RU2347124C1

RU2347124C1 - Standby shut-off modular main line valve for integrated assembly, high pressures and temperatures

Info

Publication number: RU2347124C1
Application number: RU2007124848/06A
Authority: RU
Inventors: Павел Григорьевич Редько (RU); Павел Григорьевич Редько; Анатолий Васильевич Амбарников (RU); Анатолий Васильевич Амбарников; Константин Викторович Нахамкес (RU); Константин Викторович Нахамкес; Адольф Сергеевич Чугунов (RU); Адольф Сергеевич Чугунов; Александр Борисович Тихонов (RU); Александр Борисович Тихонов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" (ОАО "ПМЗ ВОСХОД")
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-02-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to hydro pneumatic control systems and is intended for controlling working fluid flows in service pipelines carrying, primarily, gaseous high-pressure and high-temperature media. It can be used in gas, oil chemical and other industries. The proposed valve incorporates a body, primary and auxiliary shut-off members with control rod and, additionally, a drive. The proposed valve represents a module to be built directly into the main line and comprises a standby system of the working process control. The said system allows a selective valve operation, i.e. remote control and control comprising a preset manual duplication of electric signals built around common remote and local signaling circuits operating in compliance with the position of the valve primary shut-off member, that is, "shut-off - open". The drive of the said shut-off members represents a connector made up of two components, i.e. an electromagnetic drive and a standby drive of the preset manual duplication of electric signals. Both drives are linked up with the shut-off valve control rod and are integrated structurally and functionally, into integral detachable command control unit rigidly jointed by a common housing and magnetic circuits cover. To fit the electromagnetic drive in the said command control unit housing, there is a central vertical through multi-stage bore with a threaded section and a guiding cylindrical surface for the said control unit to be tightly and coaxially jointed to the guide cylinder of the shut-off valve. The body central bore minor stage accommodates a guide sleeve with an outer circular thrust collar made from an anti-magnetic material with a stop from magnetically soft material with a central hole. The body central part outer side accommodates power supply lead-ins. The electromagnetic drive comprises two electromagnetic coils arranged aligned in the magnetic circuit cover. The central coil makes a pulsed, that is, starting coil operated in intermittent (pulsed) conditions. The other coil arranged off the center acts as a holding coil to be continuously operated. There is also the unit of signaling and switching incorporating three hermetic contacts and a lamp made from transparent and shock-proof material. The drive of the preset manual duplication of electric signals represents a control unit of the drive shaft provided with circular sealing elements on the outer cylindrical surfaces and a handle to turn the shaft horizontally through 180° to 190°. The drive of the preset manual duplication of electric signals is linked up with the shut-off valve control rod with the help of a pushpin eccentrically fitted relative to the axis of turn. The drive shaft incorporates a locking element representing a cylindrical pin, in the shaft bore. The shaft free end enters the shaped slot on the body side surface.

EFFECT: higher reliability and efficiency.

5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области гидропневмоавтоматики, в частности к запорно-регулирующим устройствам, используемым в газодобывающей, газоперерабатывающей, нефтяной, нефтехимической и химической промышленности для регулирования и перекрытия потоков рабочей среды в трубопроводных технологических линиях или магистралях, транспортирующих преимущественно газообразные среды с высокими давлениями и температурой.The invention relates to the field of hydropneumatic automation, in particular to locking and regulating devices used in the gas production, gas processing, oil, petrochemical and chemical industries for regulating and blocking the flow of a working medium in pipeline technological lines or highways transporting mainly gaseous media with high pressures and temperatures.

Известен запорный клапан, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана, выполненное в корпусе, и подпружиненный запорный элемент с направляющей цилиндрической поверхностью и уплотняющей конической частью (см. Т.М.Башта, «Гидравлические приводы летательных аппаратов», М.: Машиностроение, 1967 г., с.242, рис.179).Known shut-off valve comprising a housing with inlet and outlet openings, a valve seat made in the housing, and a spring-loaded locking element with a cylindrical guide surface and a sealing conical part (see T. M. Bashta, "Hydraulic drives of aircraft", M .: Engineering, 1967, p. 242, fig. 179).

Достоинством известного клапана является его высокая чувствительность, достигаемая обеспечением нулевого перекрытия проходных окон. Такие клапанные устройства просты в изготовлении и достаточно надежны в эксплуатации. Клапан приводится в действие вручную или с помощью механических или электротехнических устройств. Главным недостатком известного клапана являются большие усилия, которые требуются для преодоления сил от давления жидкости на рабочую поверхность запорного элемента. В связи с этим разгрузка клапанов от сил давления жидкости на их рабочие элементы имеет большое практическое значение, так как большие усилия на ручке управления затрудняют работу оператора, а также ограничивают применение клапанов в гидропневмосистемах автоматики, особенно при высоких перепадах давления и при больших проходных сечениях и расходах.The advantage of the known valve is its high sensitivity, achieved by providing zero overlap of passage windows. Such valve devices are easy to manufacture and quite reliable in operation. The valve is actuated manually or by mechanical or electrical devices. The main disadvantage of the known valve is the great efforts that are required to overcome the forces of the fluid pressure on the working surface of the shut-off element. In this regard, unloading the valves from fluid pressure forces on their working elements is of great practical importance, since large efforts on the control handle impede the operator’s work and also limit the use of valves in hydropneumatic automation systems, especially at high pressure drops and at large flow sections and expenses.

Известен клапан (см. RU 2200265 С1, кл. F16K 3/24, 20.02.2001 г.), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана в виде торцовой кольцевой поверхности, запорный орган, соединенный с приводом, и уплотнительные узлы, при этом в корпусе жестко установлен цилиндрический вкладыш, а запорный элемент выполнен в виде полой втулки ступенчатой формы, установленной в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль внешней поверхности цилиндрического вкладыша.A known valve (see RU 2200265 C1, class F16K 3/24, 02.20.2001), comprising a housing with inlet and outlet openings, a valve seat in the form of an end annular surface, a locking member connected to the actuator, and sealing assemblies, at the same time, a cylindrical insert is rigidly mounted in the housing, and the locking element is made in the form of a stepped hollow sleeve installed in the housing with the possibility of reciprocating movement along the outer surface of the cylindrical insert.

Достоинством известного клапана является то, что он отличается простотой конструкции и компактностью исполнения, достигнутыми в основном вследствие размещения всех деталей клапана непосредственно в ступенчатой цилиндрической расточке корпуса. Кроме того, известный клапан позволяет снизить усилия, необходимые для перемещения запорного элемента. Конструктивно это достигается тем, что запорный элемент выполнен гидравлически или пневматически разгруженным от статических сил давления жидкости во входной камере, в результате чего исключаются условия возникновения значительных аксиальных составляющих сил, отрицательно воздействующих на привод запорного элемента.The advantage of the known valve is that it differs in simplicity of design and compact design, achieved mainly due to the placement of all valve parts directly in the stepped cylindrical bore of the housing. In addition, the known valve can reduce the force required to move the locking element. Structurally, this is achieved by the fact that the locking element is hydraulically or pneumatically unloaded from the static forces of the liquid pressure in the inlet chamber, as a result of which the conditions for the occurrence of significant axial component forces that adversely affect the drive of the locking element are excluded.

В известном клапане нашли отражение и преимущества выполнения запорных органов с уплотняющими элементами тарельчатого типа. Так, герметичность клапана в закрытом положении обеспечивается за счет приработки (притирки) плоского седла клапана и нижней кромки запорного органа.The well-known valve is reflected and the advantages of performing locking elements with sealing elements of the plate type. So, the tightness of the valve in the closed position is ensured by the running-in (lapping) of the flat valve seat and the lower edge of the locking element.

Для обеспечения работоспособности данного клапана сопрягаемые между собой направляющие цилиндрические поверхности корпуса, запорного элемента и неподвижно закрепленного вкладыша уплотнены и, следовательно, изготовлены с достаточно малыми кольцевыми зазорами. Учитывая, что при этом должно быть достигнуто и плотное торцовое прилегание запорного элемента к седлу вкладыша, это обстоятельство приводит к необходимости изготовления указанных деталей с высокой точностью. С другой стороны, высокая точность изготовления сопрягаемых пар, например, по направляющим поверхностям во многом обуславливает большую вероятность снижения герметичности клапана из-за отсутствия во время работы возможности самоустанавливания запорного элемента относительно контактной поверхности седла вкладыша.To ensure the operability of this valve, the mating guide cylindrical surfaces of the housing, the locking element and the fixedly fixed insert are sealed and, therefore, are made with sufficiently small annular gaps. Given that this should be achieved and a close mechanical fit of the locking element to the seat of the liner, this circumstance leads to the need to manufacture these parts with high accuracy. On the other hand, the high accuracy of manufacturing mating pairs, for example, along guide surfaces, in many respects leads to a greater likelihood of reducing the tightness of the valve due to the lack of the possibility of self-installation of the locking element relative to the contact surface of the seat of the liner during operation.

Недостатком известного клапана является также низкая чувствительность и недостаточное быстродействие, вызванные значительными перекрытиями проходных отверстий вкладыша. В известном клапане, кроме того, при протекании через него рабочей среды высока вероятность формирования турбулентных потоков. Конструкция известного клапана увеличивает путь прохождения рабочей среды, что способствует отложению твердых осадков на элементах клапана и истиранию клапана механическими частицами, находящимися в потоке рабочей среды во взвешенном состоянии.A disadvantage of the known valve is also low sensitivity and poor performance, caused by significant overlap of the passage openings of the liner. In the known valve, in addition, when the working medium flows through it, there is a high probability of the formation of turbulent flows. The design of the known valve increases the path of the working fluid, which contributes to the deposition of solid sediment on the valve elements and the abrasion of the valve by mechanical particles in the flow of the working fluid in suspension.

Для повышения чувствительности клапанов и стабильности давления, а также для обеспечения эффективной разгрузки клапанов от осевых сил в настоящее время широко используются клапаны с серводействием (см. Т.М.Башта, «Гидравлические приводы летательных аппаратов», М.: Машиностроение, 1967 г., с.246, рис.184).To increase the sensitivity of valves and pressure stability, as well as to ensure effective valve unloading from axial forces, servo-assisted valves are currently widely used (see T. M. Bashta, “Hydraulic Drives of Aircraft”, M .: Mechanical Engineering, 1967 , p. 246, fig. 184).

В конструкциях такого типа клапанов помимо основного запорного органа применен вспомогательный запорный орган с уменьшенными геометрическими рабочими параметрами, перемещения которого отслеживает основной запорный орган, перепускающий или закрывающий основной поток рабочей среды под давлением. При открытии вспомогательного запорного органа давление в его камере управления понижается, в результате чего основной запорный орган синхронно открывается. При подаче команды на закрытие вспомогательного запорного органа основной запорный орган автоматически закрывается, причем усилие для открытия клапана с серводействием определяется только площадью запорной части вспомогательного запорного органа и соответствующим управляющим давлением рабочей среды.In designs of this type of valves, in addition to the main locking element, an auxiliary locking element with reduced geometric operating parameters is used, the movements of which are monitored by the main locking element, which bypasses or closes the main flow of the working medium under pressure. When you open the auxiliary locking element, the pressure in its control chamber decreases, as a result of which the main locking element opens synchronously. When a command is issued to close the auxiliary locking element, the main locking element automatically closes, and the force for opening the valve with servo action is determined only by the area of the locking part of the auxiliary locking element and the corresponding control pressure of the working medium.

Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим аналогом (прототипом) служит запорно-регулирующее устройство нормально закрытого типа с двухступенчатым режимом работы (см. патент RU 2184897 С2, 7 F16K 1/12, опубликованный 10.07.2002, бюллетень №19). Известное устройство содержит максимальное количество сходных с заявляемым клапаном конструктивных признаков, а именно: устройство и клапан содержат корпус с впускным и выпускным участками для прохода рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющие их кольцевые полости, с центральной вертикально расположенной цилиндрической расточкой и соосно размещенными в ней двумя последовательно открываемыми подпружиненными запорными органами, причем соосно с корпусом закреплен направляющий цилиндр для первого - главного запорного органа, расположенного с возможностью осевого перемещения относительно направляющего цилиндра и взаимодействия с седлом, а второй - вспомогательный запорный орган выполнен с уменьшенными геометрическими параметрами по сравнению с первым запорным органом и соединен со штоком управления, при этом направляющий цилиндр второго запорного органа расположен соосно направляющему цилиндру главного запорного органа. В целом это устройство (в дальнейшем - клапан) отличается не только конструктивной сложностью, но и нетехнологичностью из-за необходимости обеспечения не только точности изготовления, а и строгой соосности взаимодействующих между собой деталей, установленных во внутренней ступенчатой расточке корпуса. Сложность конструкции во многом обуславливается труднодоступностью расположения неподвижно установленных седел первого и второго запорных органов со своими элементами крепления и стопорения (контровки).Of the known analogues of the claimed technical solution, the closest analogue (prototype) is a normally-closing shut-off device with a two-stage operation mode (see patent RU 2184897 C2, 7 F16K 1/12, published July 10, 2002, bulletin No. 19). The known device contains the maximum number of structural features similar to the claimed valve, namely: the device and valve contain a housing with inlet and outlet sections for the passage of the working medium communicating with each other through the annular cavities separating them, with a central vertically located cylindrical bore and coaxially placed in it two sequentially opened spring-loaded locking elements, and a guide cylinder is fixed coaxially with the housing for the first - the main locking body located with the possibility of axial movement relative to the guide cylinder and interact with the saddle, and the second auxiliary shut-off element is made with reduced geometric parameters compared to the first shut-off element and connected to the control rod, while the guide cylinder of the second shut-off element is aligned with the guide cylinder of the main locking organ. In general, this device (hereinafter referred to as the valve) is not only structurally difficult, but also low-tech due to the need to ensure not only manufacturing accuracy, but also strict alignment of the interacting parts installed in the internal step boring of the housing. The complexity of the design is largely due to the inaccessibility of the location of the fixed seats of the first and second locking bodies with their fastening and locking elements (locks).

Для плавного вхождения запорных органов на седла или схода с них при рабочих перемещениях заходные фаски запорных органов должны быть выполнены с высоким качеством. К недостатку следует отнести и то, что применяемые эластомерные уплотнения седел работают в тяжелых условиях, так как при переключениях эти уплотнения последовательно входят-выходят из контакта с запорными органами, испытывая при этом знакопеременные деформации от кромок заходных фасок запорных органов и перепадов давления и температур и, как следствие этого, подвергаются усиленному преждевременному механическому износу, что снижает эксплуатационную надежность и ресурс клапана в целом. Вертикальное расположение присоединительных фланцев накладывает определенные дополнительные технологические трудности в организации осуществления монтажа (демонтажа), технических осмотров, обслуживания и ремонта.For a smooth entry of the locking bodies on the saddles or leaving them during working movements, the entrance chamfers of the locking bodies must be made with high quality. A disadvantage is the fact that the used elastomeric seat seals work under difficult conditions, since during switching these seals come in and out of contact with the locking elements, undergoing alternating deformations from the edges of the inlet chamfers of the locking elements and pressure and temperature drops and as a consequence of this, they undergo enhanced premature mechanical wear, which reduces the operational reliability and resource of the valve as a whole. The vertical arrangement of the connecting flanges imposes certain additional technological difficulties in organizing the installation (dismantling), technical inspections, maintenance and repair.

Конструктивное исполнение приведенного клапана-прототипа с соответствующими габаритно-массовыми характеристиками обеспечивает прохождение рабочей среды при открытых запорных органах, однако функциональные возможности его существенно ограничены и отличаются невысокими энергетическими показателями и недостаточной пропускной способностью проводимой среды, что обусловлено конструкцией седла - направляющего цилиндра, перфорированного проходными отверстиями.The design of the prototype valve with the corresponding dimensional and mass characteristics ensures the passage of the working medium with open shutoff bodies, however, its functionality is significantly limited and is characterized by low energy performance and insufficient throughput of the medium, which is due to the design of the seat - the guide cylinder, perforated through holes .

Образованные при этом перемычки в окружном направлении существенно снижают полезную площадь расчетного сечения проходного канала седла. Кроме того, конструкция клапана аналога-прототипа повторяет недостаток клапана аналога (см. RU 2200265 С1, кл. F16K 3/24, 20.02.2001 г.), заключающийся в низкой чувствительности и недостаточном быстродействии из-за наличия увеличенных перекрытий проходных окон, образованных в силу конструктивной необходимости размещения и встройки на направляющих поверхностях седел уплотняющих эластомерных элементов.The jumpers formed in this circumferential direction significantly reduce the useful area of the calculated cross-section of the passage channel of the saddle. In addition, the design of the valve of the analogue-prototype repeats the disadvantage of the valve of the analogue (see RU 2200265 C1, CL F16K 3/24, 02/20/2001), which consists in low sensitivity and inadequate speed due to the presence of increased overlap of passage openings formed due to the structural need for placement and installation on the guide surfaces of the seats of the sealing elastomeric elements.

Следует отметить, что эксплуатационные и потребительские свойства известных клапанов, в том числе и прототипа, во многом ограничиваются невозможностью их прямого (без доработки) применения в системах с дистанционным управлением с помощью электрического сигнала, формируемого соответствующими функциональными кнопками на панели управления с удержанием запорных органов в открытом состоянии.It should be noted that the operational and consumer properties of the known valves, including the prototype, are largely limited by the impossibility of their direct (without improvement) application in systems with remote control using an electric signal generated by the corresponding function buttons on the control panel with the locking elements in open state.

Недостатком известных технических решений, включая и прототип, является также отсутствие возможности управления запорным клапаном с помощью вспомогательного привода ручного дублирования электрического сигнала, объективно необходимого для осуществления ручного управления клапаном в случаях проведения пусконаладочных или ремонтно-восстановительных работ при отключенной системе электропитания. Кроме того, ручной привод управления в полной мере обеспечивает безотказную эксплуатацию клапана в экстремальных или аварийных ситуациях.A disadvantage of the known technical solutions, including the prototype, is also the inability to control the shut-off valve using an auxiliary drive for manual duplication of the electrical signal, objectively necessary for manual control of the valve in cases of commissioning or repair work with the power supply system turned off. In addition, the manual control actuator fully ensures trouble-free operation of the valve in extreme or emergency situations.

Рост технического уровня эксплуатации магистральных систем с переменным потреблением энергии рабочей среды требует создания запорно-регулирующей аппаратуры с качественно новыми характеристиками. Помимо этого, она должна быть компактной и обладать высокой эксплуатационной технологичностью.The growth of the technical level of operation of trunk systems with variable energy consumption of the working environment requires the creation of shut-off and control equipment with qualitatively new characteristics. In addition, it should be compact and have high operational manufacturability.

Необходимо отметить, что большинство рассмотренных типов конструкций запорных клапанов, включая конструкцию аналога-прототипа, имеют, как правило, «монофункциональное» применение, поэтому наиболее актуальным на сегодняшний день становится вопрос разработки и создания запорных клапанов универсального применения, сочетающих в себе «многофункциональные» возможности и позволяющих при этом уменьшить существующую номенклатуру конструкций двухкаскадных запорных клапанов.It should be noted that most of the considered types of shut-off valve designs, including the design of the prototype analogue, have, as a rule, "monofunctional" applications, therefore the most urgent issue today is the development and creation of shut-off valves for universal use, combining "multifunctional" features and thus reducing the existing range of designs of two-stage shut-off valves.

На существующем уровне техники известные конструкции запорно-регулирующих устройств, включая конструкцию аналога-прототипа, не удовлетворяют разработчиков объектов применения из-за несоответствия запорных устройств специальным требованиям. В частности, выдвигаются требования по выполнению современных принципов агрегатирования и модульности исполнения составляющих элементов. Соблюдение указанных принципов, как известно, открывает возможность проводить автономную отработку технических характеристик и испытания, позволяет выполнить встройку запорно-регулирующего устройства непосредственно в технологическую линию или в линию магистральной системы, а также упростить работы, связанные с монтажом, демонтажем и ремонтом непосредственно на объекте применения.At the current level of technology, the known design of locking and regulating devices, including the design of the analogue prototype, do not satisfy the developers of the objects of application due to the mismatch of locking devices with special requirements. In particular, requirements are put forward for the implementation of modern principles of aggregation and modularity of the performance of constituent elements. Compliance with these principles, as you know, makes it possible to conduct autonomous testing of technical specifications and tests, allows you to embed a shut-off and control device directly into the production line or line of the main system, and also simplify the work associated with installation, dismantling and repair directly at the application .

В совокупности указанные недостатки известного запорно-регулирующего устройства аналога-прототипа в достаточной мере снижают эксплуатационные качества и ограничивают его применение, например, в условиях воздействия высоких температур, давлений и значительной энергии потока «сдросселированного» газа, нередко несущего в своем составе посторонние включения и механические примеси.Together, these disadvantages of the known locking and regulating device of the analogue of the prototype sufficiently reduce operational performance and limit its use, for example, under the influence of high temperatures, pressures and significant energy flow of the "throttled" gas, often containing foreign impurities and mechanical impurities.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание такой конструкции запорного клапана, которая сочетает в себе возможности и достоинства известных запорных устройств, но имеет при этом более надежную, технологичную и ремонтопригодную конструкцию с одновременным достижением других технико-экономических показателей:The technical task of the invention is to eliminate these drawbacks and create such a shut-off valve design that combines the capabilities and advantages of known shut-off devices, but has a more reliable, technologically advanced and maintainable design while achieving other technical and economic indicators:

- реализация выполнения запорного клапана в виде единого блока-модуля с возможностью легкого встраивания непосредственно в линию магистральной системы и автономной отработки технических характеристик,- the implementation of the shut-off valve in the form of a single block module with the ability to easily integrate directly into the line of the main system and autonomous testing of technical characteristics,

- снижение потерь напора и мощности путем сокращения пути и максимального «спрямления» траектории прохождения основного потока рабочей среды через клапан,- reducing pressure and power losses by shortening the path and maximizing “straightening” of the path of the main fluid flow through the valve,

- повышение чувствительности и быстродействия запорных органов и снижения гистерезисных явлений на переходных режимах управления,- increase the sensitivity and speed of the locking organs and reduce hysteresis in transient control modes,

- повышение работоспособности и герметичности запорных органов клапана в условиях воздействия высоких температур и давлений рабочей среды,- improving the efficiency and tightness of the valve shut-off elements under the influence of high temperatures and pressures of the working environment,

- улучшение и стабилизация параметров герметичности по вспомогательному органу за счет компенсации всевозможных погрешностей, возникающих при изготовлении и вследствие температурных и упругих деформационных процессов в деталях в период эксплуатации, путем возможности его самоустановки на уплотняющее седло главного запорного органа,- improvement and stabilization of the tightness parameters for the auxiliary body by compensating for all kinds of errors that occur during manufacture and due to temperature and elastic deformation processes in the parts during operation, by the possibility of its self-installation on the sealing seat of the main locking body,

- расширение эксплуатационных возможностей запорного клапана и повышение безопасности эксплуатации за счет:- expanding the operational capabilities of the shut-off valve and improving operational safety due to:

- обеспечения управления клапаном как вручную, так и дистанционно с помощью электрического сигнала, формируемого на панели управления,- providing control of the valve both manually and remotely using an electrical signal generated on the control panel,

- повышения экономичности электромагнитного привода путем создания энергосберегающей магнитной катушки с автоматически изменяемой в процессе работы мощностью,- increase the efficiency of the electromagnetic drive by creating an energy-saving magnetic coil with automatically changing power during operation,

- автоматической выдачи информации о занимаемой позиции основного запорного органа в клапане («закрыто-открыто»).- automatic issuance of information about the position of the main locking element in the valve ("closed-open").

