RU2702017C1

RU2702017C1 - Shutoff-control valve

Info

Publication number: RU2702017C1
Application number: RU2019105175A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Анна Борисовна Капранова; Александр Михайлович Мельцер; Дмитрий Викторович Воронин; Сергей Владимирович Неклюдов; Егор Михайлович Серов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение РЕГУЛЯТОР" ЗАО "НПО РЕГУЛЯТОР"
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2019-10-03

Abstract

FIELD: reinforcement bars production.

SUBSTANCE: proposed invention relates to valve industry, in particular to control valves of axial flow used in industrial pipeline fittings, and is intended for control and shutdown of fluids and gases working media. Shutoff and control valve, comprising external and internal housings, inlet and outlet pipes with flanges, flow divider made in the form of a perforated hollow cylinder, closed at one end, locking device with translational motion drive in the form of a rack mechanism, the locking device is a cylinder-conical shell contacting in the side parts with the inner housing surface, wherein the conical part is installed on the outlet branch pipe side, and on the inner surface of the shell, in the area of its cylindrical part there are radial partitions connected to the rack mechanism. At the end of the inner housing on the side of the outlet branch pipe there is a conical recess the taper angle of which coincides with the taper angle of the conical part of the shell, on the inner surface of the external housing in the zone of the outlet branch pipe there is an annular recess the outer diameter of which is equal to the maximum diameter of the conical part of the shell, and in outlet branch pipe there are pockets in which blades are installed with possibility of rotation relative to hinges arranged inside pockets and equipped with turning mechanism.

EFFECT: proposed shutoff-control valve has a relatively simple design, prevents leakage of liquid in closed position and reduces cavitation effects.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначена для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.The present invention relates to valve manufacturing, in particular, to axial flow control valves used in industrial pipe fittings, and is intended for regulating and shutting off working fluids of liquids and gases.

Известен регулирующий клапан DN 100-1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf страница 15] содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.Known control valve DN 100-1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf page 15] comprising a housing, inlet and outlet nozzles with flanges, a flow divider made in the form a set of coaxially mounted perforated hollow cylinders, a piston with a drive and a converter of rotational motion into translational, which is a crank mechanism.

Недостатками данного клапана являются утечки жидкости в закрытом положении, возникновение кавитации, разрушающей детали клапана, увеличенные размеры и сложность внутренней полости из-за размещения преобразователя вращательного движения в поступательное кривошипно-шатунного типа, а также сложность конструкции, высокая нагруженность и сопротивление движению запирающего устройства, а также повышенные нагрузки в приводе.The disadvantages of this valve are fluid leakage in the closed position, the occurrence of cavitation, which destroys valve parts, the increased size and complexity of the internal cavity due to the placement of the rotary motion transducer in the translational crank type, as well as the complexity of the design, high load and resistance to movement of the locking device, as well as increased loads in the drive.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный регулирующий клапан [Патент на ПМ РФ №175446, F16K 1/12, 47/34, 3/24, опубл. БИ №34 05.12.2017], содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма. Запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку, коническая часть которой установлена со стороны выходного патрубка, при этом внутренняя поверхность обечайки взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра, который выполнен закрытым с одного торца, а в боковых частях - с поверхностью внутреннего корпуса, причем на внутренней поверхности обечайки, в зоне ее цилиндрической части размещены радиальные перегородки, соединенные с реечным механизмом.Closest to the proposed invention is a direct-flow control valve [Patent for PM of the Russian Federation No. 175446, F16K 1/12, 47/34, 3/24, publ. BI No. 34 05.12.2017], containing the outer and inner bodies, inlet and outlet nozzles with flanges, a flow divider made in the form of a perforated hollow cylinder, a locking device with a translational drive in the form of a rack and pinion mechanism. The locking device is a cylindrical-conical shell, the conical part of which is mounted on the side of the outlet pipe, while the inner surface of the shell interacts with the outer surface of the perforated hollow cylinder, which is closed from one end, and in the side parts with the surface of the inner case, and the inner surface of the shell, in the area of its cylindrical part placed radial partitions connected to the rack and pinion mechanism.

К недостаткам данного клапана следует отнести утечки в закрытом положении и возникновение кавитации, разрушающей детали клапана.The disadvantages of this valve include leaks in the closed position and the occurrence of cavitation, which destroys the valve parts.

Задачей данного изобретения является создание запорно-регулирующего клапана предотвращающего утечки жидкости в закрытом положении и предотвращающего кавитационное разрушение деталей клапана.The objective of the invention is to provide a shut-off and control valve to prevent leakage of fluid in the closed position and to prevent cavitation destruction of valve parts.

