RU2486393C1

RU2486393C1 - Flowing valve

Info

Publication number: RU2486393C1
Application number: RU2012102710/06A
Authority: RU
Inventors: Петр Васильевич Малина; Геннадий Степанович Самцов; Валерий Венгинович Стариков; Артур Жанович Смаков
Original assignee: Петр Васильевич Малина; Геннадий Степанович Самцов; Валерий Венгинович Стариков; Артур Жанович Смаков
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-06-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: straight-flow valve includes a body with inlet and outlet branch pipes, the axes of which are located at an acute angle to the body axis. In the body there installed is a cylindrical insert with a flow cross section and a guide sleeve, a hollow shutoff element and an ellipse seat. The latter has a diagonal cut on the side of the flow cross section of the body and internal flange. To the flange there attached is a mechanism connecting the shutoff element to the drive. The above connection mechanism provides rotation of the shutoff element through 180° about its axis at its movement along the body axis. Hollow shutoff element is made in the form of a pipe piece. Ellipse seat is made in the form of a shaped seal located between the guide sleeve and the support ring and interacting on the side of the diagonal cut with outer surface of the shutoff element in the form of a pipe piece in the valve closed position. The support ring is fixed on the cylindrical insert. The connection mechanism is made in the form of a power plank with a fastener and a piston with a thrust bearing, which is attached to the internal flange of the shutoff element. Compression spring rests on the bearing. The drive is made in the form of two coaxial hydraulic cylinders: internal and external, which are located in upper part of the body. Internal hydraulic cylinder is fixed on the external flange of the body and provided with an internal channel for supply of command pressure to open the flow cross section with the shutoff element.

EFFECT: enhanced reliability.

6 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной трубопроводной арматуре, устанавливаемой в трубопроводах и предназначенной для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе с обеспечением максимальной герметичности, и позволяет использовать диагностическое оборудование.The invention relates to industrial pipe fittings installed in pipelines and designed to prevent changes in the direction of flow of the medium in the technological system with maximum tightness, and allows the use of diagnostic equipment.

Известен вертикальный отсечной клапан (патент RU 2111400 С1), в котором имеются корпус с вертикальным патрубком, седлом, входным и выходным отверстиями и установленным в нем с возможностью перемещения в вертикальном патрубке корпуса полый запорный элемент, выполненный в виде нагруженного пружиной сферического тела с отверстиями в верхней и нижней частях его поверхности, причем пружина, нагружающая сферическое тело, закреплена за верхнюю часть вертикального патрубка корпуса и нижнюю часть сферического тела и размещена в отверстии верхней части поверхности сферического тела, через которое полость тела сообщена с окружающей его полостью, при этом отверстия, выполненные в нижней части поверхности сферического тела, снабжены обратными клапанами, установленными с возможностью приема полного давления, а в исходном положении сферическое тело расположено в вертикальном патрубке корпуса.Known vertical shut-off valve (patent RU 2111400 C1), in which there is a housing with a vertical nozzle, seat, inlet and outlet openings and installed in it with the ability to move in a vertical nozzle of the housing a hollow shut-off element made in the form of a spring-loaded spherical body with holes in the upper and lower parts of its surface, and the spring loading the spherical body is fixed to the upper part of the vertical pipe of the housing and the lower part of the spherical body and is placed in the hole of the upper part whith the surface of the spherical body, through which the body cavity communicates with the surrounding cavity, with the openings formed in the lower part of the spherical surface of the body, are provided with check valves installed to receive the full pressure, while in the rest position the spherical body is located in a vertical pipe body.

Недостаток такого отсечного клапана заключается в том, что при прекращении рабочего потока через сечение клапана или значительное уменьшение рабочего давления запорный элемент может приоткрыть проходное сечение, так как на запорный элемент не будут воздействовать аэродинамические силы и пружина будет поднимать его вверх. Такой клапан не гарантирует максимальную герметичность проходного сечения.The disadvantage of this shut-off valve is that when the working flow stops through the valve cross-section or if the working pressure is significantly reduced, the shut-off element can open the passage section, since aerodynamic forces will not act on the shut-off element and the spring will lift it up. Such a valve does not guarantee maximum tightness of the bore.

