RU2329425C1

RU2329425C1 - Final-control valve

Info

Publication number: RU2329425C1
Application number: RU2006140555/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Андреев (RU); Александр Павлович Андреев; Юрий Степанович Панчеха (RU); Юрий Степанович Панчеха; Владимир Викторович Ермолаев (RU); Владимир Викторович Ермолаев; Григорий Юрьевич Панчеха (RU); Григорий Юрьевич Панчеха
Original assignee: Александр Павлович Андреев; Юрий Степанович Панчеха; Владимир Викторович Ермолаев; Григорий Юрьевич Панчеха
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-07-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to pipeline valves and accessories, primarily, to final-control valves designed to be use at whatever power generation plants in steam and condensate level control systems. The final-control valve incorporates a body with an inlet and outlet branch pipes, a fixed and moving section-opening plates arranged on a common shaft, the said openings allowing the working medium flowing through. The moving plate turns, driven by a driving element, relative to the fixed plate. The body is made in the form of a basic bush with an auxiliary bush attached to the former at the angle of, for example, 90°. The said auxiliary bush accommodates rotating driving element made as a shaft with a bevel pinion. The moving plate side surface has partial or complete teeth of a bevel pinion to mesh with the bevel pinion. An additional fixed plate with openings for medium to pass through and an annular ledge interacts with the moving plate, the said ledge isolates the bevel pinion teeth from the medium.

EFFECT: simpler design and manufacturability, lower friction between interacting elements.

7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно регулирующей, и предназначено для использования на ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС в системах регулирования уровня пара, конденсата, газа.The invention relates to valves, mainly regulating, and is intended for use at thermal power plants, state district power stations, thermal power plants, nuclear power plants in systems for regulating the level of steam, condensate, gas.

Известен клапан (регулирующий), содержащий корпус, установленные на общей оси подвижный и неподвижный запорные диски, в которых выполнены проходные отверстия, и привод подвижного диска, выполненный в виде подвижного резьбового штока (рейки), связанного с резьбой, выполненной на подвижном диске (см. патент RU №2160860, F16K 3/08, 31/54, 2000 г.). Недостатком конструкции является то, что при больших размерах подвижного и неподвижного дисков возникают значительные силы трения между дисками из-за большой площади поверхности трения при высоких рабочих давлениях, особенно в момент открытия, что требует привода повышенной мощности, корпус имеет сложную форму и не технологичен в стадии получения заготовки, механической обработки, неразрушающего контроля (простую форму легче контролировать).A known valve (control), comprising a housing, movable and fixed locking discs mounted on a common axis, in which openings are made, and a movable disk drive made in the form of a movable threaded rod (rack) associated with a thread made on a movable disk (see Patent RU No. 2160860, F16K 3/08, 31/54, 2000). The design drawback is that with large sizes of the movable and fixed disks, significant friction forces arise between the disks due to the large friction surface area at high working pressures, especially at the time of opening, which requires an increased power drive, the case has a complex shape and is not technologically advanced. stages of preparation, machining, non-destructive testing (simple form is easier to control).

Техническим результатом является упрощение конструкции клапана, технологии изготовления, уменьшение сил трения в затворе, мощности привода.The technical result is to simplify the design of the valve, manufacturing technology, reducing friction in the valve, drive power.

Технический результат достигается тем, что клапан регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленные на общей оси основные подвижный и неподвижный диски с профильными окнами для прохода среды, причем подвижный диск установлен с возможностью поворота приводным элементом относительно неподвижного диска, корпус выполнен в виде основной втулки, к которой прикреплена под углом, например 90°, вспомогательная втулка, в которой размещен с возможностью вращения приводной элемент в виде вала - конической шестерни, а на боковой поверхности подвижного диска частично или полностью выполнены зубья конического зубчатого колеса, кинематически связанные с конической шестерней, причем с подвижным диском связан установленный в корпусе дополнительный неподвижный диск с окнами для прохода среды и с кольцевым выступом, ограждающим зубья конической передачи от среды, кроме того:The technical result is achieved in that the control valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, mounted on a common axis, main movable and fixed disks with profile windows for the passage of the medium, and the movable disk is mounted to rotate the drive element relative to the fixed disk, the housing is made in the form the main sleeve, to which is attached at an angle, for example 90 °, the auxiliary sleeve, in which the drive element is placed with the possibility of rotation in the form of a shaft - a bevel gear, and on the teeth of the bevel gear are kinematically coupled to the lateral surface of the movable disk kinematically associated with the bevel gear, and an additional fixed disk mounted in the housing with windows for passage of the medium and an annular protrusion enclosing the teeth of the bevel gear from the medium is connected to the movable disk, in addition:

