RU2753079C1 - Shut-off and control valve with variable capacity - Google Patents
Shut-off and control valve with variable capacity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753079C1 RU2753079C1 RU2020129750A RU2020129750A RU2753079C1 RU 2753079 C1 RU2753079 C1 RU 2753079C1 RU 2020129750 A RU2020129750 A RU 2020129750A RU 2020129750 A RU2020129750 A RU 2020129750A RU 2753079 C1 RU2753079 C1 RU 2753079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- plug
- rod
- shut
- sealing ring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
- F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
- F16K3/0209—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor the valve having a particular passage, e.g. provided with a filter, throttle or safety device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
- F16K3/22—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
- F16K3/24—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
- F16K5/04—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having cylindrical surfaces; Packings therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Taps Or Cocks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, а именно к конструкции запорно-регулирующих устройств, используемых в автоматизированных системах управления потоками жидкостей в трубопроводных системах. The invention relates to the field of pipeline valves, in particular to the design of shut-off and control devices used in automated control systems for fluid flows in pipeline systems.
Очень часто предпринимаются попытки использовать в качестве регулирующей арматуры шаровые, запорные по сути, краны. Однако в эксплуатации это выявило следующие недостатки: при неполном открытии крана часто происходит турбулизация потока, возникает кавитация и порождаемый ею сильный шум. Расходная характеристика крана при таком применении сугубо нелинейная и неустойчива, а уплотнения подвергаются в этих условиях эрозии и быстро выходят из строя. Very often, attempts are made to use ball valves, in fact, shut-off valves, as control valves. However, in operation, this revealed the following disadvantages: when the valve is not fully opened, flow turbulization often occurs, cavitation occurs and the strong noise generated by it occurs. The flow characteristic of the crane with such an application is purely non-linear and unstable, and the seals are subject to erosion under these conditions and quickly fail.
Для устранения этих недостатков фирма Naval снабжает свои регулирующие шаровые краны специальными пластинами, устанавливаемыми в отверстие шара-пробки, предназначенное для пропускания рабочей среды. Четкая регулировка возможна даже при высоких перепадах давления, практически без турбулентности и кавитации. Расходная характеристика крана практически линейна [https://www.vexve.com/ru/, дата обращения 07.09.2020].To eliminate these disadvantages, Naval equips its control ball valves with special plates that are installed in the hole of the ball-plug, designed to pass the working medium. Precise regulation is possible even with high pressure drops, with virtually no turbulence or cavitation. The flow characteristic of the crane is almost linear [https://www.vexve.com/ru/, date of treatment 09/07/2020].
Для получения требуемой расходной характеристики ряд фирм использует шары-пробки с некруглым проходным отверстием. Так шаровые краны фирмы Vexve имеют равнопроцентную расходную характеристику – зависимость расхода от угла поворота шпинделя. Это достигается за счет W-образной формы отверстия в шаре-пробке [http://vexve-valve.ru/category/produktsiya/balansirovochnyie-klapani/, дата обращения 07.09.2020].To obtain the required flow characteristics, a number of companies use plug balls with a non-circular bore. So, Vexve ball valves have an equal percentage flow rate - the dependence of the flow rate on the angle of rotation of the spindle. This is achieved due to the W-shaped hole in the ball-plug [http://vexve-valve.ru/category/produktsiya/balansirovochnyie-klapani/, date of treatment 09/07/2020].
Однако, указанные выше конструктивные изменения не устраняют другого крупного недостатка регулирующих шаровых кранов, связанного с хладотекучестью фторопласта, из которого изготавливаются седла крана, и его недостаточной стойкостью к абразивному износу. При частичном открытии крана в течение некоторого отрезка времени его седла контактируют с шаром-пробкой не по всей своей рабочей сферической поверхности. Под действием давления потока шар вдавливается в седло, на котором с течением времени образуется кольцевая «ступенька». При дальнейшем повороте шара эта «ступенька» сминается или срезается кромкой шара, что приводит к постепенному искажению формы рабочей поверхности седел и потере герметичности затвора. Кроме того, при частичном открытии крана его седла находятся под воздействием рабочей среды, в которой неизбежно содержатся твердые частицы. Происходит абразивный износ седел, уменьшающий срок службы крана. По указанным причинам ряд фирм запрещает использование своих запорных шаровых кранов в качестве регулирующих.However, the above design changes do not eliminate another major drawback of control ball valves associated with the cold flow of fluoroplastic, from which the valve seats are made, and its insufficient resistance to abrasive wear. When the valve is partially opened for a certain period of time, its saddles are in contact with the ball-plug not over their entire working spherical surface. Under the action of the flow pressure, the ball is pressed into the seat, on which an annular "step" is formed over time. With further rotation of the ball, this "step" is crushed or cut off by the edge of the ball, which leads to a gradual distortion of the shape of the working surface of the seats and the loss of the seal tightness. In addition, when the valve is partially opened, its seats are under the influence of the working environment, which inevitably contains solid particles. Seats are abraded, reducing valve life. For these reasons, a number of companies prohibit the use of their shut-off ball valves as control valves.
