RU2350813C1 - Redundant shut-off electro pneumatic modular valve intended for built-in mounting, high pressures and temperatures - Google Patents
Redundant shut-off electro pneumatic modular valve intended for built-in mounting, high pressures and temperatures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350813C1 RU2350813C1 RU2007135468/06A RU2007135468A RU2350813C1 RU 2350813 C1 RU2350813 C1 RU 2350813C1 RU 2007135468/06 A RU2007135468/06 A RU 2007135468/06A RU 2007135468 A RU2007135468 A RU 2007135468A RU 2350813 C1 RU2350813 C1 RU 2350813C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- main
- annular
- shut
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
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.
Известны электропневматические клапаны прямого действия (см. SU 1000654 A, F16K 31/02, опубл. 28.02.1983 г., бюл. №8 или патент RU 2282771 C1, F16K 31/06, опубл. 27.08.2006 г., бюл. №24). Эти устройства содержат якорь, жестко связанный с запорным органом. В корпусе клапана образовано седло, к которому с помощью пружины прижимается запорный орган. Управление клапаном осуществляется с помощью электромагнитного привода встроенного типа с изолирующей трубкой, в которой размещены якорь и стоп. При подаче электрического сигнала на электромагнитный привод якорь перемещается в направлении стопа, увлекая за собой запорный орган, открывая тем самым затвор-клапан для прохождения рабочей среды.Known direct-acting electro-pneumatic valves (see SU 1000654 A,
Недостатком указанных клапанов прямого действия является необходимость использования магнита большой мощности. С увеличением проходного сечения клапана увеличивается рабочий ход запорного органа и, как следствие, увеличивается необходимая для установки клапана в открытое положение мощность электромагнита. С ростом мощности увеличивается масса и, соответственно, рабочая температура электромагнитного привода, что ведет к снижению надежности клапана.The disadvantage of these direct-acting valves is the need to use a magnet of high power. With an increase in the flow area of the valve, the working stroke of the shut-off element increases and, as a result, the power of the electromagnet necessary to install the valve in the open position increases. With increasing power, the mass and, accordingly, the working temperature of the electromagnetic drive increases, which leads to a decrease in valve reliability.
Известен электромагнитный клапан (см. RU 2282090 С1, кл. F16K 31/06, опубл. 20.08.2006 г., бюл. №23), содержащий механизм ручного управления для установки клапана в открытое положение, электромагнит, седло клапана, якорь с запорным органом, выполненные с возможностью перемещения между седлом клапана и электромагнитом, две шайбы, одна из которых выполнена из магнитного, другая - из магнитопроводящего материала, причем обе шайбы установлены с одной стороны относительно запорного органа с якорем, а электромагнит - с другой стороны.A known electromagnetic valve (see RU 2282090 C1,
Указанный клапан позволяет обеспечить снижение мощности, потребляемой клапаном, однако приведение его в открытое состояние исключительно способом ручного управления существенно ограничивает область его применения в промышленности, например в магистральных линиях с автоматической системой управления потоком рабочей среды.The specified valve allows to reduce the power consumed by the valve, however, bringing it into the open state exclusively by manual control significantly limits its scope in industry, for example, in trunk lines with an automatic system for controlling the flow of the working medium.
В настоящее время одной из актуальных задач является создание надежной и удобной для эксплуатации конструкции запорного клапана, предназначенного для запирания и свободного пропуска с минимальным сопротивлением рабочей среды. При этом на первый план выдвигается необходимость обеспечения высокой надежности и экономичности работы клапанов при использовании их в системах высокого давления, высокой степени герметичности в закрытом положении, а также в быстродействии срабатывания.Currently, one of the urgent tasks is to create a reliable and easy-to-operate shut-off valve design designed for locking and free access with minimal resistance to the working medium. At the same time, the need to ensure high reliability and economical operation of the valves when used in high pressure systems, a high degree of tightness in the closed position, and also in response speed is highlighted.
Данным требованиям наиболее полно удовлетворяют клапаны непрямого действия с двумя каскадами управления, нашедшие наибольшее распространение благодаря меньшим энергетическим затратам на управление клапаном и неограниченным возможностям применения в автоматизированных системах.These requirements are most fully satisfied by indirect operated valves with two control stages, which are most widely used due to lower energy costs for valve control and unlimited possibilities of application in automated systems.
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», Москва, «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,” Moscow, “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.
Известен двухкаскадный электропневматический магистральный клапан (см. RU 2277664 С1, кл. F16K 31/02, опубл. 10.06.2006 г., бюл. №16), содержащий корпус с основным седлом, подводящим и отводящим патрубками, крышку корпуса с закрепленным под ней электромагнитным приводом в составе обмотки, защитного элемента обмотки, ярма центрального стержня, якоря с уплотнительным диском на торце и возвратной пружины, а также сервопривод в виде цилиндра с загрузочным и разгрузочными отверстиями и управляющим седлом. По сравнению с известными техническими решениями указанный клапан имеет достаточно несложное конструктивное исполнение и отличается рациональными габаритно-массовыми характеристиками и технологичностью изготовления.Known two-stage electro-pneumatic main valve (see RU 2277664 C1,
Однако при всех конструктивных и технологических преимуществах известный клапан имеет недостаток, заключающийся в том, что его конструкция рассчитана на работу с достаточно низким уровнем давлений рабочей среды от 0 до 2,5 МПа и невысокими температурами этой среды, что обусловлено применением в клапане эластомерных уплотнителей, входящих в состав запорных органов обоих каскадов управления.However, with all the structural and technological advantages, the known valve has the disadvantage that its design is designed to operate with a sufficiently low level of working medium pressure from 0 to 2.5 MPa and low temperatures of this medium, due to the use of elastomeric seals in the valve, which are part of the locking organs of both control cascades.
Указанные уплотнители, испытывая при более высоких давлениях значительные знакопеременные деформации и перепады давлений и температур, подвергаются усиленному механическому износу, чем снижается надежность и ресурс клапана в целом.These seals, experiencing significant alternating deformations and pressure and temperature differences at higher pressures, undergo increased mechanical wear, which reduces the reliability and service life of the valve as a whole.
В связи с усложнением трубопроводной арматуры, повышением давлений и скоростей истечения рабочих сред возросли требования к клапанным устройствам в соответствии с особенностями новых условий их работы, основными из которых являются высокие температуры рабочей среды, обусловленные кинетическим нагревом и теплом, выделяемым при работе самим клапаном.Due to the complication of pipeline valves, increased pressures and velocities of the working media, requirements for valve devices have increased in accordance with the features of the new working conditions, the main of which are high temperatures of the working medium due to kinetic heating and heat generated during operation of the valve itself.
Из приведенного следует, что температурные условия становятся настолько жесткими, что существующие известные клапаны и применяемые в них материалы становятся непригодными. На современном уровне техники работоспособность запорных клапанов магистральных систем должна обеспечиваться и поддерживаться в широком диапазоне давлений от 0 до 16 МПа и температур от минус 50°С до +200°С и в условиях агрессивных воздействий рабочей среды.From the above it follows that the temperature conditions become so harsh that the existing known valves and the materials used in them become unusable. At the current level of technology, the performance of shut-off valves of the main systems should be provided and maintained in a wide range of pressures from 0 to 16 MPa and temperatures from minus 50 ° C to + 200 ° C and under conditions of aggressive influences of the working environment.
Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим аналогом (прототипом) служит электропневмоклапан нормально закрытого типа с двухступенчатым режимом работы (см. патент RU 2267685 С2, 7 F16K 31/02, опубл. 10.01.2006, бюл. №1). Известный электропневмоклапан содержит максимальное количество сходных с заявляемым клапаном конструктивных признаков, а именно: оба клапана нормально закрытого типа с двухступенчатым режимом работы и 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 - главного запорного органа (основного клапана, выполненного заодно с поршнем управления и расположенного с возможностью осевого перемещения относительно направляющей расточки и взаимодействия с седлом и вспомогательного запорного органа (пилотного клапана), образованного с уменьшенными геометрическими параметрами по сравнению с первым запорным органом и электромагнитный привод.Among the known analogues of the claimed technical solution, the closest analogue (prototype) is an electropneumatic valve of a normally closed type with a two-stage operation mode (see patent RU 2267685 C2, 7
Анализ клапана аналога-прототипа показывает, что компоновка его схемного решения позволяет обеспечить работу клапана в целом, однако практическая реализация этой задачи требует определенного конструктивно-технологического усложнения, доработки, введения системы внутренних каналов и ряда уплотнительных устройств, встройка которых накладывает определенные технологические трудности в проводке этих каналов и обеспечении герметичности стыков, жестко соединяемых между собой частей клапана.Analysis of the valve of the analogue-prototype shows that the layout of its circuit solution allows the valve to operate as a whole, however, the practical implementation of this task requires certain structural and technological complications, improvements, the introduction of a system of internal channels and a number of sealing devices, the installation of which imposes certain technological difficulties in wiring these channels and ensuring the tightness of joints, rigidly interconnected parts of the valve.
Конструкция клапана аналога - прототипа повторяет приведенный выше недостаток клапана-аналога (см. RU 2277664 С1, кл. F16K 31/02, опубл. 10.06.2006 г.), выражающийся в применении запорных органов, уплотняющие элементы которых изготовлены из эластомерных материалов, склонных под воздействием больших перепадов давлений и температур к усиленному механическому износу, чем снижаются показатели надежности и ресурс работы клапана.The design of the analog valve - prototype valve repeats the above disadvantage of the analog valve (see RU 2277664 C1, class F16K 31/02, published June 10, 2006), expressed in the use of locking elements, the sealing elements of which are made of elastomeric materials, inclined under the influence of large differences in pressure and temperature to increased mechanical wear, which reduces the reliability and service life of the valve.
Кроме этого, в известном клапане не исключена возможность возникновения автоколебаний (вибраций) главного запорного органа, особенно в клапанах с большими расходами, из-за значительной длины его консольной запорной части и в связи с тем, что вход потока рабочей среды под давлением в полость корпуса осуществляется через боковое отверстие, а выход - через центральное отверстие ступенчатой расточки корпуса. В этих случаях возникают значительные радиальные составляющие активных сил потока, действующих на главный запорный орган и происходят скачкообразные изменения расхода проводимой среды, вследствие чего эксплуатационные характеристики клапана существенно ухудшаются.In addition, the known valve does not exclude the possibility of self-oscillations (vibrations) of the main locking element, especially in valves with high flow rates, due to the significant length of its cantilever locking part and due to the fact that the inlet of the working fluid flow under pressure into the body cavity is carried out through the side hole, and the output is through the central hole of the stepped housing boring. In these cases, significant radial components of the active flow forces acting on the main shut-off element arise and spasmodic changes in the flow rate of the conducted medium occur, as a result of which the valve’s operating characteristics are significantly impaired.
Известному клапану присуща большая вероятность снижения герметичности запорных органов из-за отсутствия возможности их самоустановки относительно соответствующих контактных поверхностей седел клапана. Несимметричная схема подсоединения известного клапана к трубопроводам магистральной линии накладывает определенные технологические трудности в организации осуществления монтажа (демонтажа), технических осмотров, обслуживания и ремонта.The known valve has a high probability of reducing the tightness of the locking elements due to the lack of the possibility of their self-installation relative to the corresponding contact surfaces of the valve seats. The asymmetric scheme for connecting the known valve to the pipelines of the main line imposes certain technological difficulties in organizing the installation (dismantling), technical inspections, maintenance and repair.
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 пуско-наладочных или ремонтно-восстановительных работ при отключенной системе электропитания. Кроме этого, 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 lack of the ability 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 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, требованиям по обеспечению принципов агрегатирования и модульности исполнения составляющих элементов. Выполнение этих условий 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, демонтажом 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, the requirements to ensure the principles of aggregation and modularity of the performance of constituent elements. Fulfillment of these conditions makes it possible to carry out autonomous testing of technical specifications and tests, allows the installation of a locking and regulating device directly in the production line or in the line of the main system, as well as to simplify the work associated with installation, dismantling and repair directly at the application.
В совокупности указанные недостатки известного электропневмоклапана 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, в частности, механические примеси.Together, these disadvantages of the known electropneumatic valve of the analogue of the prototype sufficiently reduce the performance and limit its use, for example, under the influence of high temperatures, pressures and significant energy of the flow of the "throttled" gas, often containing foreign impurities, in particular mechanical impurities.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание такой эффективной 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 an effective 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 with the simultaneous achievement of 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.- reduction of 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 снижение гистерезисных явлений на переходных режимах управления,- increasing the sensitivity and speed of the locking organs and reducing hysteresis phenomena in transient control modes,
- повышение работоспособности и обеспечение герметичности запорных органов клапана в условиях воздействия в широком диапазоне положительных и отрицательных температур и высоких давлений химически активной рабочей среды,- improving performance and ensuring the tightness of the valve shut-off elements under conditions of exposure in a wide range of positive and negative temperatures and high pressures of a chemically active working medium,
- улучшение и стабилизация параметров герметичности по запорным органам за счет компенсации различных производственно-технологических погрешностей, возникающих при изготовлении и вследствие температурных и упругих деформационных процессов в деталях в период эксплуатации путем возможности их самоустановки на уплотняющие седла и встройки фильтрующего устройства в линию входа рабочей среды к вспомогательному запорному органу,- improvement and stabilization of the tightness parameters for locking elements by compensating for various production and technological errors that occur during manufacture and due to temperature and elastic deformation processes in the parts during operation by the possibility of their self-installation on the sealing seats and installation of the filter device in the working medium inlet line to auxiliary locking organ
- 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 working state of the valve, while closing the valve can only be done by removing the 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 электропневматическом клапане модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур (запорном клапане), содержащем корпус с впускным и выпускным участками для прохода рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющие их внутренние кольцевые полости, с центральной вертикально расположенной ступенчатой цилиндрической расточкой и соосно размещенными в ней двумя последовательно открываемыми подпружиненными запорными органами - главного запорного органа (основного клапана), выполненного заодно с поршнем управления и расположенного с возможностью осевого перемещения относительно направляющей расточки и взаимодействия с седлом корпуса и вспомогательного запорного органа (пилотного клапана), образованного с уменьшенными геометрическими параметрами по сравнению с главным запорным органом и электромагнитный привод, управляющий через шток управления (толкатель) вспомогательным запорным органом, согласно изобретению запорный магистральный электропневматический клапан (клапан), включающий в себя корпус, главный и вспомогательный запорные органы, оснащен съемным направляющим цилиндром для основного запорного органа и 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, главного 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 антифрикционного материала со стоном 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, при этом потребляемые токи на открытие запорных органов клапана и удержания их открытыми в режиме функционирования выбраны в соответствии с соотношением:The problem is solved in that in the inventive redundant shut-off main line electro-pneumatic valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures (shut-off valve), comprising a housing with inlet and outlet sections for the passage of the working medium, communicating with each other through inner ring cavities separating them, with a central vertically located stepped cylindrical bore and coaxially placed in it two successively open spring-loaded locks organs - the main locking element (main valve), made integral with the control piston and located with the possibility of axial movement relative to the guiding bore and interacting with the body seat and auxiliary