Поставленная задача достигается тем, что в запорно-регулирующем клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, закрытого с одного торца, запирающее устройство с приводом поступательного движения в виде реечного механизма, запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку, контактирующую в боковых частях с поверхностью внутреннего корпуса, причем коническая часть установлена со стороны выходного патрубка, а на внутренней поверхности обечайки, в зоне ее цилиндрической части размещены радиальные перегородки, соединенные с реечным механизмом, на торце внутреннего корпуса со стороны выходного патрубка выполнена коническая впадина, угол конусности которой совпадает с углом конусности конической части обечайки, на внутренней поверхности внешнего корпуса в зоне выходного патрубка выполнена кольцевая впадина, внешний диаметр которой равен максимальному диаметру конической части обечайки, а в выходном патрубке выполнены карманы, в которых установлены лопасти с возможностью поворота относительно шарниров, размещенных внутри карманов и снабженных механизмом поворота.The task is achieved by the fact that in the shut-off and control valve containing the outer and inner bodies, inlet and outlet nozzles with flanges, a flow divider made in the form of a perforated hollow cylinder, closed at one end, a locking device with a translational drive in the form of a rack and pinion mechanism , the locking device is a cylindrical-conical shell, in contact in the lateral parts with the surface of the inner housing, and the conical part is installed on the side of the outlet pipe ka, and on the inner surface of the shell, in the area of its cylindrical part, there are radial partitions connected to the rack and pinion, a conical cavity is made on the end of the inner case from the outlet side, the taper angle of which coincides with the conic angle of the conical part of the shell on the inner surface of the outer shell an annular cavity is made in the area of the outlet pipe, the outer diameter of which is equal to the maximum diameter of the conical part of the shell, and pockets are made in the outlet pipe, in which the blades are mounted with the possibility of rotation relative to the hinges placed inside the pockets and equipped with a rotation mechanism.

На фиг. 1 изображена схема запорно-регулирующего клапана в полностью закрытом положении.In FIG. 1 shows a diagram of a check valve in a fully closed position.

На фиг. 2 изображена схема запорно-регулирующего клапана в полностью открытом положении.In FIG. 2 shows a diagram of a check valve in a fully open position.

Запорно-регулирующий клапан содержит внешний корпус 1, входной и выходной патрубки 2 и 3 соответственно, фланцы 4 и 5, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра 6, с отверстиями 7. Запирающее устройство представляет собой цилиндро-коническую обечайку 8, коническая часть которой установлена со стороны выходного патрубка 3. Привод поступательного движения обечайки 8 осуществляется от реечного механизма 9. На внутренней поверхности, в зоне цилиндрической части обечайка 8 снабжена радиальными перегородками 11, соединенными с реечным механизмом 9. Обечайка 8 своей цилиндрической частью взаимодействует с внутренней поверхностью внутреннего корпуса 10.The shut-off and control valve contains an outer casing 1, inlet and outlet pipes 2 and 3, respectively, flanges 4 and 5, a flow divider made in the form of a perforated hollow cylinder 6, with holes 7. The locking device is a cylindrical-conical shell 8, the conical part which is installed on the side of the outlet pipe 3. The translational movement of the shell 8 is carried out from the rack mechanism 9. On the inner surface, in the area of the cylindrical part, the shell 8 is provided with radial partitions 11 connected contact with the rack mechanism 9. The shell 8 with its cylindrical part interacts with the inner surface of the inner housing 10.

С целью предотвращения протечек в открытом положении на торце внутреннего корпуса 10 со стороны выходного патрубка 3 выполнена коническая впадина 12, угол конусности которой совпадает с углом конусности конической части обечайки 8. Это обеспечивает плотный контакт по коническим поверхностям в открытом положении.In order to prevent leaks in the open position on the end of the inner case 10 from the side of the outlet pipe 3, a conical cavity 12 is made, the taper angle of which coincides with the conic angle of the conical part of the shell 8. This ensures tight contact on the conical surfaces in the open position.

Для предотвращения утечек в закрытом положении на внутренней поверхности внешнего корпуса 1 в зоне выходного патрубка 3 выполнена кольцевая впадина 13, внешний диаметр которой равен максимальному диаметру конической части обечайки 8. В этом положении образуется дополнительная герметизирующая плоскость препятствующая протеканию.To prevent leaks in the closed position on the inner surface of the outer casing 1 in the area of the outlet pipe 3, an annular cavity 13 is made, the outer diameter of which is equal to the maximum diameter of the conical part of the shell 8. In this position, an additional sealing plane is formed that prevents leakage.

Для уменьшения кавитации в выходном патрубке 3 выполнены карманы 14, в которых установлены лопасти 15 с возможностью поворота относительно шарниров 16, размещенных внутри карманов 14 и снабженных механизмом поворота 17.To reduce cavitation in the outlet pipe 3 there are pockets 14 in which the blades 15 are mounted with the possibility of rotation relative to the hinges 16 located inside the pockets 14 and provided with a rotation mechanism 17.

Запорно-регулирующий клапан работает следующим образомShut-off valve operates as follows

В полностью открытом положении (крайнее левое положение обечайки 8, при котором открыты все отверстия 7 в перфорированном полом цилиндре 6) жидкость поступает во внутренний объем внешнего корпуса 1 через входной патрубок 2. Далее поток проходит вдоль клапана, обтекая внутренний корпус 10, и направляется к отверстиям 7 перфорированного полого цилиндра 6. Проходя через них, жидкость попадает в выходной патрубок 3.In the fully open position (the extreme left position of the shell 8, in which all openings 7 in the perforated hollow cylinder 6 are open), the fluid enters the inner volume of the outer casing 1 through the inlet pipe 2. Next, the flow passes along the valve, flowing around the inner casing 10, and is directed to the holes 7 of the perforated hollow cylinder 6. Passing through them, the liquid enters the outlet pipe 3.

