RU2319881C1

RU2319881C1 - Valve

Info

Publication number: RU2319881C1
Application number: RU2007104968/06A
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: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-03-20

Abstract

FIELD: valving systems.

SUBSTANCE: valve comprises flange provided with the outlet opening and ring conical seat. The seat is made of inner truncated cone. The lid with the ring collar on its outer surface and cylindrical projection on its inner surface is mounted in the top section of the housing with the use of a spacer. The face of the cylindrical projection is provided with a sealing unit secured to the projection by means of clamp and bolt. The cylindrical projection has a dummy hole in the side facing the ring collar of the lid. The dummy lid receives the spindle of the drive. The spindle is connected with the top cylindrical part of the valving member by means of a pin that passes through the side openings made in the cylindrical projection. The inner diameter of the top cylindrical part of the valving member is approximately equal to outer diameter of its bottom cylindrical part. The sealing unit embraces the piston with an opening plugged with a threaded plug, seals and spring with bearing ring. The space formed inside the valving member by the surfaces of the piston and cylindrical projection of the lid is filled with an antifreeze. The valving member is made for permitting reciprocation along the inner side of the housing. The outer face edge of the bottom cylindrical section of the valving member is in a contact with the conical seat.

EFFECT: enhanced reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды с повышенной плотностью и вязкостью в трубопроводных магистралях, преимущественно высокого давления при больших расходах рабочей среды.The invention relates to pipe fittings and is intended to control the flow of a working medium with increased density and viscosity in pipelines, mainly high pressure at high flow rates of the working medium.

Известен клапан (см. RU 2163318 С1, кл. F16К 1/12, 20.02.2001), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана и запорный элемент, выполненный в виде диска.A known valve (see RU 2163318 C1, class F16K 1/12, 02/20/2001) containing a housing with inlet and outlet openings, a valve seat and a locking element made in the form of a disk.

Недостатком указанного клапана является необходимость приложения к запорному элементу при отпирании и запирании больших усилий, необходимых для преодоления сил давления рабочей среды на запорный элемент. Указанное обстоятельство затрудняет использование клапана при больших давлениях рабочей среды и/или больших подачах, так как сила, действующая на клапан под действием давления рабочей среды, увеличивается прямо пропорционально давлению и площади запорного элемента.The disadvantage of this valve is the need to apply to the locking element when unlocking and locking the large forces necessary to overcome the pressure forces of the working medium on the locking element. This circumstance makes it difficult to use the valve at high pressures of the working medium and / or high feeds, since the force acting on the valve under the influence of the pressure of the working medium increases in direct proportion to the pressure and area of the shut-off element.

Недостатком данной конструкции является невозможность обеспечения полной герметичности клапана в закрытом положении, кроме того, герметичность клапана значительно снижается при уменьшении 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 while reducing the processing quality of the mating valve elements.

Известен клапан (см. SU 93019 А, кл. F16К 31/50, 01.01.1951), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана, запорный элемент, соединенный с приводом, и уплотнительные узлы, при этом в корпусе установлен жестко связанный с седлом цилиндрический вкладыш с перепускным отверстием, а запорный элемент выполнен в виде полой втулки, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль внешней поверхности цилиндрического вкладыша.A known valve (see SU 93019 A, class F16K 31/50, 01/01/1951), comprising a housing with inlet and outlet openings, a valve seat, a locking element connected to the actuator, and sealing units, while the housing is rigidly connected with a saddle a cylindrical liner with a bypass hole, and the locking element is made in the form of a hollow sleeve mounted with the possibility of reciprocating movement along the outer surface of the cylindrical liner.

Недостатком указанного клапана является необходимость приложения к запорному элементу значительной силы при отпирании и запирании клапана, так как силы, приложенные к запорному элементу, сформированные давлением рабочей среды в известной конструкции, не уравновешены. Указанное обстоятельство может также приводить к тому, что в гидравлических системах, в которых используется известный клапан, могут возникать автоколебания при работе в режиме малых расходов. Такие автоколебания, проявляющиеся в виде "стука" или "гудения" клапана, приводят к возникновению в системе гидравлических ударов и в ряде случаев способны привести к разрушению системы.The disadvantage of this valve is the necessity of applying considerable force to the locking element when unlocking and locking the valve, since the forces applied to the locking element formed by the pressure of the working medium in a known design are not balanced. This circumstance can also lead to the fact that in hydraulic systems in which a known valve is used, self-oscillations can occur during operation in the low-flow mode. Such self-oscillations, manifested in the form of “knocking” or “buzzing” of a valve, lead to hydraulic shock in the system and in some cases can lead to the destruction of the system.