locking element (pilot valve), formed with reduced geometric parameters compared to the main locking element and an electromagnetic drive controlling through the control rod (pusher) an auxiliary locking member, according to the invention, a locking main electronic ropnevmatichesky valve (valve), which includes a housing, the main and auxiliary locking bodies, is equipped with a removable guide cylinder for the main locking body and the actuator and is formed as a single block module with the ability to be embedded directly into the trunk line and is made with a redundant control system a process configured with the possibility of selective operation of the valve in remote control and control modes with fixed manual duplication of electrical a 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 mechanism of the auxiliary and, accordingly, the main locking elements is formed in the form of a connecting device of two components - an electromagnetic drive and a backup drive of a fixed manual duplication of the electric signal, both drives are kinematically connected to the control rod of the shut-off valve and are structurally and functionally combined into a single a removable command control unit and are rigidly connected by a common casing and the cover of the magnetic circuit; 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 guide cylinder of the shutoff valve is formed in the housing of the command control unit for installing an electromagnetic drive a guide sleeve with an outer ring is rigidly mounted in a small step of the central bore of the housing with a support collar made of antimagnetic antifriction material with a groan of soft magnetic material with a central hole, power supply cavities are formed on the outer side of the middle part of the housing, and a radially directed through boring hole is formed on the side surface of the central bore, while the electromagnetic drive contains coaxially placed in the magnetic circuit cover two electromagnetic coils, the central one is formed with the function of a “pulse” (starting) coil with short-term (pulse) operating mode, the other with a peripheral location, implemented in the "holding" coil with a long operating mode, with lower output power and power consumption, while the current consumption for opening the valve shut-off elements and keeping them open in operation mode is selected in accordance with the ratio:
Jимп/Jудерж=10…16,Jimp / J hold = 10 ... 16,
где Jимп - потребляемый ток при стартовом открытии клапана при импульсном режиме управления, А;where Jimp is the current consumption at the start of the valve opening in the pulse control mode, A;
Jудерж - потребляемый ток, удерживающий запорные органы в открытом состоянии в режиме длительного функционирования, А. Установленный внутри направляющей гильзы подпружиненный якорь-сердечник, жестко связанный с штоком управления клапана и тягой указателя конечных положений главного запорного органа, расположенную осесимметрично штоку управления и снабженную 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 этого 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,Juder is the consumed current that keeps the locking elements in the open state for continuous operation, A. A spring-loaded core anchor installed inside the guide sleeve, rigidly connected to the valve control rod and the end position indicator rod 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 body reaches the upper position and issuing formations 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 lantern made of translucent and impact-resistant material is installed in the upper area of the magnetic circuit cover , a board with light-emitting diodes of various colors is mounted inside the lantern, the drive for fixed manual duplication of the electric signal is made in the form of a com one control unit of the drive shaft with ring sealing elements on the outer cylindrical surface and a 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 on the opposite side of the end wall of the drive shaft of the pushing pin with an eccentric arrangement relative to the axis of rotation with the possibility of t the act of manual control of the engagement of the finger with the end surface of the annular two-sided 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 restricting its rotation angle, and is made in the form of a cylindrical pin radially and cantilevered in the hole of the shaft, the butt end of which is included in the profiled groove of the side surface of the housing,
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 ступенчатой с формированием на участке меньшей ступени направляющей цилиндрической поверхности, основного седла и двух кольцевых цилиндрических проточек, образующих при взаимодействии с главным запорным органом замкнутые кольцевые полости входа и выхода рабочего тела, 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 ступенчатой расточке корпуса и направляющем цилиндре двух пневматически 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 спрофилированной 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, с внутренней сквозной многоступенчатой расточкой, в меньшей ступени которой жестко и герметично установлена переходная втулка с наружным опорным кольцевым буртом и с внутренней сквозной ступенчатой расточкой, на участке перехода направляющей расточки большей ступени к меньшей ступени сформированы седло и кольцевая коллекторная канавка, образующая при взаимодействии с вспомогательным запорным органом камеру командного давления и соединение ее с наружной кольцевой спрофилированной проточкой нагнетания через радиально направленные дросселирующие каналы, причем жесткое и герметичное соединение переходной втулки с главным запорным органом выполнено путем ее установки с гарантированным осевым натягом, исключающим осевые перемещения или провороты в любых направлениях, 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 центрирующий выступ главного запорного органа выполнен в форме двух смежных участков различного диаметра, из которых участок меньшего диаметра расположен со стороны конической уплотняющей части и образован в виде кольцевого паза с возможностью сообщения с центральным сквозным каналом через радиально ориентированные проходные отверстия, а участок большей ступени сформирован в виде кольцевого двухстороннего уступа (бурта), на периферийной направляющей поверхности которого образованы продольные сквозные равномерно расположенные в окружном направлении полуцилиндрические расточки с разделяющими перемычками - центрирующими элементами с возможностью постоянного сообщения кольцевого паза и кольцевой полости выхода корпуса между собой, причем на внешней поверхности уступа вблизи от кромки паза дополнительно сформирован посредством локального расширения внутренней полости кольцевой наполнитель в виде канавки трапецеидального сечения с заполнением в ней металла с антифрикционными, износостойкими и некорродирующими свойствами, нанесенного, например, путем электродной или плазменно-порошковой наплавки.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 stepwise with the formation of a cylindrical surface, a main seat and two annular cylindrical grooves forming in interaction with the main locking body closed annular cavity of the input and output of the working fluid, and the housing is structurally and functionally made in symmetry horizontal horizontally oriented arrangement of the inlet and outlet sections, including lateral radial channels that directly connect the annular grooves of the inlet and outlet of the central housing bore with the corresponding holes of the inlet and outlet sections, while the shut-off main valve is formed in the form of coaxially placed in the central stepped bore of the housing and the guide cylinder of two pneumatically connected and sequentially interacting automatic control devices the main and auxiliary locking elements with locking elements of the valve-saddle type, with a common command pressure chamber placed between these devices with the possibility of communicating it through a throttle with a source of incoming pressure, the control device of the main locking body consists of a housing with a main saddle, with ring inlet and outlet cavities separating these cavities of the main locking element with a conical sealing part, and coaxially fixed to the guide cylinder body, while the main locking the body is spring-loaded with respect to the opposite supporting end face and is made in the form of a multi-stage cylindrical differential hollow sleeve with an external annular profiled injection groove and a seal on the external mounting surface — the larger stage, with a conical locking part — on the middle stage, with an axial outer centering protrusion forming a smaller stage from the side of the conical sealing part, with an internal through multi-stage bore, in the lower stage of which it is rigid and tight an adapter sleeve is installed with an external supporting annular collar and with an internal through-step bore, a saddle and an annular collector groove are formed in the transition section of the guide bore of the larger stage to the lower stage, which forms a command pressure chamber and interacts with the external annular profiled groove when interacting with the auxiliary shut-off element injection through radially directed throttling channels, and a rigid and tight connection of the adapter sleeve with the main The body was made by installing it with a guaranteed axial interference, excluding axial movements or rotations in any directions, the main locking element being installed with the possibility of limited reciprocating movement in the guide bores of the stationary cylinder and the housing and tight contact and interaction of the conical locking part with the input saddle annular grooves of the body, while the centering protrusion of the main locking body is made in the form of two adjacent sections of different diameters, from A portion of a smaller diameter is located on the side of the conical sealing part and is formed in the form of an annular groove with the possibility of communication with the central through channel through radially oriented passage holes, and the portion of the larger step is formed in the form of an annular double-side ledge (shoulder), on the peripheral guide surface of which longitudinal through semi-cylindrical boring evenly located in the circumferential direction with dividing jumpers - centering elements with possible the possibility of constant communication between the annular groove and the annular cavity of the housing exit between each other, moreover, on the outer surface of the ledge near the edge of the groove, an annular filler is additionally formed by local expansion of the inner cavity in the form of a trapezoidal groove with metal filled with antifriction, wear-resistant and non-corrosive properties applied , for example, by electrode or plasma-powder surfacing.