Благодаря плотному контакту поверхностей конической впадины 12 и конической части обечайки 8 с одинаковыми углами конусности обеспечивается надежная герметизация, предотвращающая при максимальном расходе попадание жидкости внутрь внутреннего корпуса.Due to the tight contact of the surfaces of the conical cavity 12 and the conical part of the shell 8 with the same taper angles, reliable sealing is ensured, which prevents liquid from entering the inner case at maximum flow rate.

Процесс регулирования в данном клапане осуществляется путем перекрытия отверстий 7 перфорированного цилиндра 6 выходным патрубком 3, внутренняя поверхность которого взаимодействует с внешней поверхностью перфорированного полого цилиндра 6 и при перемещении которого открывает (движение влево) или закрывает (движение вправо) отверстия 7. Привод перфорированного цилиндра 6 и обечайки 8 осуществляется от реечного механизма 9.The control process in this valve is carried out by blocking the holes 7 of the perforated cylinder 6 with an outlet pipe 3, the inner surface of which interacts with the outer surface of the perforated hollow cylinder 6 and, when moved, opens (moves to the left) or closes (moves to the right) holes 7. Drive of the perforated cylinder 6 and shell 8 is carried out from the rack mechanism 9.

Закрытие всех отверстий 7 соответствует полностью закрытому клапану (крайнему правому положению перфорированного цилиндра 6, полностью убранному во внутренний объем выходного патрубка 3).Closing all openings 7 corresponds to a fully closed valve (the extreme right position of the perforated cylinder 6, completely removed in the internal volume of the outlet pipe 3).

В этом положении для предотвращения утечек обеспечивается плотный контакт поверхности кольцевой впадина 13 и торца конической части обечайки 8, то есть образуется дополнительная герметизирующая плоскость препятствующая протеканию, причем усилие прижима данных поверхностей формируется от реечного механизма 9.In this position, to prevent leaks, tight contact is made between the surface of the annular cavity 13 and the end of the conical part of the shell 8, that is, an additional sealing plane is formed that prevents leakage, and the clamping force of these surfaces is generated from the rack mechanism 9.

Промежуточные положения перфорированного цилиндра 6 соответствуют частичному перекрытию отверстий 7 (часть отверстий открыта, часть закрыта, то есть находится внутри выходного патрубка 3).The intermediate positions of the perforated cylinder 6 correspond to a partial overlap of the holes 7 (part of the holes is open, part is closed, that is, located inside the outlet pipe 3).

С целью снижения кавитации при течении жидкости лопасти 15, поворачиваясь относительно шарниров 16, выдвигаются из карманов 14. При взаимодействии потока с лопастями происходит его закручивание. При таком режиме течения менее плотные кавитационные пузыри смещаются к центру, где их схлопывание не разрушает детали клапана. Поворот лопастей 15 осуществляется от механизма поворота 17.In order to reduce cavitation during the flow of fluid, the blades 15, turning relative to the hinges 16, are moved out of the pockets 14. When the flow interacts with the blades, it swirls. With this flow regime, less dense cavitation bubbles are displaced toward the center, where their collapse does not destroy valve parts. The rotation of the blades 15 is carried out from the rotation mechanism 17.

Отсутствие в данном клапане контакта боковых поверхностей делителя потока - перфорированного полого цилиндра и запирающего органа - обечайки снижает нагрузки на привод, упрощает конструкцию и повышает надежность клапана.The absence in this valve of contact of the lateral surfaces of the flow divider — the perforated hollow cylinder and the locking body — of the shell reduces the load on the actuator, simplifies the design, and increases the reliability of the valve.

Предлагаемый запорно-регулирующий клапан имеет сравнительно простую конструкцию, предотвращает протекание жидкости в закрытом положении и снижает кавитационные эффекты.The proposed shut-off and control valve has a relatively simple design, prevents the flow of fluid in the closed position and reduces cavitation effects.

Claims

The shut-off and control valve containing the outer and inner housings, inlet and outlet nozzles with flanges, a flow divider made in the form of a perforated hollow cylinder, closed at one end, a locking device with a translational drive in the form of a rack gear, the locking device is a cylinder a conical shell contacting in the lateral parts with the surface of the inner case, the conical part being installed on the side of the outlet pipe, and on the inner surface of the shell, in on its cylindrical part there are radial partitions connected to the rack and pinion mechanism, characterized in that a conical cavity is made on the end of the inner case from the outlet side, the taper angle of which coincides with the conic angle of the conical part of the shell, and on the inner surface of the outer case in the area of the outlet pipe an annular cavity, the outer diameter of which is equal to the maximum diameter of the conical part of the shell, and pockets are made in the outlet pipe, in which blades with the possibility of rotation relative to the hinges placed inside the pockets and equipped with a rotation mechanism.