В соответствии с «Правилами безопасности систем газораспределения и газопотребления» ПБ 12-529-03 («Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», г.Москва, 2003 г, п.2.4.1, с.31-32) обязательным требованием к газопроводной аппаратуре, в частности, к запорным клапанам, является наличие питающего напряжения на катушке электромагнита в рабочем состоянии клапана, при этом закрытие клапана может осуществляться только снятием напряжения питания с электромагнита. По этой причине, например, клапаны с импульсным управлением не могут быть использованы в качестве отсечных в системах автоматики с использованием природного газа.In accordance with the “Safety Rules for Gas Distribution and Gas Consumption Systems” PB 12-529-03 (“Scientific and Technical Center for Safety in Industry of the Gosgortekhnadzor of Russia”, Moscow, 2003, clause 2.4.1, p.31-32) a mandatory requirement for gas pipeline equipment, in particular, for shut-off valves, is the presence of a supply voltage on the coil of the electromagnet in the operating state of the valve, while closing the valve can only be done by removing the supply voltage from the electromagnet. For this reason, for example, pulse-controlled valves cannot be used as shut-off valves in automation systems using natural gas.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом резервированном запорном магистральном клапане модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур, содержащем корпус с впускным и выпускным участками для прохода рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющие их кольцевые полости, с центральной вертикально расположенной цилиндрической расточкой и соосно размещенными в ней двумя последовательно открываемыми подпружиненными запорными органами, причем соосно с корпусом закреплен направляющий цилиндр для первого - главного запорного органа, расположенного с возможностью осевого перемещения относительно направляющего цилиндра и взаимодействия с седлом, а второй - вспомогательный запорный орган выполнен с уменьшенными геометрическими параметрами по сравнению с первым запорным органом и соединен со штоком управления, при этом направляющий цилиндр второго запорного органа расположен соосно направляющему цилиндру главного запорного органа, согласно изобретению запорный магистральный клапан, включающий в себя корпус, главный и вспомогательный запорные органы со штоком управления, дополнительно оснащен приводным механизмом и образован в виде единого блока-модуля с возможностью встраивания непосредственно в магистральную линию и выполнен с резервированной системой управления рабочим процессом, сконфигурированной с возможностью избирательной работы клапана на режимах дистанционного управления и управления с фиксированным ручным дублированием электрического сигнала с общими цепями дистанционной и местной сигнализации по положению главного запорного органа в клапане «закрыто-открыто», при этом приводной механизм вспомогательного и, соответственно, основного запорных органов сформирован в виде соединительного устройства из двух составляющих компонентов - электромагнитного привода и резервного привода фиксированного ручного дублирования электрического сигнала, оба привода кинематически связаны со штоком управления запорного клапана и конструктивно и функционально объединены в единый съемный командный блок управления и жестко связаны общим корпусом и крышкой магнитопровода, в корпусе командного блока управления, для установки электромагнитного привода, образована центральная вертикально расположенная сквозная многоступенчатая расточка с резьбовым участком и направляющей цилиндрической поверхностью для герметичного и соосного подсоединения командного блока управления к направляющему цилиндру запорного клапана, в малую ступень центральной расточки корпуса жестко установлена направляющая гильза с наружным кольцевым опорным буртом из антимагнитного материала со стопом из магнитомягкого материала с центральным отверстием, на внешней стороне средней части корпуса образованы полости вводов электропитания, а на боковой поверхности центральной расточки - радиально направленное сквозное расточное отверстие, при этом электромагнитный привод содержит размещенные коаксиально в крышке магнитопровода две электромагнитные катушки, центральная из них образована с функцией «импульсной» (пусковой) катушки с кратковременным (импульсным) режимом работы, другая - с периферийным расположением, реализована в исполнении «удерживающей» катушки с длительным режимом работы, с меньшей выходной мощностью и энергопотреблением, установленный внутри направляющей гильзы подпружиненный якорь-сердечник, жестко связанный со штоком управления клапана и тягой указателя конечных положений главного запорного органа, расположенной осесимметрично штоку управления и снабженной постоянным магнитом, блок сигнализации и переключений для автоматического отключения импульсной катушки при достижении основным запорным органом верхнего положения и выдачи информации о состоянии клапана («открыто-закрыто») на панель управления, блок сигнализации и переключений включает в себя трубчатый корпус, в верхней части которого закреплен блок переключений с тремя герконами, в верхней зоне крышки магнитопровода установлен фонарь из светопроницаемого и удароустойчивого материала, внутри фонаря смонтирована плата со светоизлучающими диодами различного цвета, привод фиксированного ручного дублирования электрического сигнала выполнен в виде размещенного в направляющей боковой расточке корпуса командного блока управления приводного вала с кольцевыми уплотнительными элементами на наружной цилиндрической поверхности и ручкой с возможностью ограниченного поворота вала в горизонтальной плоскости на угол 180…190°, а указанная кинематическая связь привода фиксированного ручного дублирования электрического сигнала со штоком управления запорного клапана выполнена в виде образованного на обращенной стороне торцовой стенки приводного вала толкающего пальца с эксцентричным расположением относительно оси поворота с возможностью на такте ручного управления вхождения пальца в зацепление с торцовой поверхностью кольцевого двухстороннего уступа штока управления и формирования пускового сигнала в виде осевого перемещения штока управления в верхнее крайнее рабочее положение или обратно из этого положения в нижнее крайнее исходное состояние, кроме того, приводной вал снабжен фиксирующим элементом, исключающим осевые перемещения вала и ограничивающим его угол поворота, и выполнен в виде цилиндрического штифта, радиально и консольно закрепленного в отверстие вала, свободный конец которого входит в профилированный паз боковой поверхности корпуса, согласно изобретению корпус клапана с впускным и выпускным участками для прохода рабочей среды выполнен в виде монолитной конструкции, а центральная вертикально расположенная расточка корпуса выполнена многоступенчатой с формированием на участке средней ступени основного седла и двух кольцевых цилиндрических проточек, образующих при взаимодействии с главным запорным органом замкнутые кольцевые полости входа и выхода рабочего тела, а на участке меньшей ступени - глухой направляющей цилиндрической расточки, формирующей при взаимодействии с главным запорным органом кольцевую разгрузочную полость, ограниченную днищем глухой расточки, причем корпус конструктивно и функционально выполнен по симметричной горизонтально ориентированной схеме расположения впускного и выпускного участков, включая боковые радиальные каналы, напрямую соединяющие кольцевые проточки входа и выхода центральной расточки корпуса с соответствующими отверстиями впускного и выпускного участков, при этом запорный магистральный клапан сформирован в виде соосно размещенных в центральной многоступенчатой расточке корпуса и направляющем цилиндре двух гидравлически связанных и последовательно взаимодействующих между собой автоматических устройств управления главным и вспомогательным запорными органами с запирающими элементами типа «клапан-седло», с общей камерой командного давления, размещенной между указанными устройствами с возможностью сообщения ее через дроссель с источником поступающего давления, устройство управления главным запорным органом состоит из корпуса с основным седлом, с кольцевыми полостями входа и выхода, разделяющего эти полости главного запорного органа с конической уплотняющей частью, и соосно закрепленного с корпусом направляющего цилиндра, при этом главный запорный орган подпружинен относительно противоположно лежащего опорного торца и выполнен в форме многоступенчатой цилиндрической дифференциальной полой втулки с наружной кольцевой проточкой нагнетания и уплотнением на внешней установочной поверхности - большей ступени, с конической запорной частью - на средней ступени, с осевым наружным центрирующим выступом, образующим меньшую ступень со стороны конической уплотняющей части и с внутренней сквозной многоступенчатой расточкой, с седлом, образованным в центральном канале меньшей ступени, на поверхности направляющей расточки средней ступени на участке перехода к меньшей ступени сформирована кольцевая коллекторная канавка, образующая при взаимодействии с вспомогательным запорным органом камеру командного давления и соединение ее с наружной кольцевой проточкой нагнетания через радиально направленные дросселирующие каналы, причем главный запорный орган установлен с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения в направляющих расточках неподвижного цилиндра и корпуса и плотного контакта и взаимодействия конической запорной части с седлом входной кольцевой проточки корпуса, при этом в теле центрирующего выступа главного запорного органа опозитно кольцевой проточке выхода рабочей среды выполнена диаметрально расположенная пара радиально ориентированных проходных отверстий с возможностью постоянного сообщения между собой упомянутой кольцевой проточки, кольцевой разгрузочной полости и центрального канала отвода рабочей среды от вспомогательного запорного органа, устройство управления вспомогательным запорным органом конструктивно образовано в виде самостоятельной сборочной единицы с возможностью ограниченного осевого перемещения внутри охватывающей направляющей расточки большей ступени главного запорного органа и сообщения внутренних полостей с камерой командного давления, устройство содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической гильзы, внутри которой соосно наружной поверхности сформированы торцовые направляющие расточки, между которыми образована перегородка со сквозным отверстием, с одной стороны перегородки размещены беззазорно связанные между собой подпружиненные плунжер и шток управления с возможностью в режиме управления ограниченного возвратно-поступательного перемещения, с другой стороны - размещен вспомогательный запорный орган, выполненный с наружным кольцевым двухсторонним уступом и цилиндрической направляющей частью с равномерно расположенными и направленными параллельно центральной оси лысками и с переходом ее в участок с конической уплотняющей поверхностью, причем указанный участок снабжен осевым хвостовиком цилиндрической формы, соосно выведенным в зону центрального отводного канала рабочей среды главного запорного органа, при этом вспомогательный запорный орган установлен в расточке гильзы с гарантированным кольцевым зазором и с возможностью одновременного контакта периферийной поверхности направляющей части, конической уплотняющей поверхности и открытого торца двухстороннего уступа с соответствующими поверхностями главного запорного органа и сферической торцовой поверхностью штока управления клапана, причем осевой хвостовик запорного органа сориентирован в центральном канале главного запорного органа с гарантированным кольцевым зазором для прохождения рабочей среды, кроме того, направляющие расточки гильзы снабжены кольцевыми проточками с прямоугольной формой сечения, выполненными на участках, прилегающих к открытым торцам, а узел соединения устройства управления вспомогательным запорным органом выполнен в виде плоских пружинных стопорных колец, установленных с гарантированным радиальным натягом в упомянутых проточках с возможностью ограничения осевых перемещений внутренних составляющих элементов устройства, кроме того, шток управления клапана снабжен наружным кольцевым двухсторонним уступом с развитыми к периферии торцовыми поверхностями, согласно изобретению рабочие уплотняющие поверхности седел корпуса и главного запорного органа выполнены коническими и притертыми к соответствующим рабочим коническим поверхностям главного и вспомогательного запорных органов, причем каждая из уплотняющих поверхностей образует боковую поверхность усеченного конуса, коаксиально расположенного относительно соответствующей направляющей расточки, обращенного меньшим основанием в сторону выходного канала, при этом угол усеченного конуса седла и соответствующей конической части запорного органа выполнены с равными значениями в диапазоне от 45° до 52°, а отношение высоты усеченного конуса седла к диаметру его выходного канала выбрано в соответствии с соотношением:The problem is solved in that in the inventive redundant shut-off main valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures, comprising a housing with inlet and outlet sections for the passage of the working medium, communicating with each other through the annular cavities separating them, with a central vertically located cylindrical bore and coaxially placed in it by two successively opened spring-loaded locking bodies, and a guide qi is fixed coaxially with the housing the cylinder for the first - the main locking element, located with the possibility of axial movement relative to the guide cylinder and interacting with the seat, and the second - auxiliary locking element made with reduced geometric parameters compared to the first locking element and connected to the control rod, while the guide cylinder of the second locking body is located coaxially with the guide cylinder of the main locking element, according to the invention, the locking main valve, which includes a housing, a main and auxiliary locking elements with a control rod, is additionally equipped with a drive mechanism and is formed as a single block module with the ability to integrate directly into the trunk line and is made with a redundant workflow control system configured with the possibility of selective valve operation in remote control and fixed manual modes duplication of an electric signal with common remote and local signaling circuits according to the position of the main locking organ on the valve “closed-open”, while the drive mechanism of the auxiliary and, accordingly, the main locking elements is formed in the form of a connecting device of two component components - an electromagnetic drive and a backup drive of a fixed manual duplication of an electrical signal, both drives are kinematically connected to the control rod of the shut-off the valves are both structurally and functionally combined into a single removable command control unit and are rigidly connected by a common casing and the cover of the magnetic circuit, into For the command control unit, for installing an electromagnetic drive, a central vertically located through multistage boring with a threaded section and a cylindrical guide surface for tight and coaxial connection of the command control unit to the shut-off valve guide cylinder is formed; a guide sleeve with an external sleeve is rigidly mounted in the small stage of the central bore ring supporting collar of antimagnetic material with a stop of soft magnetic material from the central a hole, on the outer side of the middle part of the housing formed by the cavity of the power supply inlets, and on the side surface of the Central bore - a radially directed through boring hole, while the electromagnetic drive contains two electromagnetic coils placed coaxially in the cover of the magnetic circuit, the central one is formed with the function of "pulse" (starting) coil with short-term (pulsed) mode of operation, the other with a peripheral arrangement, implemented as a “holding” coil with a long operating mode, with lower output power and energy consumption, a spring-loaded anchor core installed inside the guide sleeve, rigidly connected with the valve control rod and the rod of the end position indicator of the main locking element, located axisymmetrically to the control rod and equipped with a permanent magnet, an alarm and switching unit for automatic shutdown of the pulse coil when the main locking body reaches the upper position and the issuance of information about the state of the valve ("open-closed ") On the control panel, the signaling and switching unit includes a tubular housing, in the upper part of which a switching unit with three reed switches is fixed, a lamp from light-transmitting and shock-resistant material is installed in the upper zone of the magnetic circuit cover, a board with light-emitting diodes of various colors is mounted inside the lamp, the drive of a fixed manual duplication of an electric signal is made in the form of a drive shaft with rings placed in the side lateral bore of the housing sealing elements on the outer cylindrical surface and the handle with the possibility of limited rotation of the shaft in the horizontal plane at an angle of 180 ... 190 °, and the specified kinematic connection of the drive of a fixed manual duplication of the electrical signal with the control rod of the shut-off valve is made in the form of a drive shaft end wall formed on the reverse side a pushing finger with an eccentric arrangement relative to the axis of rotation with the possibility of engagement of the finger on the tact of the manual control operation with the end surface of the annular double-sided ledge of the control rod and the formation of the start signal in the form of axial movement of the control rod to the upper extreme working position or back from this position to the lower extreme initial state, in addition, the drive shaft is equipped with a locking element that excludes axial shaft movements and restricts its rotation angle, and is made in the form of a cylindrical pin, radially and cantileverly mounted in the shaft hole, the free end of which is included in the profiled pa the side surface of the housing, according to the invention, the valve body with the inlet and outlet sections for the passage of the working medium is made in the form of a monolithic structure, and the central vertically located bore of the body is made multi-stage with the formation on the middle stage section of the main seat and two annular cylindrical grooves that form when interacting with the main a locking body closed annular cavity of the input and output of the working fluid, and in the area of the lower stage - a blind guide cylindrical a piece, which, when interacting with the main locking member, forms an annular discharge cavity bounded by a bottom of a blind bore, the case being structurally and functionally made according to a symmetrical horizontally oriented arrangement of the inlet and outlet sections, including lateral radial channels directly connecting the annular grooves of the inlet and outlet of the central bore of the case with corresponding openings of the inlet and outlet sections, while the shut-off main valve is formed in the form of a coaxial two automatic hydraulically connected and sequentially interacting automatic control devices of the main and auxiliary locking elements with locking elements of the valve-saddle type, located in the central multi-stage bore of the body and the guide cylinder, with a common command pressure chamber placed between these devices with the possibility of communicating it through throttle with a source of incoming pressure, the control device of the main locking element consists of a housing with a main seat, with face cavities of the inlet and outlet, separating these cavities of the main locking member with the conical sealing part, and coaxially fixed to the guide cylinder body, the main locking member being spring-loaded relative to the opposing supporting end and made in the form of a multi-stage cylindrical differential hollow sleeve with an external annular discharge groove and a seal on the outer mounting surface - the larger stage, with a tapered locking part - on the middle stage, with an axial outer price with a rubbing protrusion forming a smaller step from the side of the conical sealing part and with an internal through multistage bore, with a saddle formed in the central channel of the lower step, an annular collector groove is formed on the surface of the guide bore of the middle step at the transition to the lower step, which forms when interacting with the auxiliary shutoff body command pressure chamber and its connection with the outer annular groove of discharge through a radially directed throttling channel the main locking element is installed with the possibility of limited reciprocating movement in the guiding bores of the fixed cylinder and the housing and tight contact and the interaction of the conical locking part with the seat of the inlet annular groove of the housing, while in the body of the centering protrusion of the main locking organ is the opposite ring groove of the working outlet a diametrically arranged pair of radially oriented passage openings is made with the possibility of constant communication between each other of an annular groove, an annular discharge cavity and a central channel for discharging the working medium from the auxiliary locking member, the control device for the auxiliary locking member is structurally formed as an independent assembly unit with the possibility of limited axial movement inside the female guide of the larger stage of the main locking member and the internal cavities communicate with the camera command pressure, the device comprises a housing made in the form of a cylindrical sleeve, inside of which an end-guiding bore is formed coaxially with the outer surface, between which a baffle with a through hole is formed, on one side of the baffle there are spring-free plunger and control rod, which are interconnected with one another, with the possibility of limited reciprocating movement in the control mode, and on the other hand, an auxiliary shut-off element made with an outer annular two-side ledge and a cylindrical guide part with evenly spaced parallel to the central axis of the flats and with its transition to a section with a conical sealing surface, and this section is equipped with an axial shaft of a cylindrical shape coaxially brought into the zone of the central outlet channel of the working medium of the main locking member, while the auxiliary locking member is installed in the bore of the sleeve with a guaranteed annular the gap and with the possibility of simultaneous contact of the peripheral surface of the guide part, the conical sealing surface and the open end of the bilateral its ledge with the corresponding surfaces of the main locking element and the spherical end surface of the valve control rod, and the axial shank of the locking element is oriented in the central channel of the main locking element with a guaranteed annular gap for the passage of the working medium, in addition, the guide bores of the sleeve are provided with annular grooves with a rectangular cross-sectional shape made in areas adjacent to the open ends, and the connection node of the control device auxiliary locking organ m is made in the form of flat spring retaining rings installed with guaranteed radial interference in the said grooves with the possibility of limiting axial displacements of the internal components of the device, in addition, the valve control rod is provided with an outer annular double-sided step with end surfaces developed to the periphery, according to the invention, working sealing surfaces saddles of the body and the main locking element are made conical and ground to the corresponding working conical surfaces the main and auxiliary locking bodies, each of the sealing surfaces forming a lateral surface of a truncated cone, coaxially located relative to the corresponding guide bore, facing a smaller base towards the outlet channel, while the angle of the truncated cone of the saddle and the corresponding conical part of the locking body are made with equal values in the range from 45 ° to 52 °, and the ratio of the height of the truncated cone of the saddle to the diameter of its output channel is selected in accordance with the ratio:

Н_ук/D_вк=0,06…0,1,N _yk / D _VK = 0,06 ... 0,1,

где Н_ук - высота усеченного конуса седла, мм,where H _UK - the height of the truncated cone of the saddle, mm,

D_вк - диаметр выходного канала седла, мм,D _VK - diameter of the outlet channel of the saddle, mm,

согласно изобретению диаметры сопряжений главного запорного органа с неподвижно закрепленным направляющим цилиндром и с корпусом по седлу клапана выбраны в соответствии с соотношением:according to the invention, the diameters of the mating of the main locking body with a fixed guide cylinder and with a housing along the valve seat are selected in accordance with the ratio:

D_рц/D_ск=1,16…1,22,D _RC / D _ck = 1.16 ... 1.22,

где D_рц - уплотнительный диаметр внутренней расточки неподвижно закрепленного направляющего цилиндра, мм,where D _RC - the sealing diameter of the inner bore of a motionlessly fixed guide cylinder, mm,

D_ск - диаметр уплотняющей кромки седла корпуса клапана, мм,D _SK - the diameter of the sealing edge of the valve body seat, mm,

согласно изобретению внешнее уплотнение установочной поверхности главного запорного органа образовано в виде манжетного уплотнения, встроенного в кольцевую прямоугольную канавку, при этом манжетное уплотнение выполнено в виде размещенного в канавке с предварительным натягом, упругого резинового круглого кольца и манжеты-обечайки из полимерного антифрикционного материала, имеющей в радиальном сечении П-образную форму и установленной в канавке с возможностью одновременного контакта и взаимодействия своими образующими поверхностями с поверхностью внутренней расточки направляющего цилиндра и упругим резиновым кольцом, при этом за исходный наружный диаметр обечайки выбран диаметр внутренней расточки направляющего цилиндра.according to the invention, the outer seal of the mounting surface of the main locking member is formed in the form of a lip seal embedded in an annular rectangular groove, while the lip seal is made in the form of an elastic rubber round ring and a cuff made of polymer antifriction material located in the groove with a preload. radial section U-shaped and mounted in a groove with the possibility of simultaneous contact and interaction with its forming surfaces and with the surface of the inner bore of the guide cylinder and the elastic rubber ring, while the diameter of the inner bore of the guide cylinder is selected for the initial outer diameter of the shell.