Известен быстродействующий разгруженный отсечной клапан RZD-X-SAV фирмы Моквелд (Mokveld Valves bv, Голландия, 2010), который состоит из наружного корпуса и внутреннего корпуса, находящегося в проходном сечении клапана и имеющего поршень, шток поршня, шпиндель клапана и седло.Known is a quick unloaded shut-off valve RZD-X-SAV of the Mokveld company (Mokveld Valves bv, Holland, 2010), which consists of an outer casing and an inner casing located in the passage section of the valve and having a piston, piston rod, valve spindle and seat.

Помимо положительных качеств клапан имеет и недостаток, заключающийся в том, что запорный элемент - поршень находится во внутреннем корпусе, создавая этим определенное гидравлическое сопротивление, а самый главный недостаток - клапан исключает возможность использовать технологические устройства, диагностирующие состояние трубопровода, двигаясь внутри.In addition to its positive qualities, the valve also has the disadvantage that the locking element - the piston is located in the inner casing, creating a certain hydraulic resistance, and the most important drawback - the valve excludes the possibility of using technological devices that diagnose the state of the pipeline moving inside.

Наиболее близким к заявленному клапану является проточный клапан (патент RU 2229648 С1, кл. F16K 3/24, 27.05.2004 г.), который содержит корпус с входным и выходным патрубками, оси которых расположены под острым углом к оси корпуса, в корпусе установлены цилиндрическая вставка с проходным сечением и направляющей втулкой и полый запорный элемент, выполненный с косым срезом со стороны проходного сечения корпуса и внутренним фланцем, к которому прикреплен механизм соединения запорного элемента с приводом, обеспечивающим поворот запорного элемента на 180° вокруг свой оси при его перемещении вдоль оси корпуса, и эллипсное седло.Closest to the claimed valve is a flow valve (patent RU 2229648 C1, class F16K 3/24, 05/27/2004), which contains a housing with inlet and outlet nozzles, the axes of which are located at an acute angle to the axis of the housing, are installed in the housing a cylindrical insert with a passage section and a guide sleeve and a hollow locking element made with an oblique cut on the side of the passage section of the housing and an inner flange, to which a mechanism for connecting the locking element to the drive is attached, providing a rotation of the locking element through 180 ° pyr its axis as it moves along the axis of the body, and elliptical saddle.

Известный клапан позволяет снизить усилия, необходимые для перемещения запорного элемента, с одновременным повышением устойчивости работы, так как в гидравлической системе, в которой установлен клапан, отсутствуют условия для возникновения автоколебаний при отпирании и запирании клапана. В клапане совмещаются преимущества тарельчатого и золотникового клапанов, то есть обеспечивается повышенная герметичность клапана в закрытом положении одновременно с ликвидацией сил, действующих на привод запорного элемента в результате влияния давления рабочей среды.The known valve allows you to reduce the effort required to move the locking element, while increasing the stability of operation, since in the hydraulic system in which the valve is installed, there are no conditions for self-oscillations during unlocking and locking of the valve. The valve combines the advantages of poppet and spool valves, that is, increased valve tightness in the closed position is provided simultaneously with the elimination of the forces acting on the actuator of the shut-off element as a result of the influence of the pressure of the working medium.

Недостатком известного клапана является то, что запорный элемент при перекрытии потока рабочей среды нижней частью контактирует с седлом, что вносит определенные технологические сложности в процесс закрытия клапана. А также для управления клапаном требуется внешнее управление запорным элементом клапана: либо ручное управление, либо внешний механизм, что увеличивает габариты клапана.A disadvantage of the known valve is that the shut-off element contacts the seat when closing the flow of the working medium with the lower part, which introduces certain technological difficulties in the process of closing the valve. And also, to control the valve, external control of the valve shut-off element is required: either manual control or an external mechanism, which increases the dimensions of the valve.

