RU2500944C1

RU2500944C1 - Shutoff valve with independent sealing system

Info

Publication number: RU2500944C1
Application number: RU2012119848/06A
Authority: RU
Inventors: Семен Львович Самсонович; Олег Иванович Крахин; Виталий Альфредович Пестунов; Юлия Семеновна Савичева; Ян Рафаэлевич Кадыров
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-12-10
Also published as: RU2012119848A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: shutoff valve with an independent sealing system consists of a housing with inlet and outlet connection pipes, a shutoff element, a seat and a temperature sensing element. The latter is made from material having shape memory effect. A temperature sensing element control device is independently controlled. The temperature sensing element is made in the form of a hollow flattened cylinder. One end surface of the above cylinder is fixed in the seat, and the other one is located with a gap relative to the shutoff element. Along the perimetre of inner surface of the temperature sensing element there arranged in a sealed casing is a temperature sensing element control device. The above device is made of Peltier elements that are electrically connected in series.

EFFECT: excluding the possibility of leaks under working medium high temperature and pressure conditions.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к элементам гидро(пневмо)автоматики, и может быть использовано в гидро(пневмо) системах авиационной техники, технологических стендах, заправочных станциях трубопроводных магистралей и тепловых линий.The invention relates to elements of hydro (pneumo) automation, and can be used in hydro (pneumo) systems of aviation equipment, technological stands, gas stations of pipelines and heating lines.

Известна задвижка [Авторское свидетельство РФ 2166684 С2, кл. F16K 31/143, 1997], в которой запорный орган выполнен в виде седла с затвором, расположенными между входным и выходным патрубками. Привод запорного органа выполнен в виде поршня. Надпоршневая и подпоршневая полости привода разделены от входной полости гидросопротивлениями и сообщены с выходной полостью через сопла с заслонками. Штоки заслонок расположены под действием рычага, выполненного в виде трубки с продольными щелями. В щелях помещен указатель положения затвора. Затвор подпружинен внутри обоймы.Known gate valve [Author's certificate of the Russian Federation 2166684 C2, class. F16K 31/143, 1997], in which the locking element is made in the form of a saddle with a shutter located between the inlet and outlet nozzles. The drive of the locking element is made in the form of a piston. The over-piston and under-piston cavities of the actuator are separated from the inlet cavity by hydraulic resistance and communicated with the outlet cavity through nozzles with shutters. The valve rods are located under the action of a lever made in the form of a tube with longitudinal slots. The slots contain a shutter position indicator. The shutter is spring-loaded inside the cage.

Недостатком герметизации этой задвижки является то, что устройство поджатия постоянно зависит от давления рабочей среды.The disadvantage of sealing this valve is that the preload device is constantly dependent on the pressure of the working medium.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является запорный клапан [Авторское свидетельство РФ 2200267 С2, кл. F16K 31/64, 2000], состоящий из входного и выходного патрубков, седла, запорного органа и золотника с устройством управления на основе термочувствительного элемента, который выполнен из материала, обладающим эффектом памяти формы (ЭПФ). Материал с ЭПФ при нагреве расширяется, при охлаждения сужается. Срабатывание запорного клапана управляется температурой жидкости, контактирующей с термочувствительным элементом.The closest in technical essence to the proposed solution is a check valve [Copyright certificate of the Russian Federation 2200267 C2, cl. F16K 31/64, 2000], consisting of an inlet and an outlet pipe, a saddle, a locking element, and a spool with a control device based on a heat-sensitive element, which is made of a material having the shape memory effect (EPF). The material with EPF expands upon heating, and narrows during cooling. The actuation of the shut-off valve is controlled by the temperature of the liquid in contact with the heat-sensitive element.

Недостатком этого устройства является зависимость устройства управления запорным клапаном от температуры рабочей среды, что не позволяет управлять запорным клапаном внешне, от оператора, что ограничивает область применения такой запорной арматуры.The disadvantage of this device is the dependence of the control device of the shut-off valve on the temperature of the working medium, which does not allow controlling the shut-off valve externally from the operator, which limits the scope of such shut-off valves.

Кроме того, важный недостаток запорного устройства в плане герметизации заключается в том, что герметизация зависит от давления рабочей среды, и от допусков на контактирующие поверхности элементов запорного клапана, в том числе запорного органа и седла, запорного органа и корпуса клапана, отверстия запорного органа и золотника. Требования надежности заставляют изготавливать подобные устройства с повышенной степенью точности, что влияет на себестоимость изделия.In addition, an important disadvantage of the locking device in terms of sealing is that the sealing depends on the pressure of the working medium, and on the tolerances on the contacting surfaces of the elements of the shut-off valve, including the shut-off element and seat, shut-off element and valve body, openings of the shut-off element and spool. Reliability requirements force to manufacture such devices with a high degree of accuracy, which affects the cost of the product.