Совмещение функций регулирования и перекрывания потока достигнуто в балансировочных кранах фирм Broen и Danfoss [https://broen.ru/produktsiya/balansirovochnye-klapany/katalog/, дата обращения 07.09.2020], [https://www.danfoss.com/ru-ru/products/valves/dhs/hydronic-balancing-and-control/?sort=default_sort, дата обращения 07.09.2020]. Перекрытие потока осуществляется шаровым краном. В шпиндель крана вмонтирован винтовой механизм, перемещающий шибер. Шибер частично перекрывает цилиндрическое отверстие в шаре-пробке. Поворотом рукоятки крана можно повернуть шар-пробку на 90˚, полностью перекрыв поток, не меняя регулировки крана (положения шибера). Недостатком такой конструкции является консольное закрепление регулирующего шибера. При использовании такого крана в качестве регулирующего в процессе непрерывной работы не исключены вибрации шибера и его заклинивание.The combination of the functions of regulation and flow shut-off was achieved in the balancing cranes of Broen and Danfoss firms [https://broen.ru/produktsiya/balansirovochnye-klapany/katalog/, date of access 09/07/2020], [https://www.danfoss.com/ ru-ru / products / valves / dhs / hydronic-balancing-and-control /? sort = default_sort, date of treatment 09/07/2020]. The flow is shut off with a ball valve. A screw mechanism is mounted in the spindle of the crane, which moves the gate. The gate partially overlaps the cylindrical hole in the ball-plug. By turning the valve handle, you can turn the ball-plug by 90˚, completely shutting off the flow without changing the valve adjustment (gate position). The disadvantage of this design is the cantilever mounting of the regulating gate. When using such a valve as a regulating valve in the process of continuous operation, vibrations of the gate and its jamming are not excluded.
Удачное конструктивное решение запорно-регулирующего шарового крана было предложено ООО «Рар», Россия [http://www.rar.perm.ru/products/kran//, дата обращения 07.09.2020]. В цилиндрическое отверстие шара-пробки вмонтирован дисковый затвор. Шпиндель диска проходит через центральное отверстие в шпинделе шара-пробки. Регулирование потока производится поворотом диска, полное его перекрытие – поворотом шара-пробки на 90˚. Кран снабжен поворотным пневматическим приводом и двойным мальтийским передаточным механизмом. Половина полного угла поворота выходного вала пневмопривода (45˚) затрачивается на поворот шарового затвора, вторая половина – на поворот дискового затвора. Данных о ресурсе таких кранов и их стоимости не приводится. Конструкция привода представляется весьма громоздкой. Недостатком также является снижение пропускной способности из-за сужения прохода для рабочей жидкости, что может приводить и к отказам из-за засорения рабочего канала в процессе эксплуатации.A successful design solution of a shut-off and control ball valve was proposed by Rar LLC, Russia [http://www.rar.perm.ru/products/kran//, access date 09/07/2020]. A butterfly valve is mounted in the cylindrical hole of the ball-plug. The disc spindle passes through the center hole in the ball plug spindle. The flow is regulated by turning the disk, its complete overlap is done by turning the ball-plug by 90˚. The crane is equipped with a rotary pneumatic actuator and a double Maltese gear mechanism. Half of the full angle of rotation of the output shaft of the pneumatic actuator (45˚) is spent on turning the ball valve, the other half - on turning the butterfly valve. Data on the resource of such cranes and their cost are not provided. The drive design seems to be quite cumbersome. The disadvantage is also a decrease in throughput due to a narrowing of the passage for the working fluid, which can lead to failures due to clogging of the working channel during operation.
