RU2697783C1 - Automatic check valve of low pressure - Google Patents

Automatic check valve of low pressure Download PDF

Info

Publication number
RU2697783C1
RU2697783C1 RU2018127500A RU2018127500A RU2697783C1 RU 2697783 C1 RU2697783 C1 RU 2697783C1 RU 2018127500 A RU2018127500 A RU 2018127500A RU 2018127500 A RU2018127500 A RU 2018127500A RU 2697783 C1 RU2697783 C1 RU 2697783C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
locking element
valve
spring
housing
conical
Prior art date
Application number
RU2018127500A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Зотов
Original Assignee
Андрей Александрович Зотов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Александрович Зотов filed Critical Андрей Александрович Зотов
Priority to RU2018127500A priority Critical patent/RU2697783C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697783C1 publication Critical patent/RU2697783C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/08Check valves with guided rigid valve members shaped as rings
    • F16K15/12Springs for ring valves

Abstract

FIELD: valve industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of valves, in particular to check valves of low pressure, intended for use in shutoff pipeline valves for shutting back flow of liquid and gaseous media. Automatic low pressure check valve consisting of front and rear hermetically connected housing parts to form inner cylindrical boring cavity with annular seat for spring-loaded spring return shutoff element by its sealing ring installed in groove on shutoff element. On the side surface of the shutoff element there are several, preferably three, identical guides of centering radial ledges uniformly along the circumference, oriented along the longitudinal axis of the body for centering of the locking element in the cylindrical cavity of the body with possibility of sliding ledges along it. Shutoff element in the form of rotation body has conical front part. Retaining spring locking element is located under radial projections and has stops in rear part of locking element and in mating seat in inner cavity of valve body. Body parts have threads at their ends for connection with supplied external pipes. Shutoff element has a generally streamlined shape with a conical rounded front part coupled with a stepped cylindrical surface, having a groove, in which the above sealing ring is installed, additionally resting against the end of the next side surface, on which the above said centering radial projections are located. Said lateral surface has smoothly decreasing diameter and flat end face for return spring thrust; at that rear part of shutoff element adjoins said platform with cylindrical section of guide to seat said return spring and end conical section with rounding at end.
EFFECT: increased coaxiality of the shutoff element and the housing, and consequently, reduced vibrations, increased service life of valve parts and reduced vortex formation in medium and noise generated by vortices.
3 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Техническое решение относится к области клапанов, в частности к обратным клапанам низкого давления, предназначенным для использования в запорной трубопроводной арматуре для перекрытия обратного потока жидких и газообразных сред.The technical solution relates to the field of valves, in particular to low-pressure check valves intended for use in shutoff valves for shutting off the return flow of liquid and gaseous media.

Уровень техникиState of the art

Известен автоматический обратный клапан (патент РФ №123483, опубликовано 27.12.2012 г.). Известное устройство содержит корпус, состоящий из двух резьбовых частей, соединенных между собой и снабженных перемычками, запорный элемент с уплотнительным элементом и возвратную пружину. Запорный элемент с уплотнительным элементом установлен в каждой перемычке, а возвратная пружина установлена со стороны уплотнительного элемента.Known automatic check valve (RF patent No. 123483, published December 27, 2012). The known device comprises a housing consisting of two threaded parts interconnected and provided with jumpers, a locking element with a sealing element and a return spring. A locking element with a sealing element is installed in each jumper, and a return spring is installed on the side of the sealing element.

К недостаткам известного устройства можно отнести относительно небольшие площади проходных сечений на входе и выходе клапана, а, следовательно, и общую пропускную способность клапана. Это обусловлено наличием в конструкции перемычек, расположенных перпендикулярно направлению потока.The disadvantages of the known device include the relatively small area of the bore at the inlet and outlet of the valve, and, consequently, the overall throughput of the valve. This is due to the presence in the design of jumpers located perpendicular to the direction of flow.