- основные подвижный и неподвижные диски установлены с зазором друг относительно друга в осевом направлении через подшипник качения или скольжения;- the main movable and fixed disks are installed with a gap relative to each other in the axial direction through a rolling or sliding bearing;

- подшипник скольжения выполнен в виде пары антифрикционных колец, одно из которых связано с основным подвижным диском, а другое - связано с основным неподвижным диском;- the sliding bearing is made in the form of a pair of antifriction rings, one of which is connected with the main movable disk, and the other is connected with the main fixed disk;

- подшипник качения выполнен в виде пары колец, одно из которых связано с основным подвижным диском, а другое - связано с основным неподвижным диском, между которыми расположен сепаратор с шариками, контактирующими с плоскими поверхностями колец;- the rolling bearing is made in the form of a pair of rings, one of which is connected with the main movable disk, and the other is connected with the main fixed disk, between which there is a cage with balls in contact with the flat surfaces of the rings;

- зазор между основными подвижным и неподвижным дисками выбирают из условия - протечка среды меньше допустимой;- the gap between the main movable and fixed disks is chosen from the condition - the medium leakage is less than permissible;

- зазор между основными подвижным и неподвижным дисками выбирают из условия - скорость потока среды в зазоре меньше допустимой для данной среды;- the gap between the main movable and fixed disks is selected from the condition - the flow rate of the medium in the gap is less than acceptable for this medium;

- зазор между основными подвижным и неподвижным дисками выбирают из условия - скорость потока среды в зазоре меньше допустимой для материалов поверхностей основных подвижного и неподвижного дисков, образующих щель для данной среды по стойкости к эрозионному износу.- the gap between the main movable and fixed disks is chosen from the condition - the flow rate of the medium in the gap is less than permissible for the materials of the surfaces of the main movable and fixed disks forming a gap for this medium in terms of resistance to erosion wear.

На фиг.1, 2, 3 показан главный разрез клапана в положении "открыто".Figure 1, 2, 3 shows the main section of the valve in the open position.

Клапан регулирующий содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, установленные на общей оси 4 основные подвижный (ПД) 5 и неподвижный (НПД) 6 диски с профильными окнами (ПО) 7, 8 для прохода среды. ПД 5 установлен с возможностью поворота приводным элементом (ПЭ) 9 относительно ППД 6. Корпус 1 выполнен в виде основной втулки, к которой прикреплена под углом, например 90°, вспомогательная втулка (ВВ) 10, в которой размещен с возможностью вращения ПЭ 9 в виде вала - конической шестерни (на конце вала ПЭ 9 заодно выполнена коническая шестерня 11). На боковой поверхности ПД 5 частично или полностью выполнены зубья конического зубчатого колеса 11, кинематически связанные с конической шестерней 12 ПЭ 9. Так как ПД 5 поворачивается на 90° для 2-х симметричных окон (60° для 3-х окон), на боковой поверхности можно нарезать зубья на секторе 100° (70°) или применить накладные зубья, прикрепив их к ПД 5.The control valve contains a housing 1 with input 2 and output 3 nozzles, mounted on a common axis 4, the main movable (PD) 5 and fixed (NPD) 6 discs with profile windows (ON) 7, 8 for the passage of the medium. PD 5 is mounted rotatably with a drive element (PE) 9 relative to PPD 6. The housing 1 is made in the form of a main sleeve, to which is attached at an angle, for example 90 °, an auxiliary sleeve (BB) 10, which is placed with the possibility of rotation of PE 9 in in the form of a shaft - a bevel gear (at the end of the shaft PE 9 at the same time a bevel gear 11 is made). On the side surface of the PD 5, the teeth of the bevel gear 11 are partially or completely made kinematically connected with the bevel gear 12 of PE 9. Since the PD 5 rotates 90 ° for 2 symmetrical windows (60 ° for 3 windows), on the side surfaces, you can cut the teeth in the sector 100 ° (70 °) or apply false teeth, attaching them to PD 5.