Предложенное техническое решение обладает рядом преимуществ по сравнению с аналогом-прототипом и другими известными решениями, обеспечивающими достижение поставленной цели - повышение надежности, технико-экономических и эксплуатационных показателей запорного клапана. Отличительной особенностью предлагаемого клапана является то, что его основные составляющие части - взаимодействующие между собой автоматические устройства управления главным и вспомогательным запорными органами вместе со штоком управления и приводным механизмом конструктивно и функционально объединены в единый модульный блок с горизонтально ориентированными участками впуска и выпуска рабочей среды.The proposed technical solution has several advantages compared to the analogue of the prototype and other well-known solutions that achieve the goal - improving the reliability, technical, economic and operational performance of the shut-off valve. A distinctive feature of the proposed valve is that its main constituent parts - automatic control devices of the main and auxiliary locking elements interacting with each other together with the control rod and actuator are structurally and functionally integrated into a single modular unit with horizontally oriented sections of the inlet and outlet of the working medium.

Блок отличается более высокой технологичностью, возможностью легкой встройки непосредственно в линию магистральной системы и автономной отработки технических характеристик.The unit is characterized by higher manufacturability, the ability to easily integrate directly into the line of the trunk system and autonomous testing of technical characteristics.

Перевод работы запорного клапана на клапанную систему распределения и отсечку рабочей среды значительно повышает эффективность работы этой системы и обеспечивает надежное и мгновенное срабатывание клапана из-за нулевых перекрытий проходных окон, при этом достигается высокая степень герметичности и минимально допустимые перетоки в режиме закрытия за счет сведения контактных уплотняемых поверхностей к минимальным значениям.Transferring the shut-off valve to a valve distribution system and cutting off the working medium significantly increases the efficiency of this system and ensures reliable and instantaneous valve operation due to zero overlap of passage windows, while achieving a high degree of tightness and minimally permissible overflows in closing mode due to contact information sealing surfaces to minimum values.

Благодаря указанной особенности повышается чувствительность и быстродействие клапана и создаются реальные возможности для его использования и применения в гидропневмосистемах с автоматическим управлением в условиях воздействия высоких температур и перепадов давлений.Due to this feature, the sensitivity and speed of the valve are increased and real opportunities are created for its use and application in hydropneumatic systems with automatic control under conditions of high temperatures and pressure drops.

Образование в главном запорном органе наружного центрирующего выступа со стороны расположения уплотняющей запорной части с возможностью постоянного контакта с направляющей расточкой корпуса обеспечивает лучшую установку по седлу и позволяет повысить эффективность уплотнения запорной части и исключить вероятность возникновения пневмоударов, автоколебаний и вибраций клапана при прохождении рабочей среды, а образование гарантированного кольцевого зазора по наружной поверхности двухстороннего уступа вспомогательного запорного органа обеспечивает его стабильное положение и плотный контакт с уплотняющей поверхностью седла главного запорного органа.The formation of an external centering protrusion in the main locking body from the location of the sealing locking part with the possibility of constant contact with the housing bore guides provides better mounting on the saddle and improves the sealing efficiency of the locking part and eliminates the likelihood of pneumatic shock, self-oscillations and valve vibrations during the passage of the working medium, and the formation of a guaranteed annular gap on the outer surface of the two-sided ledge of the auxiliary locking device ana ensures its stable position and a tight contact with the sealing seat of the main body locking surface.

Конструктивная и технологическая простота исполнения главного запорного органа с возможностью максимального «спрямления» траектории проводимой рабочей среды позволила решить задачу увеличения пропускной способности клапана без изменения его габаритно-массовых характеристик.The constructive and technological simplicity of the execution of the main locking element with the possibility of maximum “straightening” of the trajectory of the working medium allowed us to solve the problem of increasing the valve capacity without changing its overall mass characteristics.

Использование в качестве внешнего уплотнения главного запорного органа рационального сочетания упругого резинового кольца и облегающей его манжеты-обечайки из полимерного антифрикционного материала, например, из фторопласта, позволяет минимизировать величину трения перемещения запорного органа и повысить ресурс работы клапана в целом.The use of a rational combination of an elastic rubber ring and a shell-cuff made of a polymer antifriction material, for example, fluoroplastic, as an external seal of the main locking member of the main locking member, minimizes the amount of friction of movement of the locking member and increases the valve operating life as a whole.

Цилиндрический хвостовик вспомогательного запорного органа, соосно выведенного в зону центрального отводного канала главного запорного органа, обеспечивает выравнивание окружной неравномерности потока и снижение пульсаций при высоких скоростях истечения газовой среды.The cylindrical shank of the auxiliary shut-off element, coaxially brought into the zone of the central outlet channel of the main shut-off element, ensures equalization of the circumferential flow unevenness and reduction of pulsations at high flow rates of the gaseous medium.

Выполнение приводного механизма в виде единого съемного командного блока управления, состоящего из электромагнитного привода с автоматически изменяемой в процессе работы мощностью, резервного привода ручного дублирования электрического сигнала и блока сигнализации переключений, позволяет осуществлять управление запорным клапаном как вручную, так и дистанционно с помощью электросигнала, формируемого нажатием одной из кнопок панели управления с автоматическим удержанием запорных органов в открытом положении с выдачей информации о занимаемой позиции основного запорного органа в клапане («открыто-закрыто») через линию дистанционной сигнализации.The implementation of the drive mechanism in the form of a single removable command control unit, consisting of an electromagnetic drive with automatically changing power during operation, a backup drive for manually duplicating an electrical signal and a switching alarm unit, allows you to control the shut-off valve both manually and remotely using an electrical signal generated by pressing one of the buttons on the control panel with automatic holding of the locking elements in the open position with the issuance of information about the position of the main locking element in the valve ("open-closed") through the remote signaling line.

В целом предлагаемое техническое решение обусловлено необходимостью обеспечения компактности размещения заявляемого клапана в магистральных газовых линиях или системах и удобства обслуживания и подсоединения к нему соответствующих трубопроводов питания.In general, the proposed technical solution is due to the need to ensure the compactness of the inventive valve in main gas lines or systems and ease of maintenance and the connection of the corresponding power pipelines to it.

Заявляемое техническое решение обладает преимуществом по сравнению с аналогом-прототипом и другими известными решениями, обеспечивающим достижение поставленной задачи - повышение надежности, технико-экономических и эксплуатационных качеств запорного магистрального клапана, выполненного в варианте модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур.The claimed technical solution has an advantage over the analogue prototype and other known solutions that ensure the achievement of the task - improving the reliability, technical, economic and operational qualities of the shut-off main valve, made in a modular version for built-in installation, high pressures and temperatures.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показан общий вид, разрез резервированного запорного магистрального клапана модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур с двумя последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 53 и 54 управления главным 5 и вспомогательным 6 запорными органами со съемным командным блоком управления 12. Электрические сигналы управления отсутствуют;- figure 1 shows a General view, sectional view of a redundant shut-off main valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures with two sequentially interacting automatic devices 53 and 54 for controlling the main 5 and auxiliary 6 locking elements with a removable command control unit 12. There are no electrical control signals;

- на фиг.2 показано место А на фиг.1 - конструктивное исполнение седла 8 главного запорного органа 5;- figure 2 shows the place And figure 1 - structural design of the saddle 8 of the main locking body 5;

- на фиг.3 показано место Б на фиг.1 - конструктивное исполнение внешнего уплотнительного устройства 60 главного запорного органа 5;- figure 3 shows the place B in figure 1 - structural design of the external sealing device 60 of the main locking element 5;

- на фиг.4 показано место В на фиг.1, разрез съемного командного блока управления 12 - приводного механизма для вспомогательного 6 и основного 5 запорных органов;- figure 4 shows place B in figure 1, a section of a removable command control unit 12 - drive mechanism for auxiliary 6 and main 5 locking bodies;

- на фиг.5 показано место Г на фиг.1, разрез автоматического устройства 54 управления вспомогательным запорным органом 6;- figure 5 shows the place G in figure 1, a section of an automatic device 54 for controlling the auxiliary locking member 6;

- на фиг.6 показан общий вид, разрез резервированного запорного магистрального клапана модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур с двумя последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 53 и 54 управления главным 5 и вспомогательным 6 запорными органами. Поданы электрические сигналы управления на электромагнитный привод 10 блока управления 12;- Fig.6 shows a General view, sectional view of a redundant shut-off main line valve of modular design for integrated mounting, high pressures and temperatures with two sequentially interacting automatic devices 53 and 54 for controlling the main 5 and auxiliary 6 locking elements. The electrical control signals are applied to the electromagnetic drive 10 of the control unit 12;

- на фиг.7 показан общий вид, разрез резервированного запорного магистрального клапана модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур с двумя последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 53 и 54 управления главным 5 и вспомогательным 6 запорными органами. Электрические сигналы управления отсутствуют. Приводной вал 39 резервного привода фиксированного ручного дублирования электрического сигнала 11 повернут от исходного положения в положение «ОТКРЫТО» на угол 180…190°. Вспомогательный 6 и главный 5 запорные органы кинематически приведены в открытые положения.- Fig.7 shows a General view, sectional view of a redundant shut-off main valve of modular design for integrated installation, high pressures and temperatures with two sequentially interacting automatic devices 53 and 54 for controlling the main 5 and auxiliary 6 locking elements. There are no electrical control signals. The drive shaft 39 of the backup drive fixed manual duplication of the electrical signal 11 is rotated from its original position to the position "OPEN" at an angle of 180 ... 190 °. Auxiliary 6 and main 5 locking bodies are kinematically brought into open positions.

Резервированный запорный магистральный клапан модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур (фиг.1) содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 участками для прохода рабочей среды, с центральной вертикально расположенной цилиндрической расточкой 4 и соосно размещенными в ней двумя последовательно открываемыми подпружиненными запорными органами 5 и 6, причем соосно с корпусом 1 закреплен направляющий цилиндр 7 для первого - главного запорного органа 5, расположенного с возможностью осевого перемещения относительно направляющего цилиндра 7 и взаимодействия с седлом 8 (фиг.2), а второй - вспомогательный запорный орган 6 с уменьшенными геометрическими размерами по сравнению с первым запорным органом 5 беззазорно состыкован со штоком управления 9.The redundant shut-off main valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures (Fig. 1) contains a housing 1 with inlet 2 and 3 outlet sections for the passage of the working medium, with a central vertically located cylindrical bore 4 and coaxially placed in it two spring-loaded spring-loaded coaxially the locking bodies 5 and 6, and coaxially with the housing 1 is fixed to the guide cylinder 7 for the first - the main locking body 5, located with the possibility of axial movement relative the guide cylinder 7 and the interaction with the seat 8 (figure 2), and the second is an auxiliary locking member 6 with reduced geometric dimensions compared with the first locking member 5 seamlessly docked with the control rod 9.

Запорный клапан, включающий в себя корпус 1, главный 5 и вспомогательный 6 запорные органы со штоком управления 9, оснащен приводным механизмом, состоящим из электромагнитного привода 10 и резервного привода 11 фиксированного ручного дублирования электрического сигнала.The shut-off valve, which includes a housing 1, a main 5 and an auxiliary 6 shut-off bodies with a control rod 9, is equipped with a drive mechanism consisting of an electromagnetic actuator 10 and a backup drive 11 of a fixed manual duplication of an electrical signal.

Оба привода кинематически связаны со штоком управления 9 запорного клапана и конструктивно и функционально объединены в единый съемный командный блок управления 12 и жестко связаны общим корпусом 13 и крышкой магнитопровода 14. В корпусе 13 (фиг.4) для установки электромагнитного привода 10 образована центральная вертикально расположенная сквозная многоступенчатая расточка 15 с резьбовым участком 16 и направляющей цилиндрической поверхностью 17 для герметичного и соосного подсоединения блока управления 12 к направляющему цилиндру 7.Both drives are kinematically connected with the control rod 9 of the shutoff valve and are structurally and functionally combined into a single removable command control unit 12 and are rigidly connected by a common housing 13 and the cover of the magnetic circuit 14. In the housing 13 (Fig. 4), a central vertically located a through multi-stage bore 15 with a threaded section 16 and a guide cylindrical surface 17 for tight and coaxial connection of the control unit 12 to the guide cylinder 7.