Устройство управления вспомогательным запорным органом конструктивно образовано в виде самостоятельной сборочной единицы с возможностью ограниченного осевого перемещения внутри охватывающей направляющей расточки переходной втулки 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 переходной втулки 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 этого, шток управления клапана снабжен наружным кольцевым двухсторонним уступом с развитыми к периферии торцовыми поверхностями,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 enclosing guide bore of the adapter sleeve of the main locking member and communicating internal cavities with the command pressure chamber, the device comprises a housing made in the form of a cylindrical sleeve inside which is aligned with the outer surface formed end guiding bores, between which a partition is formed with a through hole On the one hand, on one side of the partition there are placed spring-loaded plunger and control rod, which are gaplessly interconnected, with the possibility of limited reciprocating movement in the control mode, on the other hand, an auxiliary locking element is made, made with an external annular double-side ledge and a cylindrical guide part with uniformly located and directed parallel to the central axis of the flats and with its transition into a section with a conical sealing surface, and the specified section of sleep It is coated with an axial shank of a cylindrical shape coaxially brought into the zone of the central outlet channel of the working medium of the main locking element, while the auxiliary locking element is installed in the bore of the sleeve with a guaranteed annular 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 double-sided ledge with the corresponding surfaces of the main locking element and the spherical end surface of the valve stem, than the axial shank of the locking member is oriented in the central channel of the adapter sleeve of the main locking member with a guaranteed annular clearance for the passage of the working medium, moreover, the guide bores of the sleeve are equipped with annular grooves with a rectangular cross-section made in areas adjacent to the open ends, and the connection node of the device control auxiliary locking body made in the form of a flat spring retaining rings installed with a guaranteed radial interference in the aforementioned otochkah to limit axial movement of the internal constituent elements of the device, in addition, the valve control stem is provided with an outer annular ledge bilateral developed with the periphery of the end surfaces,
согласно изобретению в клапан, в линию подачи (входа) рабочей среды к вспомогательному запорному органу встроено фильтрующее устройство - средство очистки рабочей среды от механических примесей (частиц), размещенное в наружной кольцевой спрофилированной проточке нагнетания главного запорного органа, фильтрующее устройство выполнено в варианте сборной составной конструкции, состоящей из набора по меньшей мере одного слоя фильтрующей сетки в виде ленты и двух обжимающих ее с обеих сторон пружинных плоских сетчатых колец с накладным стыком и с поясом перфорации сквозных отверстий, причем составляющие элементы фильтрующего устройства плотно обжаты по контуру донышка проточки нагнетания и дополнительно зафиксированы в радиальном и окружном направлениях посредством, например, лазерной сварки или пайки периферийно расположенного сетчатого кольца, при этом внешняя поверхность фильтрующего устройства сообщена с кольцевой полостью входа рабочей среды в клапан, а внутренняя - с камерой командного давления, 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:according to the invention, a filtering device is integrated in the valve, in the supply line (input) of the working medium to the auxiliary locking element — a means for cleaning the working medium of mechanical impurities (particles), located in the outer annular profiled injection channel of the main locking element, the filtering device is made in the form of a prefabricated composite a design consisting of a set of at least one layer of a filter mesh in the form of a tape and two spring-loaded flat mesh rings compressing it on both sides with a patch ohm and with a perforation belt of through holes, the constituent elements of the filtering device tightly crimped along the contour of the bottom of the injection groove and additionally fixed in radial and circumferential directions by, for example, laser welding or soldering of a peripheral mesh ring, while the outer surface of the filtering device is in communication with the annular the cavity of the working medium inlet into the valve, and the internal cavity with the command pressure chamber, according to the invention, the working sealing surfaces of the seat bodies a 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 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 the cone of the saddle and the corresponding conical part of the locking element 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:
Нук/Dвк=0,06…0,1,Nuk / Dvk = 0.06 ... 0.1,
где Нук - высота усеченного конуса седла, мм;where Nuk - the height of the truncated cone of the saddle, mm;
Dвк - диаметр выходного канала седла, мм,Dвк - 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:
Dрц/Dск=1,16…1,22,Dрц / Dск = 1.16 ... 1.22,
где Dрц - уплотнительный диаметр внутренней расточки неподвижно закрепленного направляющего цилиндра, мм;where Dрц is the sealing diameter of the inner bore of a motionlessly fixed guide cylinder, mm;
Dск - диаметр уплотняющей кромки седла корпуса клапана, мм,Dsk - 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, согласно изобретению основные элементы конструкции клапана - корпус, главный запорный орган, направляющий цилиндр выполнены из антимагнитного и коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, а участки уплотняющих поверхностей седла корпуса и, соответственно, главного запорного органа образованы электродной или плазменно-порошковой наплавкой, стойкой к коррозии, эрозии и задиранию, с последующим упрочнением термической обработкой до значений средней твердости, причем зеркало направляющего цилиндра клапана подвергнуто гальваническому твердому хромированию и хонингованию с полировкой рабочей поверхности.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 built into the annular rectangular groove, while the lip seal is made in the form of an elastic rubber round ring placed in the groove with a preload and a cuff made of polymer antifriction material having a radial U-shaped section and installed in the groove with the possibility of simultaneous contact and interaction with its surface generators 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, according to the invention, the main structural elements of the valve are the body, the main locking member, the guide cylinder is made of antimagnetic and corrosion-resistant material, for example, from stainless steel 12X18H10T, and the areas of the sealing surfaces of the saddle of the body and, accordingly, of the main locking element are formed by electrode or plasma continuously-cored welding, resistant to corrosion, erosion and galling, with subsequent hardening by heat treatment to an average hardness values, wherein the valve guide cylinder mirror subjected to galvanic hard chromium plating honing and polishing a work surface.
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 электропневматического клапана.The proposed technical solution has several advantages compared to the analogue of the prototype and other well-known solutions that ensure the achievement of the goal - improving the reliability, technical, economic and operational indicators of the shut-off electro-pneumatic valve.
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 (толкателем) и приводным механизмом, конструктивно и функционально объединены в единый модульный блок с горизонтально ориентированными участками впуска и выпуска рабочей среды.A distinctive feature of the proposed valve is that its main components, interacting with each other, automatic control devices for the main and auxiliary locking elements together with the control rod (pusher) and actuator, are structurally and functionally combined into a single modular unit with horizontally oriented intake and exhaust sections working environment.
Предложенная конструкция обуславливает:The proposed design determines:
- возможность легкой встройки запорного клапана непосредственно в линию магистральной системы;- the ability to easily integrate the shutoff valve directly into the line of the main system;
- возможность автономной отработки рабочих параметров;- the possibility of autonomous testing of operating parameters;
- удобное проведение технических осмотров и ремонтно-восстановительных работ;- Convenient technical inspections and repair work;
- достижение высокой степени герметичности и минимально допустимых перетоков в режиме закрытия запорных органов в условиях воздействия высоких температур и перепадов давлений рабочей среды за счет применения уплотнения вида «металл-металл» и фильтрующего устройства в линии подачи к вспомогательному запорному органу и придания уплотняющим поверхностям конической формы, способствующей самоцентрированию запорных органов в процессе работы относительно своих седел.- achieving a high degree of tightness and the minimum permissible overflows in the closing mode of locking elements under conditions of high temperatures and pressure drops of the working medium due to the use of metal-metal seals and a filter device in the supply line to the auxiliary locking body and conical sealing surfaces , contributing to the self-centering of the locking organs in the process of working relative to their saddles.
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.
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 alarm line.
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 organ, allows minimizing the amount of friction of moving the locking organ and increasing 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 основных элементов конструкции клапана-корпуса, главного запорного органа и направляющего цилиндра из антимагнитной и коррозионностойкой стали, например из стали 12Х18Н10Т обуславливает:The implementation of the basic structural elements of the valve body, the main locking element and the guide cylinder of anti-magnetic and corrosion-resistant steel, for example, steel 12X18H10T, determines:
- высокую устойчивость клапана к воздействию агрессивных сред,- high valve resistance to aggressive environments,
- снижение влияния индуктивности на работу электромагнитного привода.- reducing the effect of inductance on the operation of the electromagnetic drive.
