RU2631178C1

RU2631178C1 - Valve

Info

Publication number: RU2631178C1
Application number: RU2016141187A
Authority: RU
Inventors: Павел Анатольевич Таран
Original assignee: Павел Анатольевич Таран
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2017-09-19

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: valve is intended for use in mine and tubular wells for adjusting liquid flows when it is lifted by a body immersed in water according to an upward displacement method. The valve has a shut-off element installed for moving a water lift inside the body, a seat for fitting of shut-off element, a limiter of the shut-off element movement secured by means of a threaded bushing. The shut-off element is made in form of a horizontal cover connected with the movement limiter by means of a vertical stand passing through a hole in the bottom of water lift body. The movement limiter is perforated to pass liquid and exceeds the diameter of the hole, through which the stand passes. The diameter of the shut-off element cover is 0.8…0.98 of inner diameter of a water lift channel. The valve is closed due to overpressure in the water lift body and is opened by the hydrostatic pressure in the water basin.

EFFECT: improved reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области запорно-регулирующих устройств в потоках жидкостей.The invention relates to the field of shut-off and control devices in fluid flows.

Известен запорный шариковый клапан (RU 383936, опубл. в 1973 г. в бюллетене изобретений №24). В этом клапане запорный шарик нагружен пружиной и удерживается в этом положении. При гидродинамическом воздействии потока жидкости на шарик пружина сжимается и клапан пропускает жидкость. Недостаток клапана в том, что для открытия клапана требуется дополнительная энергия значительной величины.Known shut-off ball valve (RU 383936, publ. In 1973 in the bulletin of inventions No. 24). In this valve, the locking ball is spring loaded and held in this position. With the hydrodynamic effect of the fluid flow on the ball, the spring is compressed and the valve passes fluid. The disadvantage of the valve is that to open the valve requires additional energy of significant magnitude.

Более близким по принципу действия и достигаемому эффекту является запорный шариковый клапан (RU 70544, опубл. 27.01.2008 г.). Этот клапан применяется при подъеме из скважины жидкости погружными насосами. Клапан предотвращает обратное движение жидкости из подъемной трубы в скважину и удерживает жидкость в подъемной трубе. При включении насоса клапан открывается за счет подъема шарика напором жидкости, а при выключении насоса клапан закрывается вследствие опускания шарика под действием своей силы тяжести. Клапан расположен внутри водоподъемной трубы и, несмотря на малые размеры запорного элемента при высоконапорном потоке жидкости, надежно работает.Closer to the principle of action and the achieved effect is a shut-off ball valve (RU 70544, publ. January 27, 2008). This valve is used when lifting fluids from a well with submersible pumps. The valve prevents fluid from flowing back from the riser to the well and retains fluid in the riser. When the pump is turned on, the valve opens by lifting the ball with a liquid pressure, and when the pump is turned off, the valve closes due to lowering the ball under the action of its gravity. The valve is located inside the water pipe and, despite the small size of the shut-off element during high-pressure fluid flow, works reliably.

Однако этот клапан невозможно применить при подъеме воды из шахтных и трубчатых колодцев путем вытеснения воды вверх утопающим в воде телом по патенту №2431059. В этом случае клапан должен быть закрыт при подаче воды потребителю, а открываться должен при поступлении воды из водоема в корпус водоподъемника.However, this valve cannot be applied when lifting water from mine and tubular wells by displacing water upward with a body drowning in water according to patent No. 2431059. In this case, the valve should be closed when water is supplied to the consumer, and it should open when water flows from the reservoir into the body of the water lift.

Задача изобретения закрывать клапан при погружении рабочего тела в корпусе водоподъемника, чтобы вода не уходила в водоем. Открывать же клапан надо при подъеме рабочего тела, чтобы вода из водоема могла заходить в корпус водоподъемника.The objective of the invention is to close the valve when immersing the working fluid in the body of the water lift so that the water does not go into the body of water. The valve must be opened when the working fluid is raised so that water from the reservoir can enter the body of the water lift.

Технический результат достигается тем, что для закрытия клапана используется давление в корпусе при погружении рабочего тела, а для открытия клапана используется гидростатическое давление водоема и гидродинамическое давление движущегося потока из водоема в корпус водоподъемника. Для этого запорный элемент клапана выполняется в виде горизонтальной плоской крышки, размещенной на вертикальной стойке, проходящей через входное отверстие в дне корпуса с возможностью ее вертикального перемещения. На нижнем конце стойки размещается ограничитель движения вверх запорного элемента.The technical result is achieved by the fact that to close the valve, the pressure in the body is used when the working fluid is immersed, and the hydrostatic pressure of the reservoir and the hydrodynamic pressure of the moving stream from the reservoir to the body of the water lift are used to open the valve. For this, the locking element of the valve is made in the form of a horizontal flat cover placed on a vertical stand passing through the inlet in the bottom of the housing with the possibility of its vertical movement. At the lower end of the rack is a limiter for the upward movement of the locking element.