Технической задачей данного устройства является создание регулируемой запорной арматуры с автономной системой уплотнения, степень герметизации которой не зависит от параметров рабочей среды.The technical task of this device is to create an adjustable stop valve with an autonomous sealing system, the degree of sealing of which does not depend on the parameters of the working environment.

Технический результат достигается тем, что в запорной арматуре с автономной системой уплотнения, состоящей из корпуса с входным и выходным патрубками, запорного органа, седла, термочувствительного элемента, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы и, согласно заявляемому изобретению устройство управления термочувствительным элементом выполнено автономно управляемым, при этом термочувствительный элемент выполнен в форме полого усеченного цилиндра, торцевая сторона которого закреплена в седле, а вторая расположена с зазором относительно запорного органа, а по периметру наружной поверхности термочувствительного элемента в герметичном кожухе размещено устройство управления термочувствительным элементом, выполненное из элементов Пельтье, соединенных электрически последовательно.The technical result is achieved by the fact that in valves with an autonomous sealing system consisting of a housing with inlet and outlet nozzles, a locking member, a seat, a heat-sensitive element made of a material having a shape memory effect and, according to the claimed invention, the control device of the heat-sensitive element is made autonomously controllable, while the heat-sensitive element is made in the form of a hollow truncated cylinder, the end side of which is fixed in the saddle, and the second is located and with a gap relative to the locking element, and along the perimeter of the outer surface of the heat-sensitive element in a sealed casing, a control device for the heat-sensitive element is made of Peltier elements connected electrically in series.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На ФИГ.1 показан внешний вид затвора.Figure 1 shows the appearance of the shutter.

На ФИГ.2 приведен продольный разрез запорной арматуры с автономной системой уплотнения.Figure 2 shows a longitudinal section of valves with an autonomous sealing system.

На ФИГ.3 приведен продольный разрез непосредственно самой системы уплотнения.FIG. 3 shows a longitudinal section directly of the sealing system itself.

На ФИГ.4 показан продольный разрез термочувствительного элемента из материала с ЭПФ, его расширенное (пунктиром) и сокращенное состояние при режимах «открыто» и «закрыто» соответственно.Figure 4 shows a longitudinal section of a thermosensitive element made of a material with an electronic phase transition, its expanded (dashed) and reduced state in the "open" and "closed" modes, respectively.

На ФИГ.5 показан продольный разрез запорной арматуры при режиме «открыто».Figure 5 shows a longitudinal section of a stop valve in the open mode.

На ФИГ.6 показан продольный разрез запорной арматуры при режиме «закрыто».FIG.6 shows a longitudinal section of a stop valve in the closed mode.

Запорная арматура состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками, запорного органа 2 - задвижки типа «клин» с возможностью движения вверх-вниз вдоль седла 3. Седло 3, выполненное в виде кольцеобразной втулки, прикреплено к внутренней стенке корпуса 1. Стальной вкладыш 4, выполненный в виде полого кольца, вставлен в корпус 1 с противоположной от седла 3 стороны запорного органа 2. В торце вкладыша 4, обращенном к запорному органу 2, выполнена кольцевая прорезь, в которую вставлен термочувствительный элемент 5 из материала ЭПФ и устройство управления, обеспечивающее нагрев и охлаждение термочувствительного элемента 5 в момент срабатывания запорной арматуры.Shut-off valves consist of a housing 1 with inlet and outlet nozzles, a shut-off element 2 - valves of the "wedge" type with the ability to move up and down along the seat 3. The seat 3, made in the form of an annular sleeve, is attached to the inner wall of the housing 1. Steel insert 4 made in the form of a hollow ring is inserted into the housing 1 from the opposite side of the locking member 2 from the saddle 3. An annular slot is made in the end face of the insert 4 facing the locking member 2, into which the thermosensitive element 5 made of EPF material and the control device are inserted phenomenon provides heating and cooling of the heat-sensitive element 5 at the time of switching valves.