Наиболее близким к заявленному является клапан (см. RU №2200265 С1, кл. F16K 3/24 от 10.03.2003 г.).Closest to the claimed is a valve (see RU No. 2200265 C1, CL F16K 3/24 of 03/10/2003).

Известный клапан позволяет снизить усилия, необходимые для перемещения запорного элемента, с одновременным повышением устойчивости работы, так как в гидравлической системе, в которой установлен клапан, отсутствуют условия для возникновения автоколебаний при отпирании и запирании клапана. В клапане совмещаются преимущества тарельчатого и золотникового клапанов, то есть обеспечивается повышенная герметичность клапана в закрытом положении одновременно с ликвидацией сил, действующих на привод запорного элемента в результате влияния давления рабочей среды. Кроме того, клапан не требует повышенной точности обработки деталей для обеспечения его нормальной работы в связи с наличием в нем уплотнительных элементов, а также в связи с тем, что герметичность клапана в закрытом положении обеспечивается за счет приработки седла клапана и нижней кромки запорного элемента.The known valve allows you to reduce the effort required to move the locking element, while increasing the stability of operation, since in the hydraulic system in which the valve is installed, there are no conditions for the occurrence of self-oscillations when unlocking and locking the valve. The valve combines the advantages of poppet and spool valves, that is, increased valve tightness in the closed position is provided simultaneously with the elimination of the forces acting on the actuator of the shut-off element as a result of the influence of the pressure of the working medium. In addition, the valve does not require increased accuracy of machining of parts to ensure its normal operation due to the presence of sealing elements in it, and also due to the fact that the tightness of the valve in the closed position is ensured by the running-in of the valve seat and the lower edge of the locking element.

Основным недостатком известного клапана является то, что при протекании через него рабочей среды высока вероятность формирования турбулентных потоков. Кроме того, к недостаткам указанного клапана можно отнести также и то, что в верхней наружной части его запорного элемента существует вероятность отложения твердого осадка на ступенчатой внешней поверхности. Это будет способствовать «загрязнению» внутреннего объема клапана и нарушению его нормальной работы, т.е. неполного закрытия проходного отверстия.The main disadvantage of the known valve is that when the working medium flows through it, there is a high probability of the formation of turbulent flows. In addition, the disadvantages of this valve can also be attributed to the fact that in the upper outer part of its locking element there is a possibility of deposition of solid sediment on a stepped outer surface. This will contribute to the "contamination" of the internal volume of the valve and the violation of its normal operation, i.e. incomplete closure of the through hole.

Задачей изобретения является сохранение преимущества известного клапана и устранение перечисленных недостатков.The objective of the invention is to preserve the advantages of the known valve and eliminate these disadvantages.

Технический результат достигается за счет того, что в клапане, содержащем корпус, входное и выходное отверстия, запорный элемент, выполненный в виде полой ступенчатой втулки, состоящей из двух сопряженных верхней и нижней цилиндрических частей, соединенный с приводом, выполненным в виде шпинделя, связанного с осью маховика, и уплотнительные узлы, верхняя цилиндрическая часть запорного органа выполнена с большим диаметром, чем нижняя цилиндрическая его часть, в нижней части корпуса установлен фланец с выходным отверстием и кольцевым коническим седлом, выполненным в виде внутреннего усеченного конуса, а в верхней части корпуса через проставку установлена крышка с кольцевым буртом на ее наружной поверхности, при этом на торце цилиндрического выступа расположен уплотнительный узел, закрепленный на нем при помощи прижима и болта, а со стороны, обращенной к кольцевому бурту крышки, в нем выполнено глухое отверстие, в котором установлен шпиндель привода, соединенный через выполненные в цилиндрическом выступе боковые отверстия при помощи штифта с верхней цилиндрической частью запорного элемента, причем внутренний диаметр верхней цилиндрической части приближенно равен внешнему диаметру нижней цилиндрической его части, охватываемой уплотнительным узлом, в которой расположен поршень с отверстием, закрытым резьбовой пробкой, уплотнениями и пружиной с опорным кольцом, причем полость, образованная внутри запорного элемента поверхностями поршня и цилиндрического выступа крышки, заполнена незамерзающей жидкостью, при этом запорный элемент выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль внутренней поверхности корпуса и контакта наружной торцевой кромки нижней цилиндрической его части с коническим седлом.The technical result is achieved due to the fact that in the valve containing the housing, inlet and outlet, the locking element is made in the form of a hollow stepped sleeve, consisting of two paired upper and lower cylindrical parts, connected to the actuator, made in the form of a spindle associated with the axis of the flywheel, and the sealing units, the upper cylindrical part of the locking element is made with a larger diameter than its lower cylindrical part, a flange with an outlet and ring horses is installed in the lower part of the housing a saddle made in the form of an internal truncated cone, and a cover with an annular shoulder on its outer surface is installed through the spacer in the upper part of the body, while at the end of the cylindrical protrusion there is a sealing assembly mounted on it with a clamp and a bolt, and from the side, facing the annular collar of the cover, a blind hole is made in it, in which a drive spindle is mounted, connected through lateral holes made in a cylindrical protrusion with a pin to the upper cylindrical part зап of the locking element, the inner diameter of the upper cylindrical part being approximately equal to the external diameter of the lower cylindrical part covered by the sealing assembly, in which the piston is located with a hole closed by a threaded plug, seals and a spring with a support ring, the cavity formed inside the locking element by the piston surfaces and a cylindrical protrusion of the cover, filled with non-freezing liquid, while the locking element is made with the possibility of reciprocating movement along the inside the front surface of the body and the contact of the outer end edge of the lower cylindrical part with a conical seat.