Таким образом, клапан, содержащий запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса водоподъемника, седло, ограничитель перемещения запорного элемента, закрепленный с помощью резьбовой втулки, согласно изобретению снабжен вертикальной стойкой, соединяющей запорный элемент, выполненный в виде горизонтальной крышки с ограничителем его перемещения и проходящей через отверстие в дне корпуса водоподъемника. Таким образом, запорный элемент клапана находится внутри корпуса водоподъемника, а ограничитель его перемещения в водоеме. Для защиты ограничителя перемещений клапана от механических повреждений в водоеме корпус водоподъемника продлен ниже дна водоподъемника. При этом поперечный размер ограничителя больше поперечного размера отверстия в дне корпуса водоподъемника, через которое проходит стойка, связывающая запорный элемент с ограничителем его движения.Thus, a valve containing a locking element mounted axially movable inside the body of the water lift, a saddle, a limiter for moving the locking element, fixed with a threaded sleeve, according to the invention is provided with a vertical strut connecting the locking element made in the form of a horizontal cover with a limiter for its movement and passing through an opening in the bottom of the body of the water lift. Thus, the locking element of the valve is located inside the body of the water lift, and the limiter of its movement in the pond. To protect the valve travel limiter from mechanical damage in the pond, the body of the water lift is extended below the bottom of the water lift. In this case, the transverse dimension of the limiter is larger than the transverse size of the hole in the bottom of the body of the water lift, through which the strut connecting the locking element with the limiter of its movement passes.

Клапан изображен на прилагаемом к описанию чертеже. Клапан размещен в дне корпуса водоподъемника 1 ниже рабочего тела 7, перемещающегося вдоль корпуса по вертикали. Он включает плоский запорный элемент 2, седло 3, ограничитель 4 перемещения по вертикали запорного элемента 2, стойку 5, связывающую запорный элемент 2 с ограничителем 4, резьбовую втулку 6, фиксирующую положение ограничителя на стойке 5, защитный кожух 8 ограничителя 4 перемещения клапана. Диаметр ограничителя больше диаметра отверстия в дне корпуса водоподъемника, чтобы остановить перемещение запорного элемента вверх при поступлении воды из водоема в корпус водоподъемника. Однако чтобы ограничитель не препятствовал поступлению воды из водоема в корпус, ограничитель выполнен перфорированным. Диаметр крышки запорного элемента 2 составляет 0,8…0,98 внутреннего диаметра корпуса водоподъемника 1. При этом нижнее значение диаметра запорного элемента гарантирует полное перекрытие отверстия в дне корпуса при погружении рабочего тела, а верхнее значение диаметра запорного элемента гарантирует прохождение запорного элемента внутри корпуса водоподъемника без трения о его стенки. При этом диаметр центральной часть крышки запорного элемента близок к диаметру отверстия в дне корпуса и выполнен непроницаемым, а ее периферийная часть перфорирована. Такое выполнение запорного элемента обеспечивает при нижнем его положении надежное перекрытие потока, а при верхнем положении обеспечивается пропуск воды из водоема внутрь корпуса водоподъемника.The valve is shown in the drawing attached to the description. The valve is placed in the bottom of the body of the water lift 1 below the working fluid 7, moving along the body vertically. It includes a flat locking element 2, a seat 3, a vertical stopper 4 of the locking element 2, a rack 5, connecting the locking element 2 with the limiter 4, a threaded sleeve 6, fixing the position of the limiter on the rack 5, a protective casing 8 of the valve limiter 4. The diameter of the limiter is larger than the diameter of the hole in the bottom of the body of the water lift in order to stop the movement of the shut-off element upward when water enters from the reservoir into the body of the water lift. However, so that the limiter does not impede the flow of water from the reservoir into the housing, the limiter is perforated. The diameter of the cover of the locking element 2 is 0.8 ... 0.98 of the inner diameter of the body of the water lift 1. Moreover, the lower value of the diameter of the locking element ensures complete overlap of the hole in the bottom of the housing when the working fluid is immersed, and the upper diameter of the locking element ensures the passage of the locking element inside the housing water lift without friction on its wall. The diameter of the Central part of the cover of the locking element is close to the diameter of the holes in the bottom of the housing and made impermeable, and its peripheral part is perforated. This embodiment of the locking element provides at its lower position reliable flow shutoff, and at the upper position, water is allowed to pass from the reservoir into the body of the water lift.