Задачей, решаемой изобретением, является расширение функциональных возможностей и повышение надежности и герметичности работы клапана проточного, работающего в любых пространственных положениях при больших давлениях.The problem solved by the invention is to expand the functionality and increase the reliability and tightness of the flow valve, operating in any spatial position at high pressures.

Технический результат достигается тем, что в известном клапане проточном, содержащим корпус с входным и выходным патрубками, оси которых расположены под острым углом к оси корпуса, в корпусе установлены цилиндрическая вставка с проходным сечением и направляющей втулкой и полый запорный элемент, выполненный с косым срезом со стороны проходного сечения корпуса и внутренним фланцем, к которому прикреплен механизм соединения запорного элемента с приводом, обеспечивающим поворот запорного элемента на 180° вокруг свой оси при его перемещении вдоль оси корпуса, и эллипсное седло, согласно изобретению полый запорный орган выполнен в виде отрезка трубы, а эллипсное седло выполнено в виде фасонного уплотнения, расположенного между направляющей втулкой и опорным кольцом, которое закреплено на цилиндрической вставке, и взаимодействующего со стороны косого среза с наружной поверхностью запорного элемента в виде отрезка трубы в закрытом положении клапана, при этом механизм соединения выполнен в виде прикрепленной к внутреннему фланцу запорного элемента силовой планки с фиксатором и поршнем с упорным подшипником, на который опирается пружина сжатия, а привод выполнен в виде двух коаксиальных гидроцилиндров: внутреннего и внешнего, расположенных в верхней части корпуса, причем внутренний гидроцилиндр закреплен на внешнем фланце корпуса и выполнен с внутренним каналом для подачи командного давления для открытия проходного сечения запорным элементом.The technical result is achieved by the fact that in the known flow valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, the axes of which are located at an acute angle to the axis of the housing, a cylindrical insert with a bore and a guide sleeve and a hollow locking element made with an oblique cut with the side of the housing cross section and the inner flange to which the mechanism for connecting the locking element to the drive is attached, providing a rotation of the locking element 180 ° around its axis when moving it along the axis of the housing, and the ellipse seat, according to the invention, the hollow locking element is made in the form of a pipe segment, and the ellipse seat is made in the form of a shaped seal located between the guide sleeve and the support ring, which is mounted on the cylindrical insert, and interacting from the side of the oblique cut with the outer the surface of the locking element in the form of a pipe segment in the closed position of the valve, while the connection mechanism is made in the form of a power strip attached to the internal flange of the locking element with a latch m and a piston with a thrust bearing, on which a compression spring rests, and the drive is made in the form of two coaxial hydraulic cylinders: an internal and an external one located in the upper part of the housing, the internal hydraulic cylinder mounted on the external flange of the housing and made with an internal channel for supplying command pressure for opening the bore with a locking element.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен клапан проточный, в разрезе, в положении «закрыто»; на фиг.2 - то же, что и на фиг.1, в положении «открыто»; на фиг.3 - узел А на фиг.1, представляющий контакт цилиндрической поверхности запорного элемента с цилиндрической поверхностью фасонного эллипсного уплотнения; на фиг.4 - вид верхней части отсечного клапана; на фиг.5 - фасонное эллипсное уплотнение в сечении; на фиг.6 - запорный элемент клапана в разрезе.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a flow valve, in the context, in the "closed" position; figure 2 is the same as in figure 1, in the "open" position; figure 3 - node a in figure 1, representing the contact of the cylindrical surface of the locking element with the cylindrical surface of the shaped ellipse seal; figure 4 is a view of the upper part of the shut-off valve; figure 5 - shaped ellipse seal in cross section; figure 6 is a locking element of the valve in the context.