С ПД 5 связан установленный в корпусе дополнительный неподвижный диск (ДПД) 13 с ПО 14 для прохода среды и с кольцевым выступом 15, ограждающим зубья конической передачи 11, 12 от среды. ПД 5 и НПД 6 могут быть установлены без зазора (фиг.1) и с зазором (фиг.2, 3). ПД 5 и НПД 6 установливают с зазором друг относительно друга в осевом направлении через подшипник качения (ПК) или скольжения (ПС).Associated with PD 5 is an additional fixed disk (DPD) 13 installed in the housing with PO 14 for medium passage and with an annular protrusion 15 enclosing the teeth of the bevel gear 11, 12 from the medium. PD 5 and NPD 6 can be installed without a gap (figure 1) and with a gap (figure 2, 3). PD 5 and NPD 6 are installed with a gap relative to each other in the axial direction through the rolling bearing (PC) or sliding (PS).

ПС может быть выполнен в виде пары антифрикционных колец 16, 17, одно из которых 17 связано с выточкой 18 ПД 5, а другое 16 - связано с выточкой 19 НПД 6 (фиг.2).PS can be made in the form of a pair of anti-friction rings 16, 17, one of which 17 is associated with the recess 18 of the PD 5, and the other 16 is associated with the recess 19 of the NPD 6 (Fig.2).

ПК может быть выполнен в виде пары колец 20, 21, одно из которых установлено в выточке 19 НПД 6, а другое - в выточке 18 ПД 5, между которыми расположен сепаратор 22 с шариками 23, контактирующими с радиусными или плоскими поверхностями 24, 25 колец 20, 21.The PC can be made in the form of a pair of rings 20, 21, one of which is installed in the recess 19 of the NPD 6, and the other in the recess 18 of the PD 5, between which there is a separator 22 with balls 23 in contact with the radial or flat surfaces 24, 25 of the rings 20, 21.

Зазор А между ПД 5 и НПД 6 выбирают из условия - протечка среды должна быть меньше допустимой. Зазор А между ПД 5 и НПД 6 выбирают из условия - скорость потока среды в зазоре должна быть меньше допустимой для данной среды, например, для некоторых сред: водород, кислород есть ограничение на рабочие скорости потоков. которые учитывают при проектировании. Зазор А между ПД 5 и НПД 6 выбирают из условия - скорость потока среды в зазоре должна быть меньше допустимой для материалов поверхностей ПД 5 и НПД 6, образующих щель, для данной среды по стойкости к эрозионному износу. Есть научные данные по эрозионной стойкости материалов для различных сред, в которых имеется зависимость интенсивности эрозионного износа от вида среды, скорости потока, температуры. При определенных скоростях потока начинается интенсивный или катастрофический характер износа, что недопустимо.The gap A between PD 5 and NPD 6 is chosen from the condition that the medium leakage should be less than permissible. The gap A between PD 5 and NPD 6 is selected from the condition that the flow rate of the medium in the gap should be less than permissible for a given medium, for example, for some media: hydrogen, oxygen, there is a restriction on the working flow rates. which are taken into account when designing. The gap A between PD 5 and NPD 6 is selected from the condition that the flow rate of the medium in the gap should be less than permissible for materials of the PD 5 and NPD 6 surfaces forming a gap for this medium in terms of resistance to erosion wear. There is scientific data on the erosion resistance of materials for various environments in which there is a dependence of the intensity of erosion wear on the type of medium, flow rate, temperature. At certain flow rates, an intensive or catastrophic wear pattern begins, which is unacceptable.

Работа клапана регулирующего.Regulating valve operation.