Одна из торцевых сторон термочувствительного элемента 5 примыкает к вкладышу 4, а противоположная сторона расположена с зазором относительно запорного органа 2. Так как запорный орган 2 имеет форму клина, термочувствительный элемент 5 выполнен в форме усеченного полого цилиндра, Устройство управления термочувствительным элементом 5 размещено в герметичном кожухе, который примыкает к внутренней поверхности полого цилиндра термочувствительного элемента 5. Герметичный кожух состоит из П-образных кожухов 6 и 7, теплоизолирующих колец 8 и 9. Кольца 8 и 9 из теплоизоляционного материала препятствуют прямому теплообмену между кожухом 6 и кожухом 7 и усиливают гидроизоляцию всей терморегулирующей системы. Терморегулирующая система состоит из наполнителя 10, двухкаскадного ряда элементов Пельтье 11, соединенных электрически последовательно. Элемент Пельтье представляет собой кремниевую прямоугольную пластину, обернутую в керамический каркас. Эффект Пельтье наблюдается при замыкании электрической цепи и заключается в том, что в зависимости от направления тока на одной поверхности пластины наблюдается повышение температуры, на другой стороне - понижение. Кольца 8 и 9 из теплоизоляционного материала препятствуют прямому теплообмену между горячей и холодной сторонами элементов Пельтье 11. Для увеличения разности температур на противоположных сторонах терморегулирующего элемента внутренняя сторона вкладыша 4 имеет гофрированную поверхность с целью интенсивного отвода тепла в рабочую среду. Для увеличения площади контакта элементов Пельтье с кожухом 6 и кожухом 7, во внутренний объем герметичного кожуха добавлен наполнитель 10 из материала с высоким коэффициентом теплопроводности,One of the end sides of the heat-sensitive element 5 is adjacent to the liner 4, and the opposite side is located with a gap relative to the locking body 2. Since the locking body 2 is in the form of a wedge, the heat-sensitive element 5 is made in the form of a truncated hollow cylinder, The control device of the heat-sensitive element 5 is placed in an airtight a casing that is adjacent to the inner surface of the hollow cylinder of the heat-sensitive element 5. The sealed casing consists of U-shaped casings 6 and 7, heat-insulating rings 8 and 9. To tsa 8 and 9 of thermally insulating material prevent direct heat transfer between the casing 6 and the cover 7 and reinforce waterproofing of the entire temperature control system. The temperature control system consists of a filler 10, a two-stage series of Peltier elements 11, connected electrically in series. The Peltier element is a silicon rectangular plate wrapped in a ceramic frame. The Peltier effect is observed when the electrical circuit is closed and consists in the fact that, depending on the direction of the current, an increase in temperature is observed on one surface of the plate, and a decrease on the other side. Rings 8 and 9 of heat-insulating material prevent direct heat transfer between the hot and cold sides of the Peltier elements 11. To increase the temperature difference on the opposite sides of the temperature-regulating element, the inner side of the liner 4 has a corrugated surface with the aim of intensive heat removal to the working medium. To increase the contact area of the Peltier elements with the casing 6 and the casing 7, a filler 10 of a material with a high coefficient of thermal conductivity is added to the internal volume of the sealed casing,

Запорная арматура с автономной системой уплотнения работает следующим образом:Shut-off valves with an autonomous sealing system works as follows:

При закрытии запорный орган 2 опускается вниз и блокирует проход течению жидкости, после чего включаются элементы Пельтье 11, которые нагревают термочувствительный элемент 5 из материала с ЭПФ. В результате полый усеченный цилиндр термочувствительного элемента 5 расширяется в продольном направлении и прижимается с большим усилием к поверхности клина запорного органа 2, тем самым создавая герметизацию.When closing, the shut-off element 2 lowers down and blocks the passage to the fluid flow, after which Peltier elements 11 are turned on, which heat the thermosensitive element 5 from the material with EPF. As a result, the hollow truncated cylinder of the heat-sensitive element 5 expands in the longitudinal direction and is pressed with great effort to the surface of the wedge of the locking member 2, thereby creating a seal.

При открытии через элементы Пельтье 11 пропускается ток обратного направления. Элементы Пельтье 11 охлаждают термочувствительный элемент 5 из материала с ЭПФ. В результате полый усеченный цилиндр термочувствительного элемента 5 сокращается в продольном направлении, отходит от поверхности запорного органа 2, после чего запорный орган 2 поднимается.When opened through the Peltier elements 11, a reverse current is passed. The Peltier elements 11 cool the heat-sensitive element 5 of a material with an electron-phase transition. As a result, the hollow truncated cylinder of the heat-sensitive element 5 is reduced in the longitudinal direction, departs from the surface of the locking member 2, after which the locking member 2 rises.

Использование термочувствительного элемента с ЭПФ вокруг проходного отверстия и ряда элементов Пельтье, соединенных электрически последовательно, повышает эффективность герметизации независимо от диапазона температур и давления рабочей средыThe use of a thermosensitive element with EPF around the passage opening and a number of Peltier elements connected electrically in series increases the sealing efficiency regardless of the temperature range and pressure of the working medium

Claims

Shut-off valves with an autonomous sealing system, consisting of a housing with inlet and outlet nozzles, a shut-off element, a seat, a heat-sensitive element made of a material having a shape memory effect, and a temperature-sensitive element control device, characterized in that the temperature-sensitive element control device is autonomously controlled wherein the heat-sensitive element is made in the form of a hollow truncated cylinder, the end side of which is fixed in the saddle, and the second is located with a gap relative to the locking member, and along the perimeter of the inner surface of the heat-sensitive element in a sealed enclosure is placed a control device of the heat-sensitive element made of Peltier elements connected electrically in series.