Предлагаемый клапан проточный содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, оси которых расположены под острым углом к оси корпуса 1. В корпусе 1 установлены цилиндрическая вставка 4 с проходным сечением 5 и направляющей втулкой 6 и полый запорный элемент 7. Полый запорный элемент 7 выполнен в виде отрезка трубы, имеющей косой срез со стороны проходного сечения корпуса 1 и внутренний фланец 8. К фланцу 8 прикреплен механизм соединения запорного элемента 7 с приводом, обеспечивающим поворот запорного элемента 7 на 180° вокруг своей оси при его перемещении вдоль оси корпуса 1, уменьшая рабочий ход запорного элемента. Эллипсное седло 9 выполнено в виде фасонного уплотнения, представляющего в сечении многоугольник с выступом 10 на внешней плоской стороне уплотнения для обеспечения надежной герметичности. Эллипсное седло 9 выполнено в виде фасонного уплотнения и расположено между направляющей втулкой 11 и опорным кольцом 12. Опорное кольцо 12, в проекции представляющее эллипсное кольцо, закреплено на цилиндрической вставке 4. Эллипсное седло 9 взаимодействует с наружной поверхностью запорного элемента 7 в виде отрезка трубы со стороны косого среза в закрытом положении клапана. Механизм соединения выполнен в виде прикрепленной к внутреннему фланцу 8 запорного элемента 7 силовой планки 13 с фиксатором 14 и поршнем 15 с упорным подшипником 16, на который опирается пружина сжатия 17. Привод выполнен в виде двух коаксиальных гидроцилиндров: внутреннего 18 и внешнего 19, расположенных в верхней части корпуса 1. Внутренний гидроцилиндр 18 закреплен на внешнем фланце 20 корпуса 1 и выполнен с внутренним каналом 21 для подачи командного давления для открытия проходного сечения запорным элементом 7. Внешний фланец 20 выполнен с отверстиями 22 и 23 для подачи командного давления в полости гидроцилиндров 18 и 19 и имеющим паз со шпонкой 24, фиксирующей направляющую втулку 25 с винтовыми пазами 26. Внутренний гидроцилиндр 18 и направляющая втулка 25 поджаты к внешнему фланцу 20 при помощи глухой гайки 27. Для снижения динамических нагрузок на запорный клапан 7 и обеспечения более плавного его закрытия между внешней поверхностью запорного элемента 7 в виде отрезка трубы и внутренней поверхностью корпуса 1 сформирован канал 28 для перетока рабочей среды. Канал может быть выполнен методом расточки корпуса или запорного элемента или образован кольцевыми ребрами жесткости 29, выполненными на внешней поверхности запорного элемента 7. В частном случае канал 28 для перетока рабочей среды может быть выполнен в виде спирали, образованной ребрами жесткости 29. Цилиндрическая вставка 4 снабжена уплотнениями 30 и 31. Направляющая втулка 6 снабжена уплотнением 32. Гидроцилиндры 18 и 19 снабжены уплотнениями 33 и 34 соответственно.The proposed flow valve contains a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 nozzles, the axes of which are located at an acute angle to the axis of the housing 1. In the housing 1, a cylindrical insert 4 with a bore 5 and a guide sleeve 6 and a hollow locking element 7 are installed. Hollow locking element 7 made in the form of a pipe segment having an oblique cut from the side of the passage section of the housing 1 and the inner flange 8. A mechanism for connecting the locking element 7 to the drive is attached to the flange 8, providing a rotation of the locking element 7 through 180 ° around its axis at the displacement along the axis of the housing 1, reducing the working stroke of the locking element. The ellipse seat 9 is made in the form of a shaped seal, representing in cross section a polygon with a protrusion 10 on the outer flat side of the seal to ensure reliable tightness. The ellipse saddle 9 is made in the form of a shaped seal and is located between the guide sleeve 11 and the support ring 12. The support ring 12, in the projection representing the ellipse ring, is mounted on the cylindrical insert 4. The ellipse saddle 9 interacts with the outer surface of the locking element 7 in the form of a pipe segment with side oblique cut in the closed position of the valve. The connection mechanism is made in the form of a fastening element 13 attached to the inner flange 8 of the locking element 7 with a latch 14 and a piston 15 with a thrust bearing 16, on which the compression spring 17 rests. The drive is made in the form of two coaxial hydraulic cylinders: internal 18 and external 19, located in the upper part of the housing 1. The inner hydraulic cylinder 18 is mounted on the outer flange 20 of the housing 1 and is made with an internal channel 21 for supplying command pressure to open the passage through the shut-off element 7. The outer flange 20 is made with a hole 22 and 23 for command pressure in the cavity of the hydraulic cylinders 18 and 19 and having a groove with a key 24, fixing the guide sleeve 25 with screw grooves 26. The inner hydraulic cylinder 18 and the guide sleeve 25 are pressed against the outer flange 20 with a blind nut 27. To reduce dynamic loads on the shut-off valve 7 and ensure a smoother closure between the outer surface of the shut-off element 7 in the form of a pipe segment and the inner surface of the housing 1, a channel 28 is formed for the overflow of the working medium. The channel can be made by the method of boring the housing or the locking element or formed by ring stiffeners 29 made on the outer surface of the locking element 7. In the particular case, the channel 28 for overflowing the working medium can be made in the form of a spiral formed by stiffeners 29. The cylindrical insert 4 is provided seals 30 and 31. The guide sleeve 6 is provided with a seal 32. Hydraulic cylinders 18 and 19 are provided with seals 33 and 34, respectively.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