Рабочую среду подают через входной патрубок 2, далее среда проходит через ПО 14 ДПД 13 к ПО 8, 7 ПД 5, НПД 6, далее - к выходному патрубку 3. Вращением ПЭ 9 приводят во вращение с помощью конической передачи 11, 12 ПД 5. При взаимном движении ПО 7, 8 открываются или закрываются для прохода потока среды. В положении закрыто на ПД 5 действует наибольший перепад давления рабочей среды, силы трения между рабочими поверхностями трения ПД 5 и НПД 6 самые большие.The working medium is fed through the inlet pipe 2, then the medium passes through PO 14 of the DPD 13 to PO 8, 7 PD 5, NPD 6, then to the output pipe 3. By rotating PE 9, they are rotated using a bevel gear 11, 12 PD 5. With mutual movement, software 7, 8 opens or closes for the passage of the medium flow. In the closed position on PD 5, the largest pressure drop of the working medium acts, the friction forces between the working friction surfaces of PD 5 and NPD 6 are the largest.

Выполнение корпуса 1 в виде основной втулки, к которой прикреплена под углом, например 90°, вспомогательная втулка (ВВ) 10, в которой размещен с возможностью вращения ПЭ 9 в виде вала - конической шестерни, значительно упрощает конструкцию клапана в целом. Простые детали: корпус 1, ВВ 10 облегчают, удешевляют технологию их изготовления, контроля, что очень важно при изготовлении ответственных изделий для АЭС. Введенный ДПД 13 с ПО 14 для прохода среды и с кольцевым выступом 15, служит для поддержки оси 4, которая связана с центральным отверстием ДПД 13, а также ограждает кольцевым выступом 15 зубья конической передачи 11, 12 от среды, которая может содержать абразивные частицы, попадание которых между зубьями колеса 11 и шестерни 12 конической передачи нежелательно, т.к. приведет к заклиниванию или износу зубьев.The execution of the housing 1 in the form of a main sleeve, to which is attached at an angle, for example 90 °, the auxiliary sleeve (BB) 10, which is placed with the possibility of rotation of the PE 9 in the form of a shaft - a bevel gear, greatly simplifies the design of the valve as a whole. Simple details: building 1, BB 10 facilitate, reduce the cost of their manufacturing technology, control, which is very important in the manufacture of critical products for nuclear power plants. Introduced DPD 13 with PO 14 for the passage of the medium and with an annular protrusion 15, serves to support the axis 4, which is connected with the Central hole of the DPD 13, and also protects the ring protrusion 15 of the teeth of the bevel gear 11, 12 from the medium, which may contain abrasive particles, which between the teeth of the wheel 11 and the gear 12 of the bevel gear is undesirable, because will lead to jamming or wear of the teeth.

Установка ПД 5 и НПД 6 без зазора (фиг.1) оправдана при малых Ду и малых перепадах давления на ПД 5, в противном случае возрастают силы трения между ПД 5 и НПД 6, что приводит к увеличению мощности привода и износу поверхностей трения, кроме того, уменьшается угол основного конуса шестерни 12 и значительно возрастает радиальное усилие со стороны шестерни 12 на зубья колеса 11, это еще более увеличивает силы трения. Установка с зазором друг относительно друга в осевом направлении через ПК или ПС позволяет значительно снизить силы трения за счет применения антифрикционных материалов (колец 16, 17) ПС с низким коэффициентом трения и замены трения скольжения на трение качения в ПК, это позволяет уменьшить мощность и габариты привода. Использование антифрикционных материалов при создании ПД 5 и НПД 6 или их поверхностей трения часто невозможно по причине того, что антифрикционные материалы не обладают достаточной эрозионной стойкостью в потоке среды.Installing PD 5 and NPD 6 without a gap (Fig. 1) is justified for small DN and small pressure drops on PD 5, otherwise the friction forces between PD 5 and NPD 6 increase, which leads to an increase in drive power and wear of friction surfaces, except Moreover, the angle of the main cone of the gear 12 decreases and the radial force from the gear 12 to the teeth of the wheel 11 increases significantly, this further increases the friction forces. Installation with a gap relative to each other in the axial direction through a PC or PS can significantly reduce friction due to the use of antifriction materials (rings 16, 17) PS with a low coefficient of friction and replace sliding friction with rolling friction in a PC, this allows to reduce power and dimensions drive. The use of antifriction materials when creating PD 5 and NPD 6 or their friction surfaces is often impossible due to the fact that antifriction materials do not have sufficient erosion resistance in the medium flow.