В целом предлагаемое техническое решение вызвано необходимостью обеспечения компактности размещения заявляемого клапана как в простых магистральных и технологических газовых линиях или системах, так и в магистральных линиях с автоматической системой управления потоком рабочей среды с выдачей в обоих случаях информации о занимаемой позиции основного запорного органа и удобства обслуживания и подсоединения к нему соответствующих трубопроводов питания.In general, the proposed technical solution is caused by the need to ensure the compactness of the inventive valve placement both in simple main and technological gas lines or systems, and in main lines with an automatic system for controlling the flow of the working medium with the issuance in both cases of information about the position of the main shutoff body and ease of maintenance and connecting to it the corresponding supply pipelines.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, гдеThe essence of the invention is illustrated by drawings, where
- на фиг.1 показан общий вид, разрез резервированного запорного магистрального электропневматического клапана модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур с двумя последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 53 и 54 управления главным 7 и вспомогательным 10 запорными органами со съемным командным блоком управления 15. Электрические сигналы управления отсутствуют;- figure 1 shows a General view, sectional view of a redundant shutoff main electro-pneumatic valve of modular design for integrated installation, high pressures and temperatures with two sequentially interacting
- на фиг.2 показано место А на фиг.1 - конструктивное исполнение седла 9 главного запорного органа 7;- figure 2 shows the place And figure 1 - structural design of the
- на фиг.3 показано место Б на фиг.1 - конструктивное исполнение внешнего уплотнительного устройства 60 главного запорного органа 7;- figure 3 shows the place B in figure 1 - structural design of the external sealing device 60 of the
- на фиг.4 показан разрез Ж-Ж на фиг.1 - конструктивное исполнение кольцевого двухстороннего уступа (бурта) 73 главного запорного органа 7 с наружными, продольными, сквозными, равномерно расположенными в окружном направлении, полуцилиндрическими расточками 74 для прохождения рабочей среды в направлении кольцевой полости выхода 5;- figure 4 shows a section FJ in figure 1 - structural design of the annular bilateral ledge (shoulder) 73 of the
- на фиг.5 показано место В на фиг.1, разрез съемного командного блока управления 15 - приводного механизма для вспомогательного 10 и главного 7 запорных органов;- figure 5 shows the place In figure 1, a section of a removable command control unit 15 - the drive mechanism for the auxiliary 10 and the main 7 locking bodies;
- на фиг.6 показано место Г на фиг.1, разрез автоматического устройства 54 управления вспомогательным запорным органом 10;- figure 6 shows the place G in figure 1, a section of an
- на фиг.7 показан общий вид, разрез резервированного запорного магистрального электропневматического клапана модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур с двумя последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 53 и 54 управления главным 7 и вспомогательным 10 запорными органами со съемным командным блоком управления 15. Поданы электрические сигналы управления на электромагнитный привод 11 блока управления 15;- Fig.7 shows a General view, sectional view of a redundant shutoff main electro-pneumatic valve of modular design for integrated mounting, high pressures and temperatures with two sequentially interacting
- на фиг.8 показан общий вид, разрез резервированного запорного магистрального электропневматического клапана модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур с двумя последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 53 и 54 управления главным 7 и вспомогательным 10 запорными органами. Электрические сигналы управления отсутствуют.- Fig. 8 shows a general view, sectional view of a redundant shutoff main electro-pneumatic valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures with two sequentially interacting
Приводной вал 42 резервного привода фиксированного ручного дублирования электрического сигнала 14 повернут от исходного положения в положение «ОТКРЫТО» на угол 180°…190°. Вспомогательный 10 и главный 7 запорные органы кинематически приведены в открытые положения.The
Резервированный запорный магистральный электропневматический клапан модульного исполнения для встроенного монтажа, высоких давлений и температур (запорный клапан) (фиг.1) содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 участками для прохода рабочей среды, сообщающимися между собой через разделяющие их внутренние кольцевые полости входа 4 и выхода 5 с центральной вертикально расположенной ступенчатой цилиндрической расточкой 6 и соосно размещенными в ней двумя последовательно открываемыми подпружиненными запорными органами - главного запорного органа 7, выполненного заодно с поршнем управления 8 и расположенного с возможностью осевого перемещения относительно направляющей расточки и взаимодействия с седлом 9 (фиг.2) корпуса 1, и вспомогательного запорного органа 10, образованного с уменьшенными геометрическими параметрами по сравнению с главным запорным органом 7, и электромагнитный привод 11, управляющий через шток управления 12 вспомогательным запорным органом 10.The redundant shutoff main electro-pneumatic valve of modular design for built-in installation, high pressures and temperatures (shut-off valve) (Fig. 1) contains a housing 1 with
Запорный клапан, включающий в себя корпус 1, главный 7 и вспомогательный 10 запорные органы со штоком управления 12, оснащен съемным направляющим цилиндром 13 для главного запорного органа 7 и приводным механизмом, состоящим из электромагнитного привода 11 и резервного привода 14 фиксированного ручного дублирования электрического сигнала.The shut-off valve, which includes a housing 1, a main 7 and an auxiliary 10 shut-off bodies with a
Оба привода кинематически связаны со штоком управления 12 запорного клапана и конструктивно и функционально объединены в единый съемный командный блок управления 15 и жестко связаны общим корпусом 16 и крышкой магнитопровода 17. В корпусе 16 (фиг.3) для установки электромагнитного привода 11 образована центральная вертикально расположенная сквозная многоступенчатая расточка 18 с резьбовым участком 19 и направляющей цилиндрической поверхностью 20 для герметичного и соосного подсоединения блока управления 15 к направляющему цилиндру 13.Both drives are kinematically connected with the
В малую ступень 21 центральной расточки 18 жестко установлена направляющая гильза 22 из немагнитного и антифрикционного материала с наружным кольцевым опорным буртом 23 и стопом 24 из магнитомягкого материала с центральным отверстием 25. На внешней стороне средней части корпуса 16 образованы полости вводов электропитания 26, а на боковой поверхности центральной расточки 27 - радиально направленное расточное отверстие 28.A
Электромагнитный привод 11 содержит размещенные коаксиально в крышке магнитопровода 17 две электромагнитные катушки, центральная из них, 29 - импульсная, другая - 30 с периферийным расположением выполнена с функцией «удерживающей» катушки с меньшей выходной мощностью.The
Внутри направляющей гильзы 22 размещен подпружиненный якорь-сердечник 31, жестко связанный со штоком управления 12 клапана и тягой указателя конечных положений 32 главного запорного органа 7, расположенную осесимметрично штоку управления 12 и снабженную постоянным магнитом 33. Электромагнитный привод 11 снабжен блоком сигнализации и переключений 34, включающим в себя трубчатый корпус 35, в верхней части которого закреплен блок переключений с тремя герконами 36, 37 и 38. В верхней зоне крышки магнитопровода 17 установлен фонарь 39, а внутри фонаря смонтирована плата 40 со светоизлучающими диодами 41 различного цвета.Inside the
Привод фиксированного ручного дублирования электрического сигнала 14 выполнен в виде размещенного в направляющей боковой расточке 28 корпуса 16 приводного вала 42 с уплотнительными элементами 43 и ручкой 44. Кинематическая связь между приводом 14 фиксированного ручного дублирования электрического сигнала и штоком управления 12 выполнена в виде образованного на торцовой стенке 45 приводного вала 42 толкающего пальца 46 с возможностью вхождения его в зацепление с торцовой поверхностью 97 кольцевого двухстороннего уступа 96 штока управления 12. Приводной вал 42 снабжен фиксирующим элементом в виде цилиндрического радиально и консольно установленного штифта 47.The drive of fixed manual duplication of the