Нормальное положение запорного элемента постоянно «закрыто». Командное давление подается в отверстие 23 и по каналу 21 попадает в полость, образованную поршнем 15 и гидроцилиндром 18. При помощи командного давления поршень 15 подымается вверх и тянет за собой запорный элемент 7 и планку 13 с фиксатором 14, который двигается в пазу 26 неподвижной втулки 25. Втулка 25 зафиксирована жестко при помощи шпонки 24 на внешнем фланце 20. При движении вверх фиксатор 14 разворачивается на 180° и одновременно разворачивает планку 13 и запорный элемент 7. Клапан открыт.The normal position of the locking element is constantly “closed”. The command pressure is supplied to the hole 23 and through the channel 21 it enters the cavity formed by the piston 15 and the hydraulic cylinder 18. Using the command pressure, the piston 15 rises and pulls the locking element 7 and the strap 13 with the lock 14, which moves into the groove 26 of the stationary sleeve 25. The sleeve 25 is fixed rigidly with a key 24 on the outer flange 20. When moving upward, the latch 14 rotates 180 ° and at the same time expands the bar 13 and the locking element 7. The valve is open.

Закрытие клапана происходит при подаче командного давления в отверстие 22. Командное давление действует на поршень 15 и передвигает его вниз. Так как поршень 15 жестко связан с фланцем 8 запорного элемента 7 и планкой 13 с фиксатором 14, то и запорный элемент 7 двигается вниз с разворотом на 180° за счет фиксатора 14, который, двигаясь в пазу 26, разворачивается на 180°. Запорный элемент 7 двигается вниз с разворотом до перекрытия своей внутренней цилиндрической поверхностью фасонного эллипсного уплотнения - седла 9. Происходит полное герметичное закрытие проходного сечения 5.The valve closes when the command pressure is applied to the hole 22. The command pressure acts on the piston 15 and moves it down. Since the piston 15 is rigidly connected with the flange 8 of the locking element 7 and the strap 13 with the latch 14, the locking element 7 also moves downward with a 180 ° turn due to the latch 14, which, moving in the groove 26, rotates 180 °. The locking element 7 moves down with a turn until its shaped cylindrical ellipse seal — saddle 9 — closes with its inner cylindrical surface. A complete hermetic closure of the passage section 5 occurs.