Известен обратный клапан низкого давления (китайский патент CN 202510774 (опубликован 2012-10-31) Low-pressure check valve). Обратный клапан низкого давления содержит корпус клапана, затвор (или синоним: запорный элемент) клапана, седло клапана и пружину сжатия. Затвор клапана, седло клапана и пружина сжатия соответственно расположены внутри корпуса клапана. На внутренней стенке корпуса клапана имеется кольцевой выступ. В задней части корпуса установлена направляющая втулка, имеющая центральное отверстие для затвора и несколько отверстий на периферии для пропускания потока жидкости. Затвор клапана одним концом упирается в кольцевой выступ, являющийся седлом, а другим концом вставляется в центральное отверстие направляющей втулки. Пружина сжатия расположена между выступом на затворе и торцом направляющей втулки. Обратный клапан низкого давления имеет преимущества, заключающиеся в простоте и компактности конструкции, удобстве установки и хорошей герметичности. Корпус сделан из материала политетрафлуороэтилен (polytetrafluoroethylene).Known low-pressure check valve (Chinese patent CN 202510774 (published 2012-10-31) Low-pressure check valve). The low-pressure check valve contains a valve body, a valve (or synonym: shut-off element) valve, a valve seat, and a compression spring. The valve plug, valve seat and compression spring are respectively located inside the valve body. There is an annular protrusion on the inner wall of the valve body. A guide sleeve is installed at the rear of the housing, which has a central bore for the shutter and several openings on the periphery for passing a fluid flow. The shutter of the valve abuts against one annular protrusion, which is a seat, with one end and is inserted into the central hole of the guide sleeve with the other end. The compression spring is located between the protrusion on the shutter and the end of the guide sleeve. The low pressure check valve has the advantages of simplicity and compact design, ease of installation and good tightness. The housing is made of polytetrafluoroethylene (polytetrafluoroethylene).

Недостатком клапана является наличие направляющей втулки с отверстиями, занимающей часть площади проходного сечения на выходе клапана, и тем самым снижающей пропускную способность клапана при сравнении с аналогичными клапанами тех же габаритов.The disadvantage of the valve is the presence of a guide sleeve with holes, which occupies part of the area of the bore at the valve outlet, and thereby reduces the valve capacity when compared with similar valves of the same dimensions.

Известен обратный клапан по патенту США US2960998 (А) (опубликован 1960-11-22) Check valve - с конической пружиной, уплотнением, центрированием направляющими по двум каналам (входному (подводящему) и выходному (отводящему)), корпус свинчен из двух частей с уплотнением (эквивалент герметика). Направление осуществляется непосредственно по подводящему и отводящему каналу в центрирующих направляющих.Known check valve according to US patent US2960998 (A) (published 1960-11-22) Check valve - with a conical spring, sealing, centering guides along two channels (inlet (inlet) and outlet (outlet)), the housing is screwed in two parts with seal (sealant equivalent). The direction is carried out directly along the inlet and outlet channel in the centering guides.

Недостаток этого клапана - площадь проходного сечения открытого клапана в этом случае очень невелика, т.к. сами центрирующие направляющие занимают существенную часть проходного канала. Другой недостаток - повышенные требования к точности изготовления резьбы, по которой свинчиваются половинки корпуса клапана, т.к. она влияет на соосность цилиндрических поверхностей подводящего и отводящего каналов, по которым осуществляется центрирование.The disadvantage of this valve is that the flow area of the open valve in this case is very small, because the centering guides themselves occupy a substantial part of the passage channel. Another drawback is the increased requirements for the accuracy of thread manufacturing, on which halves of the valve body are screwed, because it affects the alignment of the cylindrical surfaces of the inlet and outlet channels along which centering is carried out.

Известен обратный клапан по патенту США US 2755816 (А) (опубликован 1956-07-24) Check valves - с посадкой запорного элемента в седло корпуса клапана типа «конус на кромку», без уплотнительного кольца в запорном элементе, с поджимающей запорный элемент цилиндрической пружиной, центрированием запорного элемента по внутренней поверхности корпуса, корпус сварен из двух частей. Запорный элемент центрируется своей внешней цилиндрической поверхностью с выступами, жидкость проходит между выступами.Known check valve according to US patent US 2755816 (A) (published 1956-07-24) Check valves - with the locking element in the seat of the valve body type "cone to the edge", without a sealing ring in the locking element, with a locking spring pressing the locking element By centering the locking element on the inner surface of the housing, the housing is welded in two parts. The locking element is centered by its outer cylindrical surface with protrusions, the fluid passes between the protrusions.

Однако здесь использован другой принцип герметизации типа «конус на кромку», а запорный элемент клапана имеет заднюю часть плоской формы и, как следствие, плохо обтекается и имеет склонность к вихреобразованию жидкости.However, a different cone-to-edge sealing principle has been used here, and the valve shut-off element has a flat back and, as a result, is poorly streamlined and has a tendency to vortex the liquid.