Центральная вертикально расположенная расточка 6 корпуса 1 (фиг.1) выполнена ступенчатой с формированием на участке меньшей ступени направляющей цилиндрической поверхности 48, основного седла 9 (фиг.2) и двух кольцевых цилиндрических проточек 49 и 50, образующих при взаимодействии с главным запорным органом 7 замкнутые кольцевые полости входа 4 и выхода 5 рабочей среды, сообщенные с участками впуска 2 и выпуска 3 через каналы 51 и 52 соответственно.The central vertically located bore 6 of the housing 1 (Fig. 1) is made stepwise with the formation of a cylindrical guide surface 48, the main seat 9 (Fig. 2) and two annular cylindrical grooves 49 and 50 in the smaller step section, which, when interacting with the
Запорный магистральный клапан образован в виде соосно размещенных в центральной ступенчатой расточке 6 корпуса 1 и направляющем цилиндре 13 двух пневматически связанных и последовательно взаимодействующих между собой автоматических устройств управления: 53 - главным запорным органом 7 и 54 - вспомогательным запорным органом 10. Между устройствами управления 53 и 54 размещена общая камера командного давления 55 (фиг.6), сообщенная через дроссельные отверстия 56 с источником управляющего давления через кольцевую полость входа 4 и входной канал 51 (фиг.1).The shut-off main valve is formed in the form of two pneumatically connected and sequentially interacting automatic control devices, coaxially placed in the central stepwise bore 6 of the housing 1 and the guide cylinder 13: 53, by the main shut-off
Устройство управления 53 главным запорным органом 7 (фиг.1) состоит из корпуса 1 с основным седлом 9 (фиг.2) с кольцевыми полостями входа 4 и выхода 5, разделяющего эти полости главного запорного органа 7 с конической уплотняющей частью 57, и соосно закрепленного с корпусом 1 направляющего цилиндра 13, при этом главный запорный орган 7 подпружинен относительно противоположно лежащего опорного торца 58 и выполнен в форме многоступенчатой цилиндрической дифференциальной полой втулки с наружной кольцевой спрофилированной проточкой нагнетания 59 (фиг.6) 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 63, образующим меньшую ступень главного запорного органа 7 (фиг.1).The
Внутри главного запорного органа 7 образована сквозная многоступенчатая расточка 64, в средней ступени которой жестко и герметично установлена переходная втулка 65 с наружным опорным кольцевым буртом 66 и с внутренней сквозной ступенчатой расточкой 67. На участке перехода большей ступени к меньшей сформировано седло 68 (фиг.6) и кольцевая коллекторная канавка 69, образующая при взаимодействии с вспомогательным запорным органом (пилотом) 10 камеру командного давления 55 и соединение ее с наружной кольцевой спрофилированной проточкой нагнетания 59 главного запорного органа 7 через радиально направленные дросселирующие каналы 56.Inside the
Главный запорный орган 7 (фиг.1) установлен с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения в направляющих расточках неподвижного цилиндра 13 и корпуса 1 и плотного контакта и взаимодействия конической запорной части 57 с седлом 9 (фиг.4) входной кольцевой проточки 49 корпуса 1, при этом центрирующий выступ 63 главного запорного органа 7 выполнен в форме двух смежных участков различного диаметра, участок меньшего диаметра образован в виде кольцевого паза 70 с возможностью сообщения с центральным сквозным каналом 71 через радиально ориентированные проходные отверстия 72, а участок большей ступени сформирован в виде кольцевого двухстороннего уступа 73, на периферийной направляющей поверхности которого образованы продольные сквозные, равномерно расположенные в окружном направлении, полуцилиндрические расточки (выемки) 74 (фиг.4) с разделяющими перемычками - центрирующими элементами 75 с возможностью постоянного сообщения полости кольцевого паза 70 (фиг.1) и кольцевой полости выхода 5 корпуса 1 между собой.The main locking element 7 (figure 1) is installed with limited reciprocating movement in the guide bores of the
На внешней поверхности уступа 73 дополнительно сформирована кольцевая канавка 76 с электродной и плазменно-порошковой наплавкой 77. Устройство управления 54 вспомогательным запорным органом 10 (фиг.6) содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической гильзы 78, внутри которой соосно наружной поверхности сформированы торцовые направляющие расточки 79 и 80, между которыми образована перегородка 81 со сквозным отверстием 82. В расточке 79 размещены беззазорно связанные между собой подпружиненный плунжер 83 и шток управления 12 с возможностью осевого перемещения. В расточке 80 размещен вспомогательный запорный орган 10, выполненный с наружным кольцевым двухсторонним уступом 84 и цилиндрической направляющей частью 85 с равномерно расположенными и направленными параллельно центральной оси лысками 86 и с переходом ее в участок с конической уплотняющей поверхностью 87, который снабжен осевым хвостовиком 88 цилиндрической формы, выведенным в зону центрального отводного канала переходной втулки 65.An annular groove 76 with electrode and plasma-powder cladding 77 is additionally formed on the outer surface of the step 73. The
Вспомогательный запорный орган 10 установлен в расточке 80 гильзы 78 с гарантированным кольцевым зазором 89 и с возможностью одновременного контакта направляющей части 85, конического уступа 87 и открытого торца 90 двухстороннего уступа 84 с соответствующими поверхностями переходной втулки 65 и сферической торцовой поверхностью 91 штока управления 12. Осевой хвостовик 88 запорного органа 10 соосно сориентирован в центральном канале переходной втулки 65 с гарантированным кольцевым зазором 92.
Направляющие расточки 79 и 80 гильзы 78 снабжены кольцевыми проточками 93 и 94, а узел соединения устройства 54 управления вспомогательным запорным органом 10 выполнен в виде плоских пружинных стопорных колец 95, установленных с гарантированным радиальным натягом в проточках 93 и 94 с возможностью ограничения осевых перемещений внутренних составляющих элементов, вспомогательного запорного органа 10, плунжера 83 и штока управления 12. Шток управления 12 снабжен кольцевым двухсторонним уступом 96 (фиг.3) с развитыми к периферии торцовыми поверхностями 97 и 98.The guide bores 79 and 80 of the
В наружную кольцевую профилированную проточку нагнетания 59 (фиг.6) главного запорного органа 7 встроено фильтрующее устройство 99, состоящее из фильтрующей сетки 100 в виде ленты и двух, обжимающих ее с обеих сторон, пружинных плоских сетчатых колец 101 с поясом перфорации сквозных отверстий 102. Наружное сетчатое кольцо 101 зафиксировано лазерной сваркой 103.In the outer annular profiled injection groove 59 (FIG. 6) of the
Рабочие уплотняющие поверхности седла 9 (фиг.2) корпуса 1 и седла 68 (фиг.6) главного запорного органа 7 выполнены коническими и притертыми к соответствующим рабочим коническим поверхностям главного и вспомогательного запорных органов 7 и 10 соответственно. Каждая из уплотняющих поверхностей образует боковую поверхность усеченного конуса.The working sealing surfaces of the saddle 9 (FIG. 2) of the housing 1 and the saddle 68 (FIG. 6) of the
Внешнее уплотнение 60 (фиг.3) установочной поверхности главного запорного органа 7 образовано в виде манжетного уплотнения, встроенного в кольцевую прямоугольную канавку 104. Манжетное уплотнение состоит из резинового круглого кольца 105 и манжеты - обечайки 106 из полимерного антифрикционного материала, например из фторопласта, имеющей в радиальном сечении П-образную форму, установленной в канавке 104 с возможностью одновременного контакта и взаимодействия своими образующими поверхностями 107 и 108 с поверхностью внутренней расточки направляющего цилиндра 13 и упругим резиновым кольцом 105. Внутренние полости клапана, находящиеся под давлением, герметизируются относительно окружающей среды соответствующими кольцами и прокладками.The outer seal 60 (Fig. 3) of the mounting surface of the
Резервированный запорный магистральный электропневматический клапан работает следующим образом.Redundant shutoff main electro-pneumatic valve operates as follows.