Основное преимущество клапана проточного состоит в том, что запорный элемент разгружен от действия рабочего давления при своем перемещении на закрытие и открытие проходного сечения клапана.The main advantage of the flow valve is that the shut-off element is unloaded from the action of the working pressure when it moves to close and open the valve's bore.

Наклон запорного элемента под углом к оси корпуса обеспечивает возможность полного удаления запорного элемента из проточной части клапана, за счет чего появляется возможность проведения работ по очистке проточного трубопровода с помощью протягиваемого через трубопровод чистящего инструмента ("ерша"). При этом увеличивается допустимая скорость движения по трубопроводу рабочей среды, при которой поток рабочей среды имеет ламинарный характер, так как в предложенном клапане, при его полном открытии, отсутствую элементы, выступающие из проточной части клапана.The inclination of the locking element at an angle to the axis of the housing allows the complete removal of the locking element from the flow part of the valve, which makes it possible to clean the flow pipe using a cleaning tool pulled through the pipe ("ruff"). At the same time, the permissible speed of movement through the pipeline of the working medium increases, at which the flow of the working medium is laminar in nature, since in the proposed valve, when it is fully opened, there are no elements protruding from the flow part of the valve.

Для обеспечения компактности конструкции клапана он имеет соединенный с приводом механизм, который помогает передвигать и одновременно вращает на 180° запорный элемент, уменьшая рабочий ход клапана.To ensure the compact design of the valve, it has a mechanism connected to the actuator, which helps to move and at the same time rotates the locking element by 180 °, reducing the valve stroke.

Уплотнение запорного элемента при перекрытии проходного сечения происходит по цилиндрической поверхности фасонного эллипсного уплотнения, зафиксированного в нижней части корпуса, через которую проходит проходное сечение, а не через торцевую поверхность, как в классической конструкции клапанов.The sealing of the locking element when the passage section is overlapped occurs along the cylindrical surface of the shaped ellipse seal fixed in the lower part of the housing through which the passage section passes, and not through the end surface, as in the classical valve design.

Время перекрытия проходного сечения можно регулировать подачей командного давления, которое можно использовать, беря от основного рабочего давления.The overlap time of the bore can be adjusted by applying a command pressure, which can be used by taking from the main operating pressure.

Клапан проточный может работать в любом пространственном положении входного и выходного патрубков, а также конструкция клапана позволяет использовать в качестве уплотнения высокотемпературные графитовые материалы, что расширяет технические возможности предлагаемого клапана.The flow valve can operate in any spatial position of the inlet and outlet nozzles, and the valve design allows the use of high-temperature graphite materials as a seal, which expands the technical capabilities of the proposed valve.

Claims

A flow valve containing a housing with inlet and outlet nozzles, the axes of which are arranged at an acute angle to the axis of the housing, a cylindrical insert with a bore and a guide sleeve and a hollow shut-off element made with an oblique cut from the bore of the housing and an inner flange are installed in the housing, to which is attached a mechanism for connecting the locking element to the drive, providing a rotation of the locking element 180 ° around its axis when moving along the axis of the housing, and an ellipse saddle, characterized in that then the hollow locking member is made in the form of a pipe segment, and the ellipse seat is made in the form of a shaped seal located between the guide sleeve and the support ring, which is mounted on the cylindrical insert, and interacting from the side of the oblique cut with the outer surface of the locking element in the form of a pipe segment in a closed the position of the valve, while the connection mechanism is made in the form of a power strip attached to the inner flange of the locking element with a retainer and a piston with a thrust bearing, on which it rests Ružiná compression, and the drive is in the form of two coaxial cylinders: internal and external, arranged in the upper part of the housing, wherein the inner cylinder is secured to the outer casing and the flange formed with an internal channel for feeding control pressure to open the flow section of the locking element.