Наиболее близким аналогом (прототипом) может считаться обратный клапан по патенту США US 2490511 (А) (опубликован 1949-12-06) Valve seal - с посадкой запорного элемента в седло корпуса клапана, с уплотнительным кольцом в запорном элементе, с поджимающей запорный элемент цилиндрической пружиной, центрирование запорного элемента по внутренней поверхности корпуса, корпус свинчен из двух частей. При этом клапан состоит из деталей: передней и задней герметично соединенных частей корпуса с образованием внутренней расточной полости с кольцевым седлом для посадки подпружиненного возвратной пружиной запорного элемента его уплотнительным кольцом, установленным в проточке на запорном элементе, а также штока (или штифта) в центральном отверстии в запорном элементе и пропускающей жидкость звездчатой (с тремя лучами) вставки в задней части полости клапана для ответной посадки возвратной пружины и крепления штока. На боковой поверхности запорного элемента равномерно по окружности расположены несколько (преимущественно три) одинаковых направляющих центрирующих радиальных выступов, ориентированных вдоль продольной оси корпуса для центрирования запорного элемента в цилиндрической полости корпуса с возможностью скольжения выступов по ней. Запорный элемент в виде тела вращения имеет коническую переднюю часть. Подпирающая запорный элемент пружина расположена под радиальными выступами в отверстии в запорном элементе и имеет упоры в плоский торец этого отверстия в запорном элементе и в звездчатую вставку в задней части внутренней полости корпуса клапана. Части корпуса имеют на своих концах резьбы для соединения с подводимыми внешними трубами.The closest analogue (prototype) can be considered a non-return valve according to US patent US 2490511 (A) (published 1949-12-06) Valve seal - with a locking element in the valve body seat, with a sealing ring in the locking element, with a cylindrical locking element pressing spring, centering the locking element on the inner surface of the housing, the housing is screwed in two parts. In this case, the valve consists of parts: the front and rear hermetically connected parts of the body with the formation of an internal boring cavity with an annular seat for seating the spring-loaded locking element with its sealing ring installed in the groove on the locking element, as well as the rod (or pin) in the central hole in the locking element and the liquid-transmitting star (with three beams) inserts in the rear of the valve cavity for reciprocal landing of the return spring and mounting the stem. On the lateral surface of the locking element, several (mainly three) identical guides of centering radial protrusions are arranged uniformly around the circumference, oriented along the longitudinal axis of the housing to center the locking element in the cylindrical cavity of the housing with the possibility of sliding of the protrusions along it. The locking element in the form of a body of revolution has a conical front part. The spring supporting the locking element is located under the radial protrusions in the hole in the locking element and has stops in the flat end of this hole in the locking element and in the star insert in the rear of the inner cavity of the valve body. Parts of the casing have threads at their ends for connection with external external pipes.

Однако клапан имеет достаточно сложную конструкцию со штоком, и запорный элемент клапана имеет заднюю часть плоской формы и, как следствие, плохо обтекается и имеет склонность к вихреобразованию жидкости.However, the valve has a rather complicated design with a stem, and the valve shut-off element has a flat back and, as a result, is poorly streamlined and has a tendency to vortexing of the liquid.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения являлось совместное улучшение следующих характеристик автоматического обратного клапана низкого давления:The objective of the invention was the joint improvement of the following characteristics of an automatic low pressure check valve:

- при сохранении габаритных размеров в сравнении с близкими аналогами значимое улучшение геометрии проточной части клапана, что приводит к уменьшению местных гидравлических сопротивлений, увеличению пропускной способности и уменьшению шумности;- while maintaining the overall dimensions in comparison with close analogues, a significant improvement in the geometry of the flow part of the valve, which leads to a decrease in local hydraulic resistance, an increase in throughput and a decrease in noise;

- повышение технологичности изготовления деталей при их минимальном количестве;- improving the manufacturability of parts with their minimum quantity;

- при необходимости возможность изготовления клапана для эксплуатации при повышенных температурах.- if necessary, the possibility of manufacturing a valve for operation at elevated temperatures.