Связанная с приводом цилиндрическая часть запорного элемента преимущественно расположена в охватываемом кольцевом уплотнительном узле, а снаружи нижней цилиндрической части расположен охватывающий кольцевой уплотнительный узел. Привод обеспечивает возможность осевого перемещения запорного элемента, а нижняя наружная кромка торца запорного элемента обеспечивает герметичный контакт с коническим седлом в виде внутреннего усеченного конуса в крайнем нижнем положении клапана.The cylindrical part of the locking element associated with the drive is advantageously located in the male annular sealing assembly, and an enveloping annular sealing assembly is located outside the lower cylindrical part. The actuator allows axial movement of the locking element, and the lower outer edge of the end of the locking element provides tight contact with the conical seat in the form of an internal truncated cone in the lowermost position of the valve.

Исходя из того, что запорный элемент выполнен в виде ступенчатой втулки, состоящей из двух сопряженных цилиндрических частей, одна из которых, верхняя, имеет внутренний диаметр, приблизительно равный внешнему диаметру второй, нижней его части, продольные силы, создаваемые давлением рабочей среды, например жидкости или газа, на нижнюю торцевую часть и на поршень, которая передает усилия на внутреннюю жидкость, а та передает усилие на внутреннюю торцевую часть запорного элемента, уравновешивают друг друга, обеспечивается герметичность устройства и уменьшается усилие, необходимое для осуществления перемещения запорного элемента.Based on the fact that the locking element is made in the form of a stepped sleeve consisting of two mating cylindrical parts, one of which, the upper one, has an inner diameter approximately equal to the external diameter of the second, lower part, longitudinal forces created by the pressure of the working medium, such as liquid or gas, to the lower end part and to the piston, which transfers forces to the internal liquid, and that transfers force to the inner end part of the locking element, balance each other, tightness of the lips is ensured oystva and decreases the force required to effect movement of the locking element.

Благодаря тому, что запорный элемент выполнен в виде ступенчатой втулки, полость, образованная внутри запорного элемента между поверхностями поршня и цилиндрического выступа крышки, заполнена незамерзающей жидкостью и защищена от вязкой плотной и грязной рабочей среды.Due to the fact that the locking element is made in the form of a stepped sleeve, the cavity formed inside the locking element between the surfaces of the piston and the cylindrical protrusion of the cover is filled with non-freezing fluid and protected from a viscous, dense and dirty working environment.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен клапан в положении «Открыто»; на фиг.2 - клапан в положении «Закрыто»; на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows the valve in the open position; figure 2 - valve in the "Closed" position; figure 3 is a section along aa in figure 1.