Также известны конструкции цилиндрических кранов, содержащие корпус с проходным каналом и установленной в нем цилиндрической пробкой и втулкой, в которой выполнены сквозные отверстия, соосные проходному каналу в пробке, а также механизм привода [https://apollo-vostok.ru/products/plug-valve/, дата обращения 04.09.2020] - прототип.Also known are the designs of cylindrical cranes containing a body with a passageway and a cylindrical plug installed in it and a sleeve in which through holes are made coaxial with the passageway in the plug, as well as a drive mechanism [https://apollo-vostok.ru/products/plug -valve /, date of access 09/04/2020] - prototype.
Недостатком крана является ограниченный функционал: кран может только регулировать и запирать поток рабочей жидкости.The disadvantage of the faucet is its limited functionality: the faucet can only regulate and block the flow of working fluid.
Все вышеперечисленные аналоги не обеспечивают выполнения функций регулирования, запирания и настройки пропускной способности в одном устройстве и от одного привода. Поэтому в системах, где необходимо иметь одновременно все эти функции, приходиться ставить несколько устройств каждое со своим приводом (если речь идет о системах с автоматическим управлением), что резко увеличивает стоимость всей системы в целом, поскольку стоимость привода как правило значительно превосходит стоимость самих устройств.All of the above analogs do not provide for the performance of the functions of regulation, locking and adjustment of the throughput in one device and from one drive. Therefore, in systems where it is necessary to have all these functions at the same time, you have to install several devices, each with its own drive (when it comes to systems with automatic control), which dramatically increases the cost of the entire system as a whole, since the cost of the drive usually significantly exceeds the cost of the devices themselves ...
Техническая задача изобретения направлена на расширение функциональных возможностей крана, при сохранении удобства эксплуатации, надежности и долговечности.The technical problem of the invention is aimed at expanding the functionality of the crane, while maintaining ease of use, reliability and durability.
Технический результат направлен на обеспечение в одном устройстве регулирования, запирания и настройки пропускной способности от одного привода.The technical result is aimed at providing in one device for regulating, locking and adjusting the throughput from one drive.
Технический результат достигается тем, что кран запорно-регулирующий с изменяемой пропускной способностью содержит корпус с проходным каналом с запирающим элементом, выполненным в виде поворотного штока, установленного перпендикулярно продольной оси проходного канала и связанного с механизмом привода. При этом нижняя часть поворотного штока выполнена в виде цилиндрической пробки с боковым отверстием для прохода рабочей жидкости, а верхняя часть штока имеет внешнюю резьбу с мелким шагом и установлена в прижиме резьбовом, жёстко соединённым с корпусом и рамкой-кожухом. При этом в верхней части поворотного штока вставлен штифт, внутри корпуса установлено кольцо уплотнительное, поджимаемое прижимом резьбовым, нижнее отверстие корпуса закрыто заглушкой с кольцом уплотнительным. В нижней части корпуса выполнена цилиндрическая проточка. The technical result is achieved by the fact that a shut-off-regulating valve with a variable throughput comprises a housing with a through passage with a locking element made in the form of a rotary rod, mounted perpendicular to the longitudinal axis of the through passage and connected to the drive mechanism. In this case, the lower part of the rotary rod is made in the form of a cylindrical plug with a side hole for the passage of the working fluid, and the upper part of the rod has an external thread with a fine pitch and is installed in a threaded clamp, rigidly connected to the body and frame-casing. At the same time, a pin is inserted in the upper part of the pivot rod, a sealing ring is installed inside the body, pressed by a threaded clamp, the bottom hole of the body is closed with a plug with a sealing ring. A cylindrical groove is made in the lower part of the body.
Обеспечение изменения пропускной способности, регулирования и запирания в одной конструкции от одного привода достигается за счет наличия в центральной части устройства резьбового соединения поворотного штока с прижимом резьбовым, которое при вращении штока обеспечивает его смещение в направлении, перпендикулярном оси крана, и цилиндрической полости – проточки в нижней части корпуса крана, в которую шток заходит по мере уменьшения пропускной способности и уплотнительных колец, установленных в корпусе крана и обеспечивающих герметичность затвора без протечек при запирании. Provision of a change in throughput, regulation and locking in one design from one drive is achieved due to the presence in the central part of the device of a threaded connection of a rotary rod with a threaded clamp, which, when the rod rotates, displaces it in a direction perpendicular to the valve axis, and a cylindrical cavity - a groove in the lower part of the valve body, into which the stem enters as the throughput decreases and O-rings installed in the valve body and ensuring the tightness of the valve without leaks when closing.