Указанная задача решается тем, что предлагаемый автоматический обратный клапан низкого давления состоит из передней и задней герметично соединенных частей корпуса с образованием внутренней цилиндрической расточной полости с кольцевым седлом для посадки подпружиненного возвратной пружиной запорного элемента его уплотнительным кольцом, установленным в проточке на запорном элементе. На боковой поверхности запорного элемента равномерно по окружности расположены несколько (преимущественно три) одинаковых направляющих центрирующих радиальных выступов, ориентированных вдоль продольной оси корпуса для центрирования запорного элемента в цилиндрической полости корпуса с возможностью скольжения выступов по ней. Запорный элемент в виде тела вращения имеет коническую переднюю часть. Подпирающая запорный элемент возвратная пружина расположена под радиальными выступами и имеет упоры в заднюю часть запорного элемента и в ответное посадочное место во внутренней полости корпуса клапана. Части корпуса имеют на своих концах резьбы для соединения с подводимыми внешними трубами. При этом запорный элемент имеет в целом обтекаемую форму с конической скругленной передней частью, сопряженной со ступенчатой цилиндрической поверхностью, имеющей проточку, в которой установлено указанное уплотнительное кольцо, дополнительно опирающееся сзади на торец следующей боковой поверхности, на которой расположены вышеуказанные центрирующие радиальные выступы. Указанная боковая поверхность имеет плавно уменьшающийся диаметр и плоскую торцевую площадку для упора возвратной пружины; причем к этой площадке примыкает задняя часть запорного элемента, имеющая цилиндрический участок направляющей для посадки вышеуказанной возвратной пружины и оконечный конический участок со скруглением на конце. Пружина, как правило, выполнена конической с расширением в заднюю часть корпуса.This problem is solved in that the proposed automatic low-pressure check valve consists of front and rear hermetically connected parts of the housing with the formation of an internal cylindrical boring cavity with an annular seat for seating the spring-loaded return element with its sealing ring installed in the groove on the locking element. On the lateral surface of the locking element, several (mainly three) identical guides of centering radial protrusions are arranged uniformly around the circumference, oriented along the longitudinal axis of the housing to center the locking element in the cylindrical cavity of the housing with the possibility of sliding of the protrusions along it. The locking element in the form of a body of revolution has a conical front part. The return spring supporting the locking element is located under the radial protrusions and has stops in the rear of the locking element and in the return seat in the inner cavity of the valve body. Parts of the casing have threads at their ends for connection with external external pipes. At the same time, the locking element has a streamlined shape with a conical rounded front part mating with a stepped cylindrical surface having a groove in which the specified sealing ring is installed, additionally resting on the rear end face of the next side surface on which the above centering radial protrusions are located. The specified lateral surface has a gradually decreasing diameter and a flat end face for stopping the return spring; moreover, the rear part of the locking element adjacent to this site has a cylindrical section of the guide for landing the above return spring and an end conical section with a rounding at the end. The spring, as a rule, is made conical with an extension to the rear of the housing.

Все вышеперечисленное приводит к повышению соосности запорного элемента и корпуса, а, следовательно, к уменьшению вибраций, увеличению срока службы деталей клапана и уменьшению вихреобразования в среде и шумов, образующихся из-за вихрей.All of the above leads to an increase in the coaxiality of the locking element and the housing, and, consequently, to a decrease in vibrations, an increase in the service life of valve parts and a decrease in the eddy formation in the medium and the noise generated due to the eddies.

Форма запорного элемента оптимизирована в имитационном компьютерном моделировании с учетом критерия минимизации гидравлических потерь, вихреобразования и соответственно снижения шумности работы клапана. Форма запорного элемента позволяет перераспределять потоки жидкости внутри обратного клапана в необходимом направлении. При этом у запорного элемента имеется выраженная вытянутая часть, которая направляет поток и минимизирует завихрения проходящей среды, что максимально уменьшает гидравлическое сопротивление клапана.The shape of the shut-off element is optimized in computer simulation, taking into account the criterion of minimizing hydraulic losses, vortex formation and, accordingly, reducing the noise of the valve. The shape of the shut-off element allows the redistribution of fluid flows inside the check valve in the required direction. At the same time, the locking element has a pronounced elongated part, which directs the flow and minimizes the turbulence of the passing medium, which minimizes the hydraulic resistance of the valve.

Материалы всех деталей клапана - обычные, используемые в водопроводных системах или системах пневматики низкого давления (до 10 атм). При этом при необходимости возможен вариант материала запорного элемента для использования в высокотемпературных условиях (до 200-275°С) - термопласт полифениленсульфон (polyphenylene sulfone (PPSU)). При этом запорный элемент будет изготавливаться литьем из PPSU, что улучшит его технические и технологические характеристики.The materials of all valve parts are conventional, used in plumbing systems or low-pressure pneumatic systems (up to 10 atm). In this case, if necessary, a variant of the material of the locking element for use in high-temperature conditions (up to 200-275 ° C) is possible - thermoplastic polyphenylene sulfone (polyphenylene sulfone (PPSU)). In this case, the locking element will be made by casting from PPSU, which will improve its technical and technological characteristics.

Техническое решение, охарактеризованное указанной выше совокупностью существенных признаков, на дату подачи патентной заявки неизвестно заявителю в общедоступных источниках информации и поэтому может отвечать требованиям условия "новизна".The technical solution, characterized by the above set of essential features, as of the filing date of the patent application is unknown to the applicant in publicly available sources of information and therefore may meet the requirements of the condition of "novelty."

Техническое решение может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и поэтому соответствует требованиям условия "промышленная применимость".The technical solution can be implemented industrially using well-known technical means, technologies and materials and therefore meets the requirements of the "industrial applicability" condition.