Выполнение ПК в виде пары колец 20, 21, одно из которых установлено в выточке 19 НПД 6, а другое - в выточке 18 ПД 5, между которыми расположен сепаратор 22 с шариками 23, контактирующими с плоскими поверхностями 24, 25 колец 20, 21, очень простое по конструкции и технологии изготовления. Отсутствие радиусной канавки на поверхностях 24, 25 снижает требование по точности изготовления сопрягаемых деталей, обеспечивает свободную (само)установку шариков 23. Это упрощает конструкцию клапана и технологию изготовления.The PC is made in the form of a pair of rings 20, 21, one of which is installed in the recess 19 of the NPD 6, and the other in the recess 18 of the PD 5, between which there is a separator 22 with balls 23 in contact with the flat surfaces 24, 25 of the rings 20, 21, very simple in design and manufacturing technology. The absence of a radius groove on the surfaces 24, 25 reduces the requirement for precision manufacturing of mating parts, provides free (self) installation of balls 23. This simplifies the design of the valve and manufacturing technology.

Зазор А между ПД 5 и НПД 6 выбирают минимальным из условия - протечка среды должна быть меньше допустимой. Клапан регулирующий не должен обладать запорной функцией, и для него обычно регламентируется допустимый уровень протечки, который существенно не влияет на его работоспособность.The gap A between PD 5 and NPD 6 is chosen to be minimal from the condition that the medium leakage should be less than permissible. The control valve should not have a shut-off function, and for it the acceptable level of leakage is usually regulated, which does not significantly affect its performance.

Данная конструкция клапана упрощает конструкцию корпуса, клапана, технологию изготовления клапана в целом и позволяет снизить мощность привода.This valve design simplifies the design of the housing, valve, manufacturing technology of the valve as a whole and reduces the power of the drive.

Клапан может быть использован в энергетическом, химическом, нефтяном, газовом машиностроении.The valve can be used in power, chemical, oil, gas engineering.

Claims

1. The control valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, mounted on a common axis, the main movable and fixed disks with profile windows for the passage of the medium, and the movable disk is mounted to rotate the drive element relative to the fixed disk, characterized in that the housing is made in the form the main sleeve, to which is attached at an angle, for example 90 °, an auxiliary sleeve in which the drive element is placed rotatably in the form of a shaft - a bevel gear, and on the side surface the movable disk is partially or entirely formed bevel gear teeth, kinematically connected with a bevel gear, wherein the movable disc is connected in a body of an additional stationary disc with windows for the passage of the medium, and with an annular projection enclosing the bevel gear teeth on the medium.

2. The control valve according to claim 1, characterized in that the main movable and fixed disks are installed with a gap relative to each other in the axial direction through a rolling or sliding bearing.

3. The control valve according to claim 2, characterized in that the sliding bearing is made in the form of a pair of antifriction rings, one of which is connected to the main movable disk, and the other is connected to the main fixed disk.

4. The control valve according to claim 2, characterized in that the rolling bearing is made in the form of a pair of rings, one of which is connected to the main movable disk, and the other is connected to the main fixed disk, between which there is a separator with balls in contact with the flat surfaces of the rings .

5. The control valve according to claim 1, characterized in that the gap between the main movable and fixed disks is selected from the condition that the medium leak is less than permissible.

6. The control valve according to claim 1, characterized in that the gap between the main movable and fixed disks is selected from the condition that the flow rate of the medium in the gap is less than permissible for a given medium.

7. The control valve according to claim 1, characterized in that the gap between the main movable and fixed disks is selected from the condition that the flow rate of the medium in the gap is less than that allowed for the materials of the surfaces of the main movable and fixed disks forming a gap for this medium in terms of erosion resistance .