В режиме исходного рабочего состояния. К клапану в канал входа 51 подведено номинальное рабочее давление от источника магистральной газовой системы. Электрический сигнал управления отсутствует. Клапан закрыт. Привод ручного управления 14 находится в положении «ЗАКРЫТО». Замкнут контакт нижнего геркона 36 закрытого положения (фиг.1).In the initial operating state. The valve in the
Рабочее давление через канал входа 51, кольцевую полость входа 4 корпуса 1, фильтрующее устройство 99 и дроссельные отверстия 56 главного запорного органа 7 поступает в камеру командного давления 55 (фиг.6), откуда через образованные лыски 86 и осевые отверстия во вспомогательном запорном органе 10 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 7 выполнена больше площади седла 9 (фиг.2) корпуса 1, закрываемой главным запорным органом 7, последний перемещается в сторону расположения выходного канала 52 и закрывает седло 9 с силой, пропорциональной разности вышеуказанных площадей, исключая переток рабочей среды под давлением в кольцевую полость выхода 5.The working pressure through the
Одновременно вспомогательный запорный орган 10 рабочим давлением прижимается к седлу 68 (фиг.6) главного запорного органа 7, исключая переток рабочей среды под давлением через центральный отводной канал 71 (фиг.1). Главный 7 и вспомогательный 10 запорные органы дополнительно прижимаются к своим седлам пружинами сжатия, установленными во внутренних полостях устройств управления 53 и 54.At the same time, the
Встройка фильтрующего устройства 99 (фиг.6) в главный запорный орган 7 в линию подвода рабочей среды к вспомогательному запорному органу 10 предотвращает загрязнение дроссельных отверстий (каналов) 56 при прохождении через них рабочей среды и исключает попадание взвешенных частиц-примесей в контактную кольцевую зону закрытия вспомогательного запорного органа 10, что обеспечивает сведение до минимума перетоков рабочей среды в условиях ее возможного загрязнения в условиях эксплуатации. Циркуляция очищенной от посторонних примесей рабочей среды одновременно устраняет возможность защемления и заклинивания подвижных деталей вспомогательного устройства управления 54 (фиг.6) и электромагнитного привода 11 (фиг.1).The integration of the filtering device 99 (Fig. 6) into the
В режиме прокачки через клапан рабочей среды под давлением. К клапану в канал входа 51 подведено номинальное рабочее давление от источника магистральной газовой системы. На электромагнитный привод 11 (в «импульсную» катушку 29 и катушку «удерживания» 30) подан электрический сигнал управления. Привод ручного дублирования 14 (ручка 44) находится в положении «ЗАКРЫТО» (фиг.7).In the pumping mode through the valve of the working medium under pressure. The valve in the
Под действием электрического сигнала управления якорь-сердечник 31 втягивается (перемещается вверх по схеме) вместе с присоединенным к нему штоком управления 12, преодолевая усилие пружин устройств управления 53 и 54. Синхронно штоку 12 в том же направлении перемещается цилиндрическая гильза 78 устройства управления 54 вместе с вспомогательным запорным органом 10, который отходит от седла 68 главного запорного органа 7 (фиг.6), при этом внутренняя полость над запорным органом 7 соединяется через центральный канал 71 (фиг.1) с кольцевой полостью выхода 5.Under the action of the electric control signal, the
Благодаря дроссельным отверстиям 56 (фиг.6), проходные сечения которых могут быть выбраны достаточно малыми, происходит резкое падение давления во внутренней полости главного запорного органа 7, что вызывает его подъем на рабочий ход из-за возникновения выталкивающей силы от действующего в кольцевой полости входа 4 (фиг.1) давления рабочей среды.Due to the throttle holes 56 (Fig.6), the passage sections of which can be selected sufficiently small, there is a sharp drop in pressure in the internal cavity of the
Основной поток этой среды под давлением через седло 9, кольцевой паз 70 (фиг.1), полуцилиндрические расточки 74 (фиг.4) главного запорного органа 7 и кольцевую полость 5 (фиг.1) корпуса 1 направляется в канал 52 выхода рабочей среды. После прохождения главным запорным органом 7 рабочего хода, а вместе с ним и тяги указателя конечных положений 32 (фиг.5) с магнитом 33, нижний геркон 36 закрытого положения клапана размыкается, а верхний геркон 37 замыкается, чем формируются электрический и световой сигналы об открытии запорного клапана. Одновременно магнитом 33 размыкается переключающий геркон 38 (фиг.5) блока сигнализации и переключений 34, чем достигается отключение импульсной катушки 29, при этом «удерживающая» катушка 30 остается под напряжением с меньшей потребляемой мощностью, но достаточной для удержания запорных органов 7 и 10 в открытом состоянии.The main flow of this medium under pressure through the
Для закрытия клапана «удерживающая» катушка 30 отключается, при этом запорные органы 7 и 10 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"
В случаях ручного управления открытием запорного клапана (фиг.8) производится поворот ручки 44 привода ручного дублирования электрического сигнала 14 в направлении «ОТКРЫТО» на угол 180°…190° до упора, при этом боковой, эксцентрично расположенный толкающий палец 46 приводного вала 42, входит в контактное сцепление с торцовой поверхностью 97 двухстороннего уступа 96 штока управления 12 и перемещает его в направлении расположения электромагнитного привода 11 на величину рабочего хода главного запорного органа 7, равного двойному эксцентриситету расположения толкающего пальца 42. Дальнейший процесс происходит аналогично описанному выше, когда открытие запорного клапана осуществляется с помощью электромагнитного привода 11 путем подачи на него электрического сигнала управления.In cases of manual control of the opening of the shut-off valve (Fig. 8), the
Предлагаемый запорный клапан с заявленной совокупностью существенных конструктивных признаков обуславливает получение технического результата - возможности создания перспективного ряда резервированных запорных магистральных электропневматических клапанов модульного исполнения для встроенного монтажа, отличающихся эксплуатационной надежностью, долговечностью, высокой герметичностью, 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 и 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 redundant shut-off main electro-pneumatic shut-off valves of modular design for built-in installation, which are distinguished by operational reliability, durability, high tightness, safety and an expanded area of use as part of automatic devices for trunk gas systems as well as self USAGE inlet gas processing equipment medium and high power, and due to the possibility of locking the control valve body both manually and remotely using electrical signals generated by the control panels with the necessary information about the issuance of the valve through the remote signaling line.
Заявляемый запорный клапан обеспечивает снижение потребляемой мощности более, чем на порядок по сравнению с известными конструкциями электропневматических клапанов и гарантирует безотказное функционирование в широком диапазоне расходов, давлений, температур и применяемых рабочих сред, включая агрессивные среды, при этом преимущественные показатели перед известными техническими решениями практически подтвердились при достаточно несложном конструктивно-технологическом исполнении предложенного клапана, открывающего возможность к осуществлению более удобной и экономной эксплуатации электропневматических клапанов в составе газопроводных магистральных или технологических линий или на других объектах применения.The inventive shut-off valve provides a reduction in power consumption by more than an order of magnitude in comparison with the known designs of electro-pneumatic valves and guarantees trouble-free operation in a wide range of flow rates, pressures, temperatures and applied working media, including aggressive media, while the advantageous indicators over the known technical solutions have been practically confirmed with a fairly simple structural and technological design of the proposed valve, which opens up the possibility the implementation of a more convenient and economical operation of electro-pneumatic valves as a part of the main pipeline or technological lines or other application objects.
Claims (7)
Jимп/Jудерж=10…16,
где Jимп - потребляемый ток при стартовом открытии клапана при импульсном режиме управления, А,
Jудерж - потребляемый ток, удерживающий запорные органы в открытом состоянии в режиме длительного функционирования, А,
установленный внутри направляющей гильзы подпружиненный якорь-сердечник, жестко связанный с 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 этого 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 отверстии вала, свободный конец которого входит в профилированный паз боковой поверхности корпуса.1. The redundant shutoff main electro-pneumatic 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 inner ring cavities separating them, with a central vertically located stepped cylindrical bore and coaxially placed in it two successively opened spring-loaded locking bodies - the main locking body (main valve), performed at the same time with the control piston and located with the possibility of axial movement relative to the guiding bore and interacting with the body seat, and an auxiliary locking element (pilot valve) formed with reduced geometrical parameters compared to the main locking element, and an electromagnetic drive controlling through the control rod ( pusher) auxiliary locking body, characterized in that the shutoff main electro-pneumatic valve (valve), which includes a housing, the main auxiliary locking elements, equipped with a removable guide cylinder for the main locking element and the drive mechanism and is formed as a single block module with the ability to be integrated 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 modes and control with fixed manual duplication of the electric signal with the common remote and local signaling circuits by gender When the main locking element in the valve is closed-open, the drive mechanism of the auxiliary and, accordingly, the main locking organs is formed in the form of a connecting device of two component components - an electromagnetic drive and a backup drive of fixed manual duplication of the electrical signal, both drives are kinematically connected with the control valve of the shut-off valve and are structurally and functionally combined into a single removable command control unit and are rigidly connected by a common housing and with the handle of the magnetic circuit, in the body of the command control unit for installing an electromagnetic drive, a central vertically located through multistage bore with a threaded section and a guide cylindrical surface is formed for tight and coaxial connection of the command control unit to the guide cylinder of the shut-off valve, a guide sleeve is rigidly installed in the small step of the central bore of the case with an outer ring support collar of antimagnetic antifriction material with a stop made of soft magnetic material with a central hole, on the outer side of the middle part of the body are formed the cavity of the power supply inlets, and on the side surface of the central bore there is 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 of which is formed with the function of "pulse" (starting) coil with short-term (pulse) mode of operation, the other with a peripheral arrangement, implemented by "holding" coil with continuous operation with less power consumption and power output, the currents consumed for opening the shut-off valve bodies and holding them open mode of operation selected in accordance with the relation
Jimp / J hold = 10 ... 16,
where Jimp is the current consumption at the start of the valve opening in the pulse control mode, A,
Juder - the consumed current that keeps the locking elements in the open state in the long-term operation mode, A,
a spring-loaded core anchor 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 transmitting information about the valve status (“open” - “closed”) to the control panel, the alarm and switching unit includes It is 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 circuit cover, a board with light-emitting diodes of various colors is mounted inside the lamp, the drive for fixed manual duplication of the electrical signal is made in the form of a guide side boring of the housing of the drive shaft control unit with ring sealing elements on the outer cylindrical surface and 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 pushing finger with an eccentric arrangement relative to the front side of the drive shaft end wall pivot axis with the possibility of engagement with the end face of the annular double-sided ledge of the rod at the step of manual control control and forming a trigger signal in the form of axial movement of the control rod to the upper extreme operating 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 is made in the form of a cylindrical a pin radially and cantileverly fixed in the hole of the shaft, the free end of which enters the profiled groove of the side surface of the housing.