Перечень фигурList of figures

Фиг. 1 - внутренний вид конструкции обратного клапана в изометрии;FIG. 1 is an internal view of the design of the check valve in isometry;

Фиг. 2 - продольный разрез обратного клапана;FIG. 2 is a longitudinal section through a check valve;

Фиг. 3 - проходные сечения обратного клапана с двух сторон запорного элемента;FIG. 3 - flow sections of the check valve on both sides of the locking element;

Фиг. 4, 5, 6 - 3 варианта эволюции формы запорного элемента клапана в процессе оптимизации его формы с помощью имитационного компьютерного моделирования;FIG. 4, 5, 6 - 3 versions of the evolution of the shape of the valve shutoff element in the process of optimizing its shape using computer simulation;

Фиг. 7 - кадр имитационного компьютерного моделирования работы клапана с условным показом линий тока рабочей среды - жидкости или газа;FIG. 7 - frame simulation computer simulation of the valve with a conditional display of the flow lines of the working medium - liquid or gas;

Фиг. 8 - условный вид обтекания запорного элемента струями рабочей среды.FIG. 8 is a conventional view of the flow of a working medium around the locking element.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Автоматический обратный клапан низкого давления (фиг. 1, 2) содержит корпус, состоящий из герметично соединенных задней части 1 и передней части 2, а также подвижный запорный элемент 3, уплотнительное (эластомерное) кольцо 4 и пружину 5. Клапан предназначен для пропуска потока рабочей среды (жидкости или газа) только в одном направлении (на фиг. 1, 2 это слева направо) при наличии соответствующего перепада давлений среды. Если перед запорным элементом 3 давление минимально превышает таковое за ним (порог срабатывания запорного элемента главным образом определяется начальным поджатием пружины), то кольцо 4 вместе с элементом 3 отходит от седла (в виде плоской торцевой поверхности, перпендикулярной центральной продольной оси клапана) передней части 1 корпуса) передней части 2, сжимая пружину 5 и открывая проход потоку рабочей среды между корпусом и запорным элементом 3. При этом за счет оптимизированной в целом обтекаемой формы запорного элемента 3 движение потока происходит практически без образования завихрений (см. фиг. 7, 8). Кроме того, движению потока жидкости практически не препятствуют ориентированные вдоль продольной оси корпуса радиальные выступы на запорном элементе 3, которые надежно и точно центрируют его в цилиндрической полости корпуса с возможностью их скольжения по внутренней цилиндрической расточной поверхности корпуса. При выравнивании давлений или обратном перепаде давлений (на входе в клапан давление меньше, чем на выходе) пружина 5 возвращает запорный элемент 3 с кольцом 4 в герметичный контакт с седлом передней части 2 корпуса и перекрывает путь потоку.The automatic low-pressure check valve (Fig. 1, 2) contains a housing consisting of a hermetically connected rear part 1 and front part 2, as well as a movable locking element 3, a sealing (elastomeric) ring 4 and a spring 5. The valve is designed to pass the working flow medium (liquid or gas) in only one direction (in Fig. 1, 2 it is from left to right) in the presence of a corresponding differential pressure of the medium. If the pressure in front of the locking element 3 minimally exceeds that behind it (the response threshold of the locking element is mainly determined by the initial preload of the spring), then the ring 4 together with the element 3 moves away from the seat (in the form of a flat end surface perpendicular to the central longitudinal axis of the valve) of the front part 1 case) of the front part 2, compressing the spring 5 and opening the passage to the flow of the working medium between the case and the locking element 3. At the same time, due to the generally streamlined shape of the locking element 3, the movement along eye occurs practically without vortex formation (see. FIGS. 7, 8). In addition, the movement of the fluid flow is practically not impeded by the radial protrusions oriented along the longitudinal axis of the housing on the locking element 3, which reliably and accurately center it in the cylindrical cavity of the housing with the possibility of their sliding on the inner cylindrical boring surface of the housing. When pressure equalization or reverse pressure difference (at the inlet to the valve, the pressure is less than at the outlet), the spring 5 returns the locking element 3 with the ring 4 into tight contact with the saddle of the front part 2 of the housing and blocks the flow path.

Основные преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с аналогами:The main advantages of the proposed design in comparison with analogues:

1) Уменьшенное гидравлическое сопротивление клапана1) Reduced valve hydraulic resistance

2) Повышенная технологичность деталей клапана2) Increased manufacturability of valve parts

Понижение гидравлического сопротивления клапана достигается за счет:Lowering the hydraulic resistance of the valve is achieved by:

1. Увеличенные площади входного и выходного сечения при сохранении габаритных размеров за счет отсутствия направляющего(-их) штока(-ов) в запорном элементе и перемычек в корпусе. В предлагаемой конструкции клапана центрирование запорного элемента 3 осуществляется за счет радиальных выступов на нем и уменьшения площади круглых проходных сечений не наблюдается ни на входе, ни на выходе (см. фиг. 3) при габаритных размерах таких же, как у аналогов.1. Increased inlet and outlet cross-sectional areas while maintaining overall dimensions due to the lack of guide (s) of the rod (s) in the locking element and jumpers in the housing. In the proposed valve design, the locking element 3 is centered due to the radial protrusions on it and the reduction in the area of circular passage sections is not observed either at the inlet or at the outlet (see Fig. 3) with overall dimensions the same as for analogues.