Клапан работает следующим образом. При подготовке к работе водоподъемник размещают в водоеме таким образом, чтобы клапан был погружен в водоем на глубину не менее длины рабочего хода погружаемого тела, а лучше 2…3 рабочего хода. Перед началом работы корпус 1 водоподъемника заполнен водой, крышка 2 клапана закрывает донное отверстие корпуса, а погружаемое тело находится в верхнем крайнем положении. При погружении рабочего тела в корпус водоподъемника появляется избыточное давление, вытесняющее воду вверх и прижимающее запорный элемент 2 клапана к седлу 3. Такое положение сохраняется до тех пор, пока погружаемое тело не достигнет дна корпуса и не остановится. При этом ограничитель движения клапана находится внутри защитного кожуха 8. Так как дно корпуса 1 расположено ниже свободной поверхности воды в водоеме, то на запорный элемент клапана крышку 2 действует гидростатическое давление, равное р=Yh, где Y - объемный вес воды, a h - глубина погружения запорного элемента 2 в водоем. Это давление формирует силу гидростатического давления на запорный элемент 2 со стороны водоема. Эта сила равна F=pS, где S - площадь запорного элемента 2, контактирующего с водоемом. Если сила F будет больше веса клапана G, то вслед за поднимающимся рабочим телом 7 под действием гидростатического давления водоема будет подниматься вверх и запорный элемент 2 клапана, а вместе с ним и весь клапан. The valve operates as follows. In preparation for operation, the water lift is placed in the reservoir so that the valve is immersed in the reservoir to a depth not less than the length of the working stroke of the immersed body, and preferably 2 ... 3 working strokes. Before starting work, the body 1 of the water lift is filled with water, the cover 2 of the valve closes the bottom hole of the body, and the immersed body is in the upper extreme position. When the working fluid is immersed in the body of the water lift, an excess pressure appears, displacing water upward and pressing the locking element 2 of the valve to the seat 3. This position remains until the immersed body reaches the bottom of the body and stops. In this case, the valve movement limiter is located inside the protective casing 8. Since the bottom of the housing 1 is located below the free surface of the water in the reservoir, the hydrostatic pressure equal to p = Yh acts on the valve shut-off element cover 2, where Y is the volumetric weight of water, ah is the depth immersion of the locking element 2 in the pond. This pressure forms the force of hydrostatic pressure on the locking element 2 from the reservoir. This force is equal to F = pS, where S is the area of the locking element 2 in contact with the reservoir. If the force F is greater than the weight of the valve G, then following the rising working fluid 7, under the influence of the hydrostatic pressure of the reservoir, the locking element 2 of the valve, and with it the entire valve, will also rise.

При весе клапана 1 кг и погружении клапана в водоем на 1 м площадь запорного элемента клапана должна бытьIf the valve weighs 1 kg and the valve is immersed in a reservoir for 1 m, the area of the valve shut-off element must be

S = F/p = F/Yh = 1 кг/1000 кг в метре кубическом 1 м = 0,001 м квадратного. Тогда диаметр крышки запорного элемента 2 должен быть больше 0,027 м. Это вполне реальный результат. Таким образом, в нашем случае при диаметре запорного элемента клапана больше 27 мм клапан всегда будет открываться при подъеме погружаемого тела 7 в корпусе. Когда пойдет вода через клапан, то сила, действующая на запорный элемент, возрастет за счет гидродинамического воздействия потока. Поэтому можно считать, что открывание клапана будет гарантированным. При открытии клапана вода из водоема заполнит внутреннее пространство водоподъемника и установится на одном уровне с водоемом. Это означает, что водоподъемник подготовлен к очередному циклу подъема воды. При этом клапан под действием своей силы тяжести опустится в нижнее положение и закроет вход из водоема в корпус водоподъемника.S = F / p = F / Yh = 1 kg / 1000 kg per cubic meter 1 m = 0.001 square meters. Then the diameter of the cover of the locking element 2 should be more than 0.027 m. This is a very real result. Thus, in our case, when the diameter of the locking element of the valve is more than 27 mm, the valve will always open when lifting the immersed body 7 in the body. When water flows through the valve, the force acting on the shut-off element will increase due to the hydrodynamic effect of the flow. Therefore, we can assume that the valve opening will be guaranteed. When the valve is opened, water from the reservoir will fill the inner space of the elevator and will be installed at the same level with the reservoir. This means that the water lift is prepared for the next cycle of lifting water. In this case, the valve under the influence of its gravity will lower to the lower position and close the entrance from the reservoir to the body of the water lift.

Claims

A valve comprising a locking element mounted axially within the water lift, a locking element saddle, a locking element movement limiter secured with a threaded sleeve, characterized in that it is provided with a vertical strut connecting the locking element in the form of a horizontal cover with a limiter for its movement and passing through the hole in the bottom of the body of the water lift, while the transverse dimension of the limiter is larger than the transverse size of the hole through which the rack passes, face the calculator is perforated, and the diameter of the locking element is 0.8 ... 0.98 of the inner diameter of the body of the water lift, the middle of the locking element is impermeable and the periphery is perforated.