Предлагаемый клапан содержит корпус 1, входное отверстие 2, выходное отверстие 3, запорный элемент 4, выполненный в виде полой ступенчатой втулки, состоящей из двух сопряженных верхней цилиндрической части 5 и нижней цилиндрической части 6. Запорный элемент 4 соединен с приводом, выполненным в виде шпинделя 7, связанного с осью 8 маховика 9. Верхняя цилиндрическая часть 5 запорного органа 4 выполнена с большим диаметром, чем нижняя цилиндрическая его часть 6. В нижней части корпуса 1 установлен фланец 10 с выходным отверстием 3 и кольцевым коническим седлом 11, выполненным в виде внутреннего усеченного конуса. В верхней части корпуса через проставку 12 установлена крышка 13. На наружной поверхности крышки 13 выполнен кольцевой бурт 14, а на ее внутренней поверхности выполнен цилиндрический выступ 15. На торце цилиндрического выступа 15 расположен уплотнительный узел 16, закрепленный на нем при помощи прижима 17 и болт 18. В цилиндрическом выступе 15 со стороны, обращенной к кольцевому бурту 14 крышки 13, выполнено глухое отверстие 19. В глухом отверстии 19 расположен шпиндель 7, соединенный через выполненные в цилиндрическом выступе 15 боковые отверстия 20 при помощи штифта 21 с верхней цилиндрической частью 5 запорного элемент 4. Внутренний диаметр верхней цилиндрической части 5 приближенно равен внешнему диаметру нижней цилиндрической его части 6. Нижняя цилиндрическая часть 6 охватывается уплотнительным узлом 22. В нижней цилиндрической части 6 расположен поршень 23 с отверстием 24, закрытым резьбовой пробкой 25, уплотнениями 26 и пружиной 27 с опорным кольцом 28. Полость, образованная внутри запорного элемента 4 соответствующими поверхностями поршня 23 и цилиндрического выступа 15 крышки 13, заполнена незамерзающей жидкостью. Запорный элемент 4 выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль внутренней поверхности корпуса 1 и контакта наружной торцевой кромки нижней цилиндрической его части 6 с коническим седлом 11 в виде внутреннего усеченного конуса.The proposed valve includes a housing 1, an inlet 2, an outlet 3, a locking element 4, made in the form of a hollow stepped sleeve, consisting of two paired upper cylindrical part 5 and the lower cylindrical part 6. The locking element 4 is connected to the actuator, made in the form of a spindle 7, associated with the axis 8 of the flywheel 9. The upper cylindrical part 5 of the locking member 4 is made with a larger diameter than the lower cylindrical part 6. A flange 10 is installed in the lower part of the housing 1 with an outlet 3 and an annular conical m seat 11 formed in an inner truncated cone. A cover 13 is installed in the upper part of the housing through the spacer 12. An annular shoulder 14 is made on the outer surface of the cover 13, and a cylindrical protrusion 15 is made on its inner surface. At the end of the cylindrical protrusion 15 is a sealing assembly 16 fixed to it by a clamp 17 and a bolt 18. In the cylindrical protrusion 15 from the side facing the annular shoulder 14 of the cover 13, a blind hole 19 is made. In the blind hole 19 there is a spindle 7 connected through side holes 20 made in the cylindrical protrusion 15 at of the pin 21 with the upper cylindrical part 5 of the locking element 4. The inner diameter of the upper cylindrical part 5 is approximately equal to the outer diameter of the lower cylindrical part 6. The lower cylindrical part 6 is covered by the sealing assembly 22. In the lower cylindrical part 6 there is a piston 23 with the hole 24 closed a screw plug 25, seals 26 and a spring 27 with a support ring 28. The cavity formed inside the locking element 4 by the corresponding surfaces of the piston 23 and the cylindrical protrusion 15 of the cover 13 is filled with non-freezing fluid. The locking element 4 is made with the possibility of reciprocating movement along the inner surface of the housing 1 and the contact of the outer end edge of the lower cylindrical part 6 with a conical seat 11 in the form of an internal truncated cone.

Верхняя цилиндрическая часть 5 запорного элемента 4 может иметь внутренний диаметр, равный от 0,9 до 1,1 наружному диаметру нижней цилиндрической его части 6.The upper cylindrical part 5 of the locking element 4 may have an inner diameter equal to from 0.9 to 1.1 to the outer diameter of the lower cylindrical part 6.

Предлагаемый клапан работает следующим образом.The proposed valve operates as follows.

Во внутреннюю полость запорного элемента 4, образованную поверхностями поршня 23 и цилиндрического выступа 15 крышки 13, через отверстие 24 вводится незамерзающая жидкость. После этого отверстие 24 закрывается резьбовой пробкой 25.Non-freezing liquid is introduced into the internal cavity of the locking element 4 formed by the surfaces of the piston 23 and the cylindrical protrusion 15 of the cover 13 through an opening 24. After that, the hole 24 is closed by a threaded plug 25.

Когда клапан находится в положении «Открыто», запорный элемент 4 расположен в крайнем верхнем положении. Рабочая среда (вязкая или загрязненная жидкость) омывает нижнюю цилиндрическую часть 6 запорного элемента 4 и воздействует на торцевую поверхность поршня 23 и, следовательно, на внутреннюю незамерзающую жидкость, которая, в свою очередь, воздействует на внутреннюю полость запорного элемента 4.When the valve is in the "Open" position, the locking element 4 is located in its highest position. The working medium (viscous or contaminated liquid) washes the lower cylindrical part 6 of the locking element 4 and acts on the end surface of the piston 23 and, therefore, on the internal non-freezing liquid, which, in turn, acts on the internal cavity of the locking element 4.