2. Обтекаемая форма запорного элемента. В предлагаемой новой конструкции форма обтекаемой поверхности запорного элемента постоянна. За счет отсутствия направляющих штоков в предлагаемой конструкции возможно выполнить специальные профильные поверхности для плавного разделения потока при натекании на переднюю часть запорного элемента и плавного слияния потока при сходе с задней части запорного элемента. (вообще плавное изменение площади проходного сечения приводит к меньшим гидравлическим потерям по сравнению с внезапным расширением и внезапным сужением). Также за счет меньшего вихреобразования при обтекании запорного элемента достигается меньшая шумность устройства при работе. Картины обтекания предлагаемого запорного элемента представлены на фиг. 7, 8. Эволюция формы запорного элемента клапана в процессе оптимизации его формы с помощью имитационного компьютерного моделирования представлена тремя вариантами запорных элементов на фиг. 4, 5, 6.2. The streamlined shape of the locking element. In the proposed new design, the streamlined surface of the locking element is constant. Due to the lack of guide rods in the proposed design, it is possible to perform special profile surfaces for smooth separation of the flow when flowing onto the front of the locking element and smooth fusion of the flow when leaving the rear of the locking element. (in general, a smooth change in the area of the passage section leads to less hydraulic loss compared with sudden expansion and sudden narrowing). Also, due to less vortex formation during the flow around the shut-off element, less noise of the device is achieved during operation. The flow patterns of the proposed closure element are shown in FIG. 7, 8. The evolution of the shape of the valve locking element in the process of optimizing its shape using computer simulation is represented by three versions of the locking elements in FIG. 4, 5, 6.

Вариант 1 (фиг. 4). Первый вариант запорного элемента имел обтекаемую форму в задней части и плоскую переднюю часть. Для центрирования пружины был выполнен штырь малого диаметра. В данной конструкции выявились следующие недостатки: Торможение жидкости и неудачное перераспределение потока при его натекании на плоскую переднюю часть запорного элемента. Большие зоны отрывных течений при обтекании уплотнительного кольца. Отрываясь от запорного элемента, поток к нему не возвращается. В районе центрирующего штыря образуются большие вихревые зоны. Малый диаметр для посадки пружины в задней части запорного элемента заставил сделать пружину очень большой конусности, вследствие чего она обладала сильно нелинейной жесткостью и ненадежно фиксировалась.Option 1 (Fig. 4). The first version of the locking element had a streamlined shape at the rear and a flat front. A pin of small diameter was made to center the spring. In this design, the following disadvantages were revealed: Braking of the fluid and unsuccessful redistribution of the flow when it flows onto the flat front of the shut-off element. Large areas of tear-off currents when flowing around the o-ring. Separating from the locking element, the flow does not return to it. Large vortex zones form in the region of the centering pin. The small diameter for landing the spring at the rear of the locking element made the spring very taper, so that it had very non-linear stiffness and was not securely fixed.

Вариант 2 (фиг. 5). Во втором варианте в передней части запорного элемента появился конус для плавного рассечения потока. Посадочное место для центрирования пружины переместилось на больший диаметр. На задней части запорного элемента вместо направляющего штыря была выполнена профильная поверхность для более плавного схода потока. При этом в имитационном моделировании зона торможения исчезла, вихревые зоны в задней части запорного элемента разместились только в месте посадки пружины и не выходили в основной поток. При обтекании уплотнительного кольца сохранилась отрывная зона, из-за которой поток, обтекая запорный элемент, сужался, прижимаясь к периферии.Option 2 (Fig. 5). In the second embodiment, a cone appeared in front of the shut-off element for smoothly dissecting the flow. The seat for centering the spring has moved to a larger diameter. Instead of a guide pin, a profile surface was made on the back of the locking element for a smoother flow. In the simulation, the braking zone disappeared, the vortex zones in the rear of the shut-off element were located only at the spring landing site and did not exit into the main flow. During the flow around the sealing ring, a tear-off zone was preserved, due to which the flow, flowing around the locking element, narrowed, pressing against the periphery.