Нук/Dвк=0,06…0,1,
где Нук - высота усеченного конуса седла, мм;
Dвк - диаметр выходного канала седла, мм.4. The redundant shutoff main electro-pneumatic valve according to claim 1 or 2, characterized in that the working sealing surfaces of the seats of the body and the main locking member 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 truncated cone, coaxially located relative to the corresponding guide bore, facing a smaller base towards the output nal, while the angles 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 outlet channel is selected in accordance with the ratio
Nuk / Dvk = 0.06 ... 0.1,
where Nuk - the height of the truncated cone of the saddle, mm;
Dвк - diameter of the outlet channel of the saddle, mm.
Dрц/Dск=1,16…1,22,
где Dрц - уплотнительный диаметр внутренней расточки неподвижно закрепленного направляющего цилиндра, мм;
Dск - диаметр уплотняющей кромки седла корпуса клапана, мм.5. The redundant shutoff main electro-pneumatic valve according to claim 1 or 2, characterized in that the diameters of the mates of the main shut-off body with a fixed guide cylinder and with a housing along the valve seat are selected in accordance with the ratio
Dрц / Dск = 1.16 ... 1.22,
where Dрц - sealing diameter of the inner bore of a motionlessly fixed guide cylinder, mm;
Dsk is the diameter of the sealing edge of the valve body seat, mm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135468/06A RU2350813C1 (en) | 2007-09-24 | 2007-09-24 | Redundant shut-off electro pneumatic modular valve intended for built-in mounting, high pressures and temperatures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135468/06A RU2350813C1 (en) | 2007-09-24 | 2007-09-24 | Redundant shut-off electro pneumatic modular valve intended for built-in mounting, high pressures and temperatures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2350813C1 true RU2350813C1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40542918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007135468/06A RU2350813C1 (en) | 2007-09-24 | 2007-09-24 | Redundant shut-off electro pneumatic modular valve intended for built-in mounting, high pressures and temperatures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2350813C1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102213334A (en) * | 2011-05-19 | 2011-10-12 | 张清海 | Self-operated emergency shutoff valve |
CN107120466A (en) * | 2017-07-06 | 2017-09-01 | 李岑文达 | A kind of extra-supercritical unit high pressure bypass valve |
RU2665795C2 (en) * | 2013-03-05 | 2018-09-04 | Аума Ристер Гмбх Унд Ко. Кг | Fitting closing device and fitting actuating assembly |
RU2684850C2 (en) * | 2014-09-04 | 2019-04-15 | ЭсЭмСи КОРПОРЕЙШН | Double four-port electromagnetic valve |
RU2707645C1 (en) * | 2018-11-23 | 2019-11-28 | Александр Сергеевич Кулешов | Solenoid valve |
RU194379U1 (en) * | 2019-09-09 | 2019-12-09 | Николай Фёдорович Коваленко | SYSTEM OF HYDRAULIC STABILIZATION OF POSITION OF BLOCK-AND-CONTROLLING VALVES WITH ELECTROMAGNETIC DRIVE |
RU196798U1 (en) * | 2020-01-21 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Angle valve |
US10760657B2 (en) | 2015-09-08 | 2020-09-01 | Riekor Corporation | Apparatus utilizing planetary gearset coupled to a constant torsion spring |
RU2749630C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Locking and regulating device with electromagnet |
RU2789820C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-02-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева" | Valve seal |
CN116735274A (en) * | 2023-06-14 | 2023-09-12 | 内蒙古北科交大机器人有限公司 | Acid extraction sampling device and tank car cover assembly |
-
2007
- 2007-09-24 RU RU2007135468/06A patent/RU2350813C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102213334B (en) * | 2011-05-19 | 2013-06-26 | 张清海 | Self-operated emergency shutoff valve |
CN102213334A (en) * | 2011-05-19 | 2011-10-12 | 张清海 | Self-operated emergency shutoff valve |
RU2665795C2 (en) * | 2013-03-05 | 2018-09-04 | Аума Ристер Гмбх Унд Ко. Кг | Fitting closing device and fitting actuating assembly |
US10215267B2 (en) | 2013-03-05 | 2019-02-26 | Auma Riester Gmbh & Co. Kg | Valve closing device and valve actuating assembly |
RU2684850C2 (en) * | 2014-09-04 | 2019-04-15 | ЭсЭмСи КОРПОРЕЙШН | Double four-port electromagnetic valve |
US10760657B2 (en) | 2015-09-08 | 2020-09-01 | Riekor Corporation | Apparatus utilizing planetary gearset coupled to a constant torsion spring |
CN107120466A (en) * | 2017-07-06 | 2017-09-01 | 李岑文达 | A kind of extra-supercritical unit high pressure bypass valve |
RU2707645C1 (en) * | 2018-11-23 | 2019-11-28 | Александр Сергеевич Кулешов | Solenoid valve |
RU194379U1 (en) * | 2019-09-09 | 2019-12-09 | Николай Фёдорович Коваленко | SYSTEM OF HYDRAULIC STABILIZATION OF POSITION OF BLOCK-AND-CONTROLLING VALVES WITH ELECTROMAGNETIC DRIVE |
RU196798U1 (en) * | 2020-01-21 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Angle valve |
RU2749630C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Locking and regulating device with electromagnet |
RU2789820C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-02-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева" | Valve seal |
RU2791379C1 (en) * | 2022-10-31 | 2023-03-07 | Александр Михайлович Юрасов | Double shutoff valve |
CN116735274A (en) * | 2023-06-14 | 2023-09-12 | 内蒙古北科交大机器人有限公司 | Acid extraction sampling device and tank car cover assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2350813C1 (en) | Redundant shut-off electro pneumatic modular valve intended for built-in mounting, high pressures and temperatures | |
US9534696B2 (en) | Ball valve | |
US20180073652A1 (en) | Low friction hydraulic circuit control components | |
EP2902682B1 (en) | Pilot-operated valve with floating piston | |
KR20160042792A (en) | Valve device | |
US10094480B2 (en) | Rotary multi-port valve | |
RU2347124C1 (en) | Standby shut-off modular main line valve for integrated assembly, high pressures and temperatures | |
CN117432864B (en) | Throttling device for valve | |
JP2013199975A (en) | Piston-type working fluid pressure actuator and control valve | |
GB2582747A (en) | Device for controlling fluid flow | |
CN105650330A (en) | Engine and air inlet electromagnetic valve thereof | |
CN108457922A (en) | Hard conating supplies offset spool valve | |
US4951916A (en) | Pressure-balanced electromagnetic valve | |
CN101743424B (en) | A shut-off valve assembly | |
RU2073155C1 (en) | Solenoid valve | |
CN210830582U (en) | Two-position three-way electromagnetic valve | |
US20060027771A1 (en) | Reciprocating ball type angle valve | |
CN110762245A (en) | Valve convenient to quick maintenance | |
CN213361888U (en) | Solenoid valve and modularization cylinder valve | |
RU2355934C2 (en) | Mainline isolation valve of modular design for internal installation, high pressures and temperatures | |
RU43330U1 (en) | BALL VALVE | |
US7077384B2 (en) | Integrated post-guided seat ring assembly | |
CN211175469U (en) | Valve convenient to quick maintenance | |
CN216923215U (en) | Large-caliber external axial electromagnetic valve | |
US6994321B2 (en) | Reciprocating ball valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090925 |