В малую ступень 18 центральной расточки 15 жестко установлена направляющая гильза 19 с наружным кольцевым опорным буртом 20 и стопом 21 с центральным отверстием 22. На внешней стороне средней части корпуса 13 образованы полости вводов электропитания 23, а на боковой поверхности центральной расточки 24 - радиально направленное расточное отверстие 25.A guide sleeve 19 with an outer annular supporting collar 20 and a stop 21 with a central hole 22 is rigidly mounted in the small step 18 of the central bore 15. On the outer side of the middle part of the housing 13, power supply inlet cavities 23 are formed, and on the side surface of the central bore 24 there is a radially directed boring hole 25.

Электромагнитный привод 10 содержит размещенные коаксиально в крышке магнитопровода 14 две электромагнитные катушки, центральная из них 26 - импульсная, другая - 27 с периферийным расположением выполнена с функцией «удерживающей» катушки.The electromagnetic drive 10 comprises two electromagnetic coils placed coaxially in the cover of the magnetic circuit 14, the central one of which is 26 pulsed, the other 27 with a peripheral arrangement is configured as a “holding” coil.

Внутри направляющей гильзы 19 размещен подпружиненный якорь-сердечник 28, жестко связанный со штоком управления 9 клапана и тягой указателя конечных положений 29 главного запорного органа 5, расположенной осесимметрично штоку управления 9 и снабженной постоянным магнитом 30. Электромагнитный привод 10 снабжен блоком сигнализации и переключений 31, включающим в себя трубчатый корпус 32, в верхней части которого закреплен блок переключений с тремя герконами 33, 34 и 35. В верхней зоне крышки магнитопровода 14 установлен фонарь 36, а внутри фонаря смонтирована плата 37 со светоизлучающими диодами 38 различного цвета.Inside the guide sleeve 19 there is a spring-loaded anchor-core 28, rigidly connected with the valve control rod 9 and the end position indicator rod 29 of the main locking element 5, located axisymmetrically to the control rod 9 and equipped with a permanent magnet 30. The electromagnetic drive 10 is equipped with a signaling and switching unit 31, including a tubular housing 32, in the upper part of which a switching unit with three reed switches 33, 34 and 35 is fixed. A lantern 36 is installed in the upper zone of the cover of the magnetic circuit 14, and a lamp is mounted inside the lantern A board 37 with light emitting diodes 38 of various colors is isolated.

Привод фиксированного ручного дублирования электрического сигнала 11 выполнен в виде размещенного в направляющей боковой расточке 25 корпуса 13 приводного вала 39 с уплотнительными элементами 40 и ручкой 41. Кинематическая связь между приводом 11 фиксированного ручного дублирования электрического сигнала и штоком управления 9 выполнена в виде образованного на торцовой стенке 42 приводного вала 39 толкающего пальца 43 с возможностью вхождения его в зацепление с торцовой поверхностью 90 кольцевого двухстороннего уступа 89 штока управления 9. Приводной вал 39 снабжен фиксирующим элементом в виде цилиндрического радиально установленного штифта 44.The drive of the fixed manual duplication of the electrical signal 11 is made in the form of a drive shaft 39 located in the lateral bore 25 of the housing 13 of the drive shaft 39 with the sealing elements 40 and the handle 41. The kinematic connection between the fixed manual duplication of the drive 11 of the electrical signal and the control rod 9 is made in the form formed on the end wall 42 of the drive shaft 39 of the pushing pin 43 with the possibility of its engagement with the end surface 90 of the annular two-side ledge 89 of the control rod 9. Priv discharge shaft 39 is provided with a locking element in the form of a cylindrical pin 44 radially mounted.

Центральная вертикально расположенная расточка 4 корпуса 1 (фиг.1) выполнена многоступенчатой. На участке средней ступени сформированы основное седло 8 (фиг.2) и две кольцевые цилиндрические проточки 45 и 46 (фиг.1), образующие при взаимодействии с главным запорным органом 5 замкнутые кольцевые полости входа 47 и выхода 48, сообщенные с участками впуска 2 и выпуска 3 через каналы 49 и 50 соответственно. На участке меньшей ступени центральной расточки 4 образована глухая направляющая цилиндрическая расточка 51, формирующая при взаимодействии с главным запорным органом 5 разгрузочную полость 52. Запорный магистральный клапан образован в виде соосно размещенных в центральной многоступенчатой расточке 4 корпуса 1 и направляющем цилиндре 7 двух гидравлически связанных и последовательно взаимодействующих между собой автоматических устройств управления: 53 - главным запорным органом 5 и 54 - вспомогательным запорным органом 6. Между устройствами управления 53 и 54 размещена общая камера командного давления 55 (фиг.5), сообщенная через дроссельные отверстия 56 с источником управляющего давления через кольцевую полость входа 47 и входной канал 49 (фиг.1).The Central vertically located bore 4 of the housing 1 (figure 1) is multi-stage. In the middle stage section, the main saddle 8 (Fig. 2) and two annular cylindrical grooves 45 and 46 (Fig. 1) are formed, which, when interacting with the main locking body 5, form closed annular cavities of the inlet 47 and outlet 48 in communication with the inlet portions 2 and Release 3 through channels 49 and 50, respectively. A blind guide cylindrical bore 51 is formed on a portion of the lower stage of the central bore 4, which forms, when interacting with the main locking element 5, an unloading cavity 52. The shut-off main valve is formed in the form of two hydraulically connected and sequentially coaxially placed in the central multi-stage bore 4 of the housing 1 and the guide cylinder 7 automatic control devices interacting with each other: 53 - by the main locking body 5 and 54 - by the auxiliary locking body 6. Between devices 53 and 54 control the total posted command pressure chamber 55 (Figure 5) communicated through orifice 56 to a source of control pressure through an annular input cavity 47 and inlet duct 49 (Figure 1).

Устройство управления 53 главным запорным органом 5 состоит из корпуса 1 с основным седлом 8 (фиг.2), с кольцевыми полостями входа 47 и выхода 48, разделяющего эти полости главного запорного органа 5 с конической уплотняющей частью 57, и соосно закрепленного с корпусом 1 направляющего цилиндра 7, при этом главный запорный орган 5 подпружинен относительно противоположно лежащего опорного торца 58 и выполнен в форме многоступенчатой цилиндрической дифференциальной полой втулки с наружной кольцевой проточкой нагнетания 59 и уплотнением 60 (фиг.3) на внешней установочной поверхности большей ступени 61, с конической запорной частью 57 - на средней ступени 62 и с осевым наружным центрирующим выступом, образующим меньшую ступень 63.The control device 53 of the main locking member 5 consists of a housing 1 with a main seat 8 (Fig. 2), with annular cavities of the inlet 47 and the outlet 48, separating these cavities of the main locking member 5 with a conical sealing part 57, and a guide that is aligned coaxially with the housing 1 cylinder 7, while the main locking element 5 is spring-loaded relative to the opposite lying supporting end 58 and is made in the form of a multi-stage cylindrical differential hollow sleeve with an outer annular injection groove 59 and a seal 60 (Fig. 3) on the Shnei mounting surface 61 a greater degree, with a conical closure part 57 - in the middle stage 62 and an outer axial centering projection 63 forming a lower stage.

Внутри главного запорного органа 5 образована сквозная многоступенчатая расточка 64 с седлом 65 (фиг.5), образованным в центральном канале 66 меньшей ступени, на поверхности направляющей расточки 67 средней ступени, на участке перехода к меньшей ступени, сформирована кольцевая коллекторная канавка 68, образующая при взаимодействии с вспомогательным запорным органом 6 камеру командного давления 55 и соединение ее с наружной кольцевой проточкой нагнетания 59 (фиг.1) через радиально направленные дросселирующие каналы 56.Inside the main locking member 5, a through multistage bore 64 is formed with a saddle 65 (Fig. 5) formed in the central channel 66 of the lower stage, on the surface of the guide bore 67 of the middle stage, at the transition to the lower stage, an annular collector groove 68 is formed, forming interacting with the auxiliary locking member 6, the command pressure chamber 55 and connecting it to the outer annular injection groove 59 (Fig. 1) through radially directed throttling channels 56.

В теле центрирующего выступа 63 главного запорного органа 5 на участке расположения кольцевой полости выхода 48 выполнена диаметрально расположенная пара радиально ориентированных проходных отверстий 69 и 70 с возможностью постоянного сообщения между собой упомянутой кольцевой полости выхода 48, кольцевой разгрузочной полости 52 и центрального канала 66 отвода рабочей среды от вспомогательного запорного органа 6.In the body of the centering protrusion 63 of the main locking member 5, a diametrically arranged pair of radially oriented passage openings 69 and 70 is arranged at the location of the annular exit cavity 48 with the possibility of constant communication between the aforementioned annular exit cavity 48, the annular discharge cavity 52 and the central channel 66 for discharging the working medium from the auxiliary locking organ 6.

Устройство 54 (фиг.5) содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической гильзы 71, внутри которой соосно наружной поверхности сформированы торцовые направляющие расточки 72 и 73, между которыми образована перегородка 74 со сквозным отверстием 75. В расточке 72 размещены беззазорно связанные между собой подпружиненный плунжер 76 и шток управления 9 с возможностью осевого перемещения. В расточке 73 размещен вспомогательный запорный орган 6, выполненный с наружным кольцевым двухсторонним уступом 77 и цилиндрической направляющей частью 78 с равномерно расположенными и направленными параллельно центральной оси лысками 79 и с переходом ее в участок с конической уплотняющей поверхностью 80, который снабжен осевым хвостовиком 81 цилиндрической формы, выведенным в зону центрального отводного канала 66 главного запорного органа 5. Вспомогательный запорный орган 6 установлен в расточке 73 гильзы 71 с гарантированным кольцевым зазором 82 и с возможностью одновременного контакта направляющей части 78, конического уступа 80 и открытого торца 83 двухстороннего уступа 77 с соответствующими поверхностями главного запорного органа 5 и сферической торцовой поверхностью 84 штока управления 9. Осевой хвостовик 81 запорного органа 6 соосно сориентирован в центральном канале 66 главного запорного органа с гарантированным кольцевым зазором 85.The device 54 (Fig. 5) comprises a housing made in the form of a cylindrical sleeve 71, inside of which an end-guiding bore 72 and 73 are formed coaxially to the outer surface, between which a baffle 74 with a through hole 75 is formed. A spring-loaded plunger, which is gaplessly interconnected, is placed in the bore 72 76 and the control rod 9 with the possibility of axial movement. In the bore 73 there is an auxiliary locking member 6 made with an outer annular double-sided ledge 77 and a cylindrical guide part 78 with flats 79 evenly spaced and parallel to the central axis and with its transition to a section with a conical sealing surface 80, which is equipped with an axial shaft 81 of cylindrical shape withdrawn into the zone of the central outlet channel 66 of the main locking member 5. The auxiliary locking member 6 is installed in the bore 73 of the sleeve 71 with a guaranteed annular gap m 82 and with the possibility of simultaneous contact of the guide part 78, the conical step 80 and the open end 83 of the two-sided step 77 with the corresponding surfaces of the main locking member 5 and the spherical end surface 84 of the control rod 9. The axial shank 81 of the locking member 6 is coaxially oriented in the central channel 66 of the main locking body with guaranteed annular clearance 85.