Вариант 3 (фиг. 6). В третьем предлагаемом варианте уменьшен наружный диаметр уплотнительного кольца относительно внешнего диаметра запорного элемента. Как видно из картины течения, показанной на фиг. 7, отрывные зоны при обтекании уплотнительного кольца стали малыми. Поток обтекает запорный элемент по большей площади проходного сечения (схематичная качественная картина обтекания потоком запорного элемента представлена на фиг. 8).Option 3 (Fig. 6). In the third proposed embodiment, the outer diameter of the o-ring is reduced relative to the outer diameter of the locking element. As can be seen from the flow pattern shown in FIG. 7, the separation zones during flow around the o-ring became small. The stream flows around the shut-off element over a larger area of the bore (a schematic qualitative picture of the flow around the shut-off element is shown in Fig. 8).

Кроме качественной оценки течения потока жидкости в клапане, используются также количественные оценки. Наиболее распространенная в данном случае - расход жидкости, протекающий через клапан при установлении на нем перепада давлений в 1 бар (пропускная способность при перепаде в 1 бар). Для варианта 1 этот показатель составил 5,2 м3/час, а для варианта 3 - 6,9 м3/час, т.е. достигнуто улучшение на 25%. Первая цифра - 5,2 м3/час - соответствует одним из самых хороших выпускаемых сегодня обратных клапанов (прим.: все цифры приведены для клапана с диаметром условного прохода 1/2'', работающего на холодной воде). Приведенные цифры получены в реальных экспериментах с опытными образцами клапана (в настоящее время изготовлены опытные образцы предлагаемого клапана, и предварительные испытания показали их высокую эффективность в работе).In addition to a qualitative assessment of the flow of fluid in the valve, quantitative estimates are also used. The most common in this case is the flow rate of the fluid flowing through the valve when a pressure differential of 1 bar is established on it (throughput with a differential of 1 bar). For option 1, this indicator amounted to 5.2 m 3 / h, and for option 3 - 6.9 m 3 / h, i.e. 25% improvement achieved. The first digit - 5.2 m 3 / h - corresponds to one of the best non-return valves produced today (note: all figures are for a valve with a nominal diameter of 1/2 '' working in cold water). The figures are obtained in real experiments with pilot samples of the valve (at present, pilot samples of the proposed valve have been manufactured, and preliminary tests have shown their high efficiency in operation).

В дополнение к вышесказанному еще нужно отметить повышение технологичности деталей предлагаемого клапана, что связано с простотой форм частей корпуса в виде форм вращения с непрерывными поверхностями, что существенно облегчает процесс их изготовления. На фиг. 1, 2, 3 корпус максимально технологичный цилиндрический, свинчиваемый из двух частей на герметик и с внутренними трубными резьбами цилиндрических концов для соединения с подводимыми трубами.In addition to the foregoing, it is also worth noting an increase in the manufacturability of parts of the proposed valve, which is associated with the simplicity of the shapes of the body parts in the form of rotation forms with continuous surfaces, which greatly facilitates the process of their manufacture. In FIG. 1, 2, 3, the housing is as technologically advanced as a cylindrical one, screwed in two parts onto a sealant and with internal pipe threads of cylindrical ends for connection with supply pipes.

Claims (3)

