верхних и нижних окон встречно соударяются с уменьшением кинетической энергии потока и, следовательно, с уменьшением скорости. Горизонтальное размещение стакана 5 в корпусе 1 обеспечивает осесимметричное направление выходного потока по отношению к входному, что предохраняет выходной патрубок 3 и трубопровод от скоростного ударного воздействия рабочей среды.At the outlet of the spool 10, the flows of the working medium from the upper and lower windows collide with a decrease in the kinetic energy of the flow and, therefore, with a decrease in speed. The horizontal placement of the cup 5 in the housing 1 provides an axisymmetric direction of the output stream relative to the inlet, which protects the outlet pipe 3 and the pipeline from high-speed impact of the working medium.

Изобретение позволяет снизить сопротивление на выходе дросселированных потоков за счет профиля запирающего элемента и обеспечить точное регулирование расхода рабочей среды за счет исключения подпора на выходе из продольных окон, и тем самым повысить надежность работы клапана при упрощении конструкции клапана.The invention allows to reduce the resistance at the outlet of the throttled flows due to the profile of the locking element and to provide precise control of the flow rate of the working medium by eliminating backwater at the exit from the longitudinal windows, and thereby improve the reliability of the valve while simplifying the valve design.

Для использования в трубопроводных системах АЭС и для химической и нефтегазовой промышленности напряженные детали клапана изготавливаются из коррозионностойкой или углеродистой стали. Рабочая среда представляет собой соответственно: теплоноситель первого контура, парогазовую смесь, пар, дистиллят, воду контура многократной принудительной циркуляции, воду охлаждения контура системы управления защиты, кислоты, щелочи, газовые сдувки, воздух и азот, инертные газы, растворы дезактивации и промывки, масла или конденсат, техническую воду (содержание хлоридов до 300 мг/л, кислорода до 20 мг/л).For use in the piping systems of nuclear power plants and for the chemical and oil and gas industries, stressed valve parts are made of corrosion-resistant or carbon steel. The working medium is, respectively: primary coolant, vapor-gas mixture, steam, distillate, multiple forced circulation circuit water, cooling water of the protection control system circuit, acids, alkalis, gas purges, air and nitrogen, inert gases, decontamination and flushing solutions, oils or condensate, industrial water (chloride content up to 300 mg / l, oxygen up to 20 mg / l).

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 throttle control valve comprising a housing with an inlet and outlet nozzles in communication with a cavity formed by a glass connected to the housing, the bottom of which faces an inlet nozzle made with two seats, and a spool connected to the stem, made in the form of a hollow sleeve with throttle holes on its side surface connected to a locking element having two working sections for interacting with the saddles of the glass, while the spool is located in the glass with the possibility of overlapping holes of the saddles in the CL position the apana is “closed”, and in other positions of the stem with the possibility of bypassing the working medium through the throttle openings of the hollow sleeve, while the locking element is made of a dumbbell shape, one part of which, connected to the rod, is placed outside the glass, and the second part is located inside the hollow sleeve for the possibility of overlapping working sections of the holes of the seats when moving the rod in one direction, and the second part of the locking element is made in the form of two cone-shaped elements, the vertices of which are turned in the direction of flow working environment.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the lateral surface of the cone-shaped elements is made rectilinear or curvilinear, preferably parabolic.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the throttle holes of the hollow sleeve are made in the form of longitudinally oriented slots of the same or variable in shape along their length.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the axis of the inlet and outlet nozzles are coaxial, perpendicular to the axis of the spool.

5. The valve according to claim 1, characterized in that the windows formed by the parts of the locking element and the seats have a round, square or slotted shape relative to the vertical axis of the valve.