Направляющие расточки 72 и 73 гильзы 71 снабжены кольцевыми проточками 86 и 87, а узел соединения устройства 54 управления вспомогательным запорным органом 6 выполнен в виде плоских пружинных стопорных колец 88, установленных с гарантированным радиальным натягом в проточках 86 и 87 с возможностью ограничения осевых перемещений внутренних составляющих элементов - вспомогательного запорного органа 6, плунжера 76 и штока управления 9. Шток управления 9 снабжен кольцевым двухсторонним уступом 89 (фиг.4) с развитыми к периферии торцовыми поверхностями 90 и 91.The guide bores 72 and 73 of the sleeve 71 are provided with annular grooves 86 and 87, and the connection unit of the control device 54 of the auxiliary locking member 6 is made in the form of flat spring retaining rings 88 installed with guaranteed radial interference in the grooves 86 and 87 with the possibility of limiting axial movements of internal components elements - auxiliary locking element 6, the plunger 76 and the control rod 9. The control rod 9 is equipped with an annular two-sided ledge 89 (figure 4) with end surfaces developed to the periphery 90 91.

Рабочие уплотняющие поверхности седла 8 (фиг.2) корпуса 1 и седла 65 (фиг.5) главного запорного органа 5 (фиг.1) выполнены коническими и притертыми к соответствующим рабочим коническим поверхностям главного и вспомогательного запорных органов 5 и 6 соответственно. Каждая из уплотняющих поверхностей образует боковую поверхность усеченного конуса.The working sealing surfaces of the saddle 8 (FIG. 2) of the housing 1 and the saddle 65 (FIG. 5) of the main locking member 5 (FIG. 1) are made conical and ground to the corresponding working conical surfaces of the main and auxiliary locking bodies 5 and 6, respectively. Each of the sealing surfaces forms a lateral surface of a truncated cone.

Внешнее уплотнение 60 (фиг.3З) установочной поверхности главного запорного органа 5 образовано в виде манжетного уплотнения, встроенного в кольцевую прямоугольную канавку 92. Манжетное уплотнение состоит из резинового круглого кольца 93 и манжеты-обечайки 94 из полимерного антифрикционного материала, например, из фторопласта, имеющей в радиальном сечении П-образную форму, установленной в канавке 92 с возможностью одновременного контакта и взаимодействия своими образующими поверхностями 95 и 96 с поверхностью внутренней расточки направляющего цилиндра 7 и упругим резиновым кольцом 93. Внутренние полости клапана, находящиеся под давлением, герметизируются относительно окружающей среды соответствующими кольцами и прокладками.The outer seal 60 (FIG. 3Z) of the mounting surface of the main locking member 5 is formed in the form of a lip seal embedded in an annular rectangular groove 92. The lip seal consists of a rubber round ring 93 and a cuff 94 of polymer antifriction material, for example fluoroplastic, having a U-shaped in radial section installed in the groove 92 with the possibility of simultaneous contact and interaction of its generatrix surfaces 95 and 96 with the surface of the inner bore guide about the cylinder 7 and the elastic rubber ring 93. The internal cavity of the valve, under pressure, are sealed relative to the environment by the respective rings and gaskets.

Резервированный запорный магистральный клапан работает следующим образом:The redundant shut-off main valve operates as follows:

В режиме исходного рабочего состояния. К клапану в канал входа 49 подведено номинальное рабочее давление от источника магистральной газовой системы. Электрический сигнал управления отсутствует. Клапан закрыт. Привод ручного управления 11 находится в положении «ЗАКРЫТО». Замкнут контакт нижнего геркона 33 закрытого положения (фиг.1).In the initial operating state. The valve in the inlet channel 49 is the nominal working pressure from the source of the main gas system. There is no electrical control signal. The valve is closed. Manual drive 11 is in the "CLOSED" position. Closed contact the lower reed switch 33 closed position (figure 1).

Рабочее давление через канал входа 49, кольцевую полость входа 47 корпуса 1 и дроссельные отверстия 56 (фиг.5) главного запорного органа 5 поступает в камеру командного давления 55, откуда через образованные лыски 79 и осевые отверстия во вспомогательном запорном органе 6 проходит во внутренние полости устройств управления 53 и 54 главного и вспомогательного запорных органов. Таким образом давление рабочей среды во внутренних полостях устройств управления 53 и 54 равно давлению входа. В связи с тем, что площадь направляющей и уплотненной части 61 главного запорного органа 5 выполнена больше площади седла 8 (фиг.2) корпуса 1, закрываемой главным запорным органом 5, последний перемещается в сторону расположения выходного канала 50 и закрывает седло 8 с силой, пропорциональной разности вышеуказанных площадей, исключая переток рабочей среды под давлением в кольцевую полость выхода 48.The working pressure through the inlet channel 49, the annular cavity of the inlet 47 of the housing 1 and the throttle apertures 56 (Fig. 5) of the main locking member 5 enters the command pressure chamber 55, from where it passes through the formed flats 79 and axial holes in the auxiliary locking member 6 into the internal cavities control devices 53 and 54 of the main and auxiliary locking bodies. Thus, the pressure of the working medium in the internal cavities of the control devices 53 and 54 is equal to the inlet pressure. Due to the fact that the area of the guide and the sealed portion 61 of the main locking member 5 is larger than the area of the saddle 8 (figure 2) of the housing 1, which is closed by the main locking member 5, the latter moves toward the location of the outlet channel 50 and closes the saddle 8 with force, proportional to the difference of the above areas, excluding the flow of the working medium under pressure into the annular cavity of the outlet 48.

Одновременно вспомогательный запорный орган 6 рабочим давлением прижимается к седлу 65 (фиг.5) главного запорного органа 5, исключая переток рабочей среды под давлением через центральный отводной канал 66. Главный 5 и вспомогательный 6 запорные органы дополнительно прижимаются к своим седлам пружинами сжатия, установленными во внутренних полостях устройств управления 53 и 54.At the same time, the auxiliary locking member 6 is pressed against the seat 65 (Fig. 5) of the main locking member 5 by working pressure, excluding the flow of the working medium under pressure through the central outlet channel 66. The main 5 and auxiliary 6 locking members are additionally pressed against their seats by compression springs installed in internal cavities of control devices 53 and 54.

В режиме прокачки через клапан рабочей среды под давлением. К клапану в канал входа 49 подведено номинальное рабочее давление от источника магистральной газовой системы. На электромагнитный привод 10 (в «импульсную» катушку 26 и катушку «удерживания» 27) подан электрический сигнал управления. Привод ручного дублирования 11 (ручка 41) находится в положении «ЗАКРЫТО» (фиг.6).In the pumping mode through the valve of the working medium under pressure. The valve in the inlet channel 49 is the nominal working pressure from the source of the main gas system. An electromagnetic control signal is supplied to the electromagnetic drive 10 (into a “pulse” coil 26 and a “hold” coil 27). The drive manual duplication 11 (handle 41) is in the position "CLOSED" (Fig.6).

Под действием электрического сигнала управления якорь-сердечник 28 втягивается (перемещается вверх по схеме) вместе с присоединенным к нему штоком управления 9, преодолевая усилие пружин устройств управления 53 и 54. Синхронно штоку 9 в том же направлении перемещается цилиндрическая гильза 71 устройства управления 54 вместе с вспомогательным запорным органом 6, который отходит от седла 65 главного запорного органа 5 (фиг.5), при этом внутренняя полость над запорным органом 5 соединяется через центральный канал 66 и проходные отверстия 69 и 70 (фиг.1) с кольцевой полостью выхода 48.Under the influence of the electric control signal, the core armature 28 is retracted (moves upwards according to the scheme) together with the control rod 9 connected to it, overcoming the force of the control device springs 53 and 54. The cylindrical sleeve 71 of the control device 54 moves synchronously with the rod 9 in the same direction auxiliary locking body 6, which departs from the saddle 65 of the main locking body 5 (figure 5), while the internal cavity above the locking body 5 is connected through a Central channel 66 and through holes 69 and 70 (figure 1) with annular cavity exit 48.

Благодаря дроссельным отверстиям 56 (фиг.5), проходные сечения которых могут быть выбраны достаточно малыми, происходит резкое падение давления во внутренней полости главного запорного органа 5, что вызывает его подъем на рабочий ход из-за возникновения выталкивающей силы от действующего в кольцевой полости входа 47 давления рабочей среды.Thanks to the throttle openings 56 (Fig. 5), the passage sections of which can be selected sufficiently small, a sharp drop in pressure occurs in the internal cavity of the main locking member 5, which causes it to rise to the working stroke due to the emergence of a buoyant force from the entrance acting in the annular cavity 47 pressure of the working environment.

Основной поток этой среды под давлением через седло 8 и среднюю расточку корпуса 1 направляется в канал 50 выхода рабочей среды. После прохождения запорным органом 5 рабочего хода, а вместе с ним и тяги указателя конечных положений 29 (фиг.6) с магнитом 30, нижний геркон 33 закрытого положения клапана размыкается, а верхний геркон 34 замыкается, чем формируются электрический и световой сигналы об открытии запорного клапана. Одновременно магнитом 30 размыкается переключающий геркон 35 (фиг.4) блока сигнализации и переключений 31, чем достигается отключение импульсной катушки 26, при этом «удерживающая» катушка 27 остается под напряжением с меньшей потребляемой мощностью, но достаточной для удержания запорных органов 5 и 6 в открытом состоянии.The main flow of this medium under pressure through the seat 8 and the middle bore of the housing 1 is directed into the channel 50 of the output of the working medium. After the locking element 5 passes the working stroke, and with it the rod of the end position indicator 29 (Fig. 6) with the magnet 30, the lower reed switch 33 of the closed valve position opens, and the upper reed switch 34 closes, which forms the electric and light signals about the opening of the shut-off valve. At the same time, the magnet 30 opens the switching reed switch 35 (Fig. 4) of the signaling and switching unit 31, thereby achieving the shutdown of the pulse coil 26, while the "holding" coil 27 remains energized with less power consumption, but sufficient to hold the shut-off elements 5 and 6 in open state.

Для закрытия клапана «удерживающая» катушка 27 отключается, при этом запорные органы 5 и 6 возвращаются в исходное закрытое положение, прекращая движение потока рабочей среды через клапан. Таким образом осуществляется двухступенчатый режим работы запорного клапана.To close the valve, the "holding" coil 27 is turned off, while the locking elements 5 and 6 are returned to their original closed position, stopping the flow of the working medium through the valve. Thus, a two-stage mode of operation of the shut-off valve is carried out.