Исходя из того, что запорный элемент 4 выполнен в виде полой втулки, состоящей из двух сопряженных цилиндрических частей, одна из которых, верхняя часть 5, имеет внутренний диаметр, приблизительно равный внешнему диаметру второй нижней его части 6, продольные силы, создаваемые давлением рабочей среды на нижнюю торцевую часть и на поршень 23, которая передает усилия на внутреннюю жидкость, а та передает усилие на внутреннюю торцевую часть запорного элемента 4, уравновешивают друг друга, обеспечивается герметичность клапана и уменьшается усилие, необходимое для осуществления перемещения запорного элемента 4 на закрытие клапана.Based on the fact that the locking element 4 is made in the form of a hollow sleeve consisting of two mating cylindrical parts, one of which, the upper part 5, has an internal diameter approximately equal to the external diameter of its second lower part 6, longitudinal forces created by the pressure of the working medium on the lower end part and on the piston 23, which transfers forces to the internal fluid, and that transfers the force to the inner end part of the locking element 4, balance each other, the valve is sealed and the force is reduced e required for the movement of the locking element 4 to close the valve.

При закрытии проходного сечения клапана запорный элемент 4 при помощи привода перемещается вдоль оси корпуса 1 до контакта цилиндрической части 6 с седлом 11, выполненным в виде внутреннего усеченного конуса. При этом поршень 23 перемещается внутри цилиндрической части 6 запорного элемента 4 за счет разности объема (давления), возникшего из-за ступенчатой конструкции самого запорного элемента 4, а пружина 27 в данном случае работает как амортизатор. Клапан находится в положении «Закрыто».When closing the passage section of the valve, the locking element 4 by means of a drive moves along the axis of the housing 1 until the cylindrical part 6 contacts the seat 11, made in the form of an internal truncated cone. In this case, the piston 23 moves inside the cylindrical part 6 of the locking element 4 due to the difference in volume (pressure) caused by the stepped design of the locking element 4 itself, and the spring 27 in this case acts as a shock absorber. The valve is in the closed position.

Преимущества предлагаемого клапана состоят в том, что:The advantages of the proposed valve are that:

1) запорный элемент в виде полой втулки полностью разгружен от действия рабочего давления при перемещении;1) the locking element in the form of a hollow sleeve 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 closed according to the principle of operation of the valve - along the contact line and tightness is ensured by the metal-metal seal;

3) внутренняя полость запорного элемента не контактирует с рабочей средой, а омывается только наружная цилиндрическую часть запорного элемента, т.е. отсутствует возможность частиц, находящихся в рабочей среде, оседать на внутренней поверхности запорного элемента;3) the internal cavity of the locking element does not come into contact with the working medium, but only the outer cylindrical part of the locking element is washed, i.e. there is no possibility of particles in the working medium to settle on the inner surface of the locking element;

4) перемещение запорного элемента при регулировании и управлении рабочей средой может производиться как в ручном режиме при помощи винтовой передачи, так и с использованием маломощных приводов.4) the movement of the shut-off 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 low-power drives.

Claims

A valve comprising a housing, an inlet and an outlet, a locking element made in the form of a hollow stepped sleeve consisting of two conjugated upper and lower cylindrical parts connected to a drive made in the form of a spindle connected to the axis of the flywheel, and sealing units, characterized in that the upper cylindrical part of the locking body is made with a larger diameter than the lower cylindrical part, a flange is installed in the lower part of the housing with an outlet and an annular conical seat made in the form a truncated cone, and in the upper part of the body through a spacer a cover is installed with an annular shoulder on its outer surface and a cylindrical protrusion on its inner surface, while at the end of the cylindrical protrusion there is a sealing assembly fixed to it with a clamp and a bolt, and from the side facing the annular collar of the cover, a blind hole is made in it, in which a drive spindle is mounted, connected through lateral holes made in a cylindrical protrusion with a pin from the top the cylindrical part of the locking element, and the inner diameter of the upper cylindrical part is approximately equal to the outer diameter of the lower cylindrical part covered by the sealing assembly, in which the piston is located with an opening closed by a threaded plug, seals and a spring with a support ring, and the cavity formed inside the locking element the surfaces of the piston and the cylindrical protrusion of the cover, filled with non-freezing fluid, while the locking element is made with the possibility of reciprocating th motion along the inner surface of the housing and contact the outer end edge of the lower cylindrical part with a conical seat.