1. Автоматический обратный клапан низкого давления, состоящий из передней и задней герметично соединенных частей корпуса с образованием внутренней цилиндрической расточной полости с кольцевым седлом для посадки подпружиненного возвратной пружиной запорного элемента его уплотнительным кольцом, установленным в проточке на запорном элементе; на боковой поверхности запорного элемента равномерно по окружности расположены несколько, преимущественно три, одинаковых направляющих центрирующих радиальных выступов, ориентированных вдоль продольной оси корпуса для центрирования запорного элемента в цилиндрической полости корпуса с возможностью скольжения выступов по ней; запорный элемент в виде тела вращения имеет коническую переднюю часть; подпирающая запорный элемент возвратная пружина расположена под радиальными выступами и имеет упоры в заднюю часть запорного элемента и в ответное посадочное место во внутренней полости корпуса клапана; части корпуса имеют на своих концах резьбы для соединения с подводимыми внешними трубами; отличающийся тем, что запорный элемент имеет в целом обтекаемую форму с конической скругленной передней частью, сопряженной со ступенчатой цилиндрической поверхностью, имеющей проточку, в которой установлено указанное уплотнительное кольцо, дополнительно опирающееся сзади на торец следующей боковой поверхности, на которой расположены вышеуказанные центрирующие радиальные выступы; указанная боковая поверхность имеет плавно уменьшающийся диаметр и плоскую торцевую площадку для упора возвратной пружины; причем к этой площадке примыкает задняя часть запорного элемента, имеющая цилиндрический участок направляющей для посадки вышеуказанной возвратной пружины и оконечный конический участок со скруглением на конце.1. Automatic low-pressure check valve, consisting of front and rear hermetically connected parts of the housing with the formation of an internal cylindrical boring cavity with an annular seat for seating a spring-loaded return element of the locking element with its sealing ring installed in the groove on the locking element; on the lateral surface of the locking element, several, mainly three, identical guides of centering radial protrusions are arranged uniformly around the circumference, oriented along the longitudinal axis of the housing to center the locking element in the cylindrical cavity of the housing with the possibility of sliding of the protrusions along it; a locking element in the form of a body of revolution has a conical front part; a return spring supporting the locking element is located under the radial protrusions and has stops in the rear of the locking element and in the return seat in the inner cavity of the valve body; parts of the body have threads at their ends for connection with external pipes; characterized in that the locking element has a generally streamlined shape with a conical rounded front part mating with a stepped cylindrical surface having a groove in which said sealing ring is installed, additionally resting on the back of the end face of the next lateral surface on which the above centering radial protrusions are located; said lateral surface has a gradually decreasing diameter and a flat end face for stopping the return spring; moreover, the rear part of the locking element adjacent to this site has a cylindrical section of the guide for landing the above return spring and an end conical section with a rounding at the end. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что пружина выполнена конической с расширением в заднюю часть корпуса.2. The valve according to claim 1, characterized in that the spring is conical with an extension to the rear of the housing. 3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент изготовлен литьем из термопласта полифенилсульфон (polyphenylene sulfone (PPSU)).3. The valve according to claim 1, characterized in that the shut-off element is made of thermoplastic molding polyphenylene sulfone (polyphenylene sulfone (PPSU)).
RU2018127500A 2018-07-26 2018-07-26 Automatic check valve of low pressure RU2697783C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127500A RU2697783C1 (en) 2018-07-26 2018-07-26 Automatic check valve of low pressure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127500A RU2697783C1 (en) 2018-07-26 2018-07-26 Automatic check valve of low pressure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697783C1 true RU2697783C1 (en) 2019-08-19

Family

ID=67640378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127500A RU2697783C1 (en) 2018-07-26 2018-07-26 Automatic check valve of low pressure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697783C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744796C2 (en) * 2019-08-28 2021-03-15 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Low-pressure valve

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2072271A (en) * 1932-12-22 1937-03-02 Claude C Meadows Safety valve
US2490511A (en) * 1944-10-27 1949-12-06 Weatherhead Co Valve seal
FR2559872A1 (en) * 1984-02-17 1985-08-23 Bucchi Domenico One-directional fluid retaining valve
RU39278U1 (en) * 2004-04-07 2004-07-27 ЗАО НПК "Противопожарная автоматика" CHECK VALVE
DE20316977U1 (en) * 2003-11-03 2005-03-17 Neoperl Gmbh backflow preventer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2072271A (en) * 1932-12-22 1937-03-02 Claude C Meadows Safety valve
US2490511A (en) * 1944-10-27 1949-12-06 Weatherhead Co Valve seal
FR2559872A1 (en) * 1984-02-17 1985-08-23 Bucchi Domenico One-directional fluid retaining valve
DE20316977U1 (en) * 2003-11-03 2005-03-17 Neoperl Gmbh backflow preventer
RU39278U1 (en) * 2004-04-07 2004-07-27 ЗАО НПК "Противопожарная автоматика" CHECK VALVE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744796C2 (en) * 2019-08-28 2021-03-15 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Low-pressure valve

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9683667B2 (en) Control valve trim
JP5189403B2 (en) Backflow prevention device
US4638833A (en) Choke valve
EA028497B1 (en) Check valve
RU2697783C1 (en) Automatic check valve of low pressure
RU187550U1 (en) SELF-ACTING LOW PRESSURE CHECK VALVE
US8210500B2 (en) Seat ring
US4069840A (en) Ball check valve
EP3354946B1 (en) Valve
RU2353842C1 (en) Regulator
US11287057B2 (en) Y-globe valve assembly with integrated pressure relief passageway
CA1078703A (en) Valve for controlling liquid flow
US9765603B2 (en) Gas lift valve assemblies and methods of assembling same
US3670766A (en) Poppet and valve assembly
RU2748172C1 (en) Gate valve
RU104658U1 (en) CHECK VALVE
RU201163U1 (en) HIGH PRESSURE CHECK VALVE
RU61828U1 (en) SEMI-HOUSING VALVE LATCH AND VALVE LATCH
CN220060650U (en) One-way valve
CA3097290C (en) Check valve
CN220727212U (en) Pressure control check valve and pipeline system
RU173048U1 (en) SHUT-OFF VALVE VALVE
RU207831U1 (en) Gate valve with cylindrical body
FI89300C (en) OPERATING VALVES FOR THE UNDERSTANDING OF UNDERVATTENSLAEGE
JP6301286B2 (en) Check valve