В случаях ручного управления открытием запорного клапана (фиг.7) производится поворот ручки 41 привода ручного дублирования электрического сигнала 11 в направлении «ОТКРЫТО» на угол 180…190° до упора, при этом боковой эксцентрично расположенный толкающий палец 43 приводного вала 39 входит в контактное сцепление с торцовой поверхностью 90 двухстороннего уступа 89 штока управления 9 и перемещает его в направлении расположения электромагнитного привода 10 на величину рабочего хода главного запорного органа 5, равного двойному эксцентриситету расположения толкающего пальца 43 относительно оси вращения приводного вала 39. Дальнейший процесс происходит аналогично описанному выше, когда открытие запорного клапана осуществляется с помощью электромагнитного привода 10 путем подачи на него электрического сигнала управления.In cases of manual control of the opening of the shut-off valve (Fig. 7), the handle 41 of the drive for manually duplicating the electrical signal 11 is rotated in the "OPEN" direction by an angle of 180 ... 190 ° until it stops, while the lateral eccentrically pushing pin 43 of the drive shaft 39 enters the contact the clutch with the end surface 90 of the two-sided ledge 89 of the control rod 9 and moves it in the direction of the location of the electromagnetic drive 10 by the magnitude of the working stroke of the main locking element 5, equal to the double eccentricity of the position of the pushing finger 43 relative to the axis of rotation of the drive shaft 39. A further process occurs similar to that described above, when the shut-off valve is opened using an electromagnetic actuator 10 by applying an electric control signal to it.

Предлагаемый запорный клапан с заявленной совокупностью существенных конструктивных признаков обуславливает получение технического результата - возможности создания перспективного ряда запорных магистральных клапанов модульного исполнения для встроенного монтажа, отличающихся эксплуатационной надежностью, безопасностью и расширенной областью использования как в составе устройств автоматики для магистральных газовых систем, так и самостоятельного применения на входе газового технологического оборудования средней и большой мощности, за счет возможности осуществления управления запорным органом клапана как вручную, так и дистанционно с помощью электросигналов, формируемых на пультах управления с выдачей необходимой информации о работе клапана через линию дистанционной сигнализации.The proposed shut-off valve with the claimed combination of essential design features determines the technical result - the possibility of creating a promising series of shut-off main valves of modular design for built-in installation, which are distinguished by operational reliability, safety and an expanded field of use both as a part of automation devices for gas main systems and independent use at the inlet of gas processing equipment of medium and large mo Nost, due to the possibility of the management body of the shut-off valve, either manually or remotely using electrical signals generated in the control panels with the issuance of the necessary information about the operation of the valve by remote signaling line.

Заявляемый клапан обеспечивает снижение потребляемой мощности более чем на порядок по сравнению с известными конструкциями электромагнитных клапанов.The inventive valve provides a reduction in power consumption by more than an order of magnitude compared with the known designs of solenoid valves.

Claims

1. The redundant shut-off main valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures, comprising a housing with inlet and outlet sections for the passage of the working medium, communicating with each other through the annular cavities separating them, with a central vertically located cylindrical bore, and coaxially placed in it two sequentially opened spring-loaded locking elements, and a guide cylinder is fixed coaxially with the housing for the first - the main locking body, axially displaced relative to the guide cylinder and interact with the saddle, and the second auxiliary locking element is made with reduced geometric parameters compared to the first locking element and connected to the control rod, while the second cylinder locking cylinder is aligned with the main cylinder locking cylinder characterized in that the shut-off main valve, which includes a housing, the main and auxiliary shut-off bodies with a control rod Nation, is additionally equipped with a drive mechanism, formed in the form of a single block module with the ability to integrate directly into the trunk line and is made with a redundant workflow control system configured to selectively operate the valve in remote control and control modes with fixed manual duplication of the electrical signal with common remote and local signaling circuits according to the position of the main locking element in the valve “closed-open”, while the drive the mechanism of the auxiliary and, accordingly, the main locking elements is formed in the form of a connecting device of two component components - an electromagnetic drive and a backup drive of a fixed manual duplication of the electrical signal, both drives are kinematically connected to the control rod of the shut-off valve, structurally and functionally combined into a single removable command control unit and rigidly connected by a common housing and the cover of the magnetic circuit, in the housing of the command control unit for installation of electric a magnetic drive, a central vertically located through multistage bore with a threaded section and a cylindrical guide surface for tight and coaxial connection of the command control unit to the shut-off valve guide cylinder is formed, a guide sleeve with an outer ring support collar made of antimagnetic material with a stop is rigidly installed in the small step of the central bore soft magnetic material with a central hole, on the outside of the middle part of the body cavities of power supply inlets are formed, and on the lateral surface of the central bore there is a radially directed through hole, the electromagnetic drive contains two electromagnetic coils placed coaxially in the cover of the magnetic circuit, the central one is formed with the function of a “pulse” (starting) coil with short-term (pulse) ) operating mode, the other with a peripheral arrangement, is implemented in the design of the "holding" coil with a long operating mode, with less output power and energy by consumption, a spring-loaded anchor-core installed inside the guide sleeve, rigidly connected to the valve control rod and the rod of the end position indicator of the main locking element, located axisymmetrically to the control rod and equipped with a permanent magnet, an alarm and switching unit for automatically switching off the pulse coil when the main locking element reaches the upper position and issuing information about the valve status (“open” - “closed”) to the control panel, alarm unit and switch This includes a tubular housing, in the upper part of which a switching unit with three reed switches is fixed, a lamp made of light-transmitting and shock-resistant material is installed in the upper area of the magnetic core cover, a board with light-emitting diodes of various colors is mounted inside the lamp, a drive for fixed manual duplication of the electric signal is made in the form located in the guide side bore of the housing of the drive shaft command control unit with O-rings on the outer cylinder of the surface and the handle with the possibility of limited rotation of the shaft in the horizontal plane at an angle of 180 - 190 °, and the indicated kinematic connection of the drive of a fixed manual duplication of the electrical signal with the control rod of the shut-off valve is made in the form of a pushing finger with an eccentric arrangement formed on the reverse side of the end wall of the drive shaft relative to the axis of rotation with the possibility of manual control of the entry of the finger into engagement with the end surface of the annular bilateral the ledge of the control rod and the formation of the trigger signal in the form of axial movement of the control rod to the upper extreme working position or back from this position to the lower extreme initial state, in addition, the drive shaft is equipped with a locking element that excludes axial movement of the shaft and restricts its rotation angle, and made in the form of a cylindrical pin radially and cantileverly mounted in the shaft hole, the free end of which is included in the profiled groove of the side surface of the housing.

2. The redundant shut-off main valve according to claim 1, characterized in that the valve body with inlet and outlet sections for the passage of the working medium is made in the form of a monolithic structure, and the central vertically located bore of the body is multistage with the formation of a middle stage of the main seat and two annular cylindrical grooves, which, when interacting with the main locking organ, form closed annular cavities of the inlet and outlet of the working fluid, and in the area of the lower stage, a blind direction a common cylindrical bore, which, when interacting with the main locking member, forms an annular discharge cavity bounded by the bottom of a deaf bore, and the housing is structurally and functionally made according to a symmetrical horizontally oriented arrangement of the inlet and outlet sections, including lateral radial channels directly connecting the annular grooves of the inlet and outlet of the central housing bores with corresponding inlet and outlet port openings, with a It is framed in the form of two hydraulically connected and sequentially interacting automatic control devices for the main and auxiliary locking elements with locking elements of the valve-seat type, coaxially placed in the central multi-stage bore of the body and the guide cylinder, with a common command pressure chamber placed between these devices with the ability to communicate through a throttle with a source of incoming pressure, the control device of the main locking element consists of a body CA with a main seat, with annular cavities of input and output, separating these cavities of the main locking element with a conical sealing part, and coaxially fixed to the body of the guide cylinder, while the main locking element is spring-loaded relative to the opposite lying supporting end and is made in the form of a multi-stage cylindrical differential hollow bushings with an external annular groove of discharge and a seal on the outer mounting surface - a larger stage, with a tapered locking part - on the middle stup nor, with an axial outer centering protrusion forming a smaller step from the side of the conical sealing part, and with an internal through multi-stage bore, with a saddle formed in the central channel of the lower stage, an annular collector groove is formed on the surface of the guide bore of the middle stage at the transition to the lower stage which forms, when interacting with the auxiliary locking element, a command pressure chamber and its connection with the outer annular injection groove through a radial direction throttling channels, and the main locking element is installed with the possibility of limited reciprocating movement in the guiding bores of the fixed cylinder and the housing and tight contact and the interaction of the conical locking part with the seat of the inlet annular groove of the housing, while in the body of the centering protrusion of the main locking organ is oppozitno ring groove a medium diametrically arranged pair of radially oriented passage openings with the possibility of constant of communicating with each other of the said annular groove, the annular discharge cavity and the central channel for discharging the working medium from the auxiliary locking member, the control device for the auxiliary locking member is structurally formed as an independent assembly unit with the possibility of limited axial movement inside the covering guide bore of a larger stage of the main locking member and internal communication cavities with a command pressure chamber, the device comprises a housing made in the form of qil core sleeve, inside of which end-guiding bores are formed coaxially to the outer surface, between which a partition is formed with a through hole, spring-loaded plunger and control rod are placed on one side of the partition with no backlash interconnected with the possibility of limited reciprocating movement in the control mode, on the other side auxiliary locking element made with an outer annular double-side ledge and a cylindrical guide part with uniformly flats arranged and directed parallel to the central axis of the flats and with its transition to a section with a conical sealing surface, and this section is equipped with an axial shaft of a cylindrical shape coaxially brought into the zone of the central outlet channel of the working medium of the main locking member, while the auxiliary locking member is installed in the sleeve bore with guaranteed annular clearance and with the possibility of simultaneous contact of the peripheral surface of the guide part, the conical sealing surface and open dredged end of the two-sided ledge with the corresponding surfaces of the main locking member and the spherical end surface of the valve stem, the axial shank of the locking member oriented in the central channel of the main locking member with a guaranteed annular gap for the passage of the working medium, in addition, the guide bores of the sleeve are provided with annular grooves with a rectangular sectional shape, made in areas adjacent to the open ends, and the connection node of the auxiliary control device Tel'nykh locking body is designed as a flat circlips established with guaranteed radial interference fit in said groove to restrict axial movements of the internal elements constituting the apparatus, in addition, the valve control stem is provided with an outer annular ledge bilateral developed with the periphery of the end faces.

3. The redundant locking main valve according to claim 1 or 2, characterized in that the working sealing surfaces of the seats of the body and the main locking body are made conical and ground to the corresponding working conical surfaces of the main and auxiliary locking bodies, each of the sealing surfaces forming a side surface of a truncated cone, coaxially located relative to the corresponding guide bore, facing a smaller base towards the output channel, while the angles are truncated The seated cone of the saddle and the corresponding conical part of the locking body are made with equal values in the range from 45 to 52 °, and the ratio of the height of the truncated cone of the saddle to the diameter of its outlet channel is selected in accordance with the ratio
N _yk / D _VK = 0,06 ... 0,1,
where H _UK - the height of the truncated cone of the saddle, mm;
D _VK - the diameter of the outlet channel of the saddle, mm

4. The redundant shut-off main valve according to claim 1 or 2, characterized in that the diameters of the mates of the main shut-off body with the fixed guide cylinder and the housing along the valve seat are selected in accordance with the ratio
D _RC / D _SC = 1.16 ... 1.22,
where D _RC - the sealing diameter of the inner bore of a motionlessly fixed guide cylinder, mm;
D _SK - the diameter of the sealing edge of the valve body seat, mm.

5. The redundant shut-off main valve according to claim 1 or 2, characterized in that the outer seal of the mounting surface of the main shut-off element is formed as a lip seal embedded in an annular rectangular groove, while the lip seal is made in the form of an elastic seal placed in the groove a rubber round ring and a cuff-shell of a polymer antifriction material having a U-shaped in radial section and installed in the groove with the possibility of simultaneous contact and interaction of its forming surfaces with the surface of the inner bore of the guide cylinder and the elastic rubber ring, while the diameter of the inner bore of the guide cylinder is selected for the initial outer diameter of the shell.