Сущность заявляемого устройства поясняется графическими материалам, где на фиг. 1 представлен кран запорно-регулирующий с изменяемой пропускной способностью с одним приводом, изометрический вид, на фиг.2 – разрез в положении «открыто», фиг. 3 – разрез положение «настройка пропускной способности», фиг. 4 - разрез положение «запирание». The essence of the inventive device is illustrated by graphic materials, where Fig. 1 shows a shut-off and control valve with a variable throughput with one actuator, isometric view, FIG. 2 is a section in the "open" position, FIG. 3 - sectional position "setting the throughput", FIG. 4 - section "locking" position.
В корпусе крана 1 установлен поворотный шток 4, нижняя часть которого выполнена в виде цилиндрической пробки (фиг. 2) с боковым отверстием для прохода рабочей жидкости. Верхняя часть поворотного штока 4 имеет внешнюю резьбу с мелким шагом, которая ввинчивается (вывинчивается) в прижим резьбовой 6, соединённый жёстко с корпусом 1 и рамкой-кожухом 2 при помощи винтов 9. Вращение от двигателя 3, закреплённого на рамке-кожухе 2 винтами 11, передается штифтом 5 на поворотный шток 4. Внутри корпуса 1 установлено кольцо уплотнительное 7, поджимаемое прижимом резьбовым 6. Нижнее отверстие корпуса 1 закрыто заглушкой 8 с кольцом уплотнительным 10. Между корпусом и цилиндрической частью поворотного штока в проточке корпуса установлены уплотняющие кольца 12. В нижней части корпуса выполнена цилиндрическая проточка 13, размер которой в корпусе больше цилиндрической части штока.In the
Работа конструкции сводится к следующему.The work of the structure is as follows.
Автоматическая настройка пропускной способности (фиг. 2 - фиг.4) осуществляется за счет перемещения штока 4 посредством двигателя 3, штифта 5 и мелкой резьбы на прижиме резьбовом 6. Отверстие в штоке 4 за счет вращения вала двигателя может занимать любое положение относительно отверстия в корпусе 1, изменяя тем самым пропускную способность крана за счет изменения степени перекрытия проходных отверстий в штоке и корпусе.Automatic adjustment of the throughput (Fig. 2 - Fig. 4) is carried out by moving the
Регулирование. При настроенной пропускной способности крана за счет вращения двигателя 3 осуществляется сколь угодно долго по времени регулирование, которое осуществляется изменением расхода от минимума до максимума для данного настроенного положения пропускной способности за счет поворота штока с отверстием относительно отверстия в корпусе в пределах только от 0 до 180 градусов.Regulation. With the adjusted throughput of the valve due to the rotation of the
Запирание. При необходимости прекратить переток через кран по команде системы управления за счет того же двигателя 3 шток 4 перемещается в крайнее нижнее положение по отношению к корпусу крана, перекрывая рабочее отверстие в штоке (фиг. 4) для этого в нижней части корпуса выполнена цилиндрическая проточка 13. За счет прецизионной пары цилиндрическая часть штока - цилиндрическая часть корпуса образуется лабиринтное уплотнение, которое обеспечивает в крайнем нижнем положении штока отсутствие перетока через кран, т.е. запирание крана в этом положении. Для надежности герметизации затвора и обеспечения герметичности затвора без протечек в корпусе крана установлены уплотнительные кольца 12. Locking. If it is necessary to stop the flow through the valve at the command of the control system, due to the
Таким образом, заявленная конструкция крана обеспечивает в одном устройстве регулирование, запирание и настройку пропускной способности с помощью одного привода.Thus, the claimed design of the crane provides in one device regulation, locking and adjustment of the throughput using one drive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129750A RU2753079C1 (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | Shut-off and control valve with variable capacity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129750A RU2753079C1 (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | Shut-off and control valve with variable capacity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753079C1 true RU2753079C1 (en) | 2021-08-11 |
Family
ID=77349136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020129750A RU2753079C1 (en) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | Shut-off and control valve with variable capacity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753079C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1430655A1 (en) * | 1986-08-08 | 1988-10-15 | Центр Методологии Изобретательства | Gate |
RU169330U1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-03-15 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | LATCH |
CO2018013381A1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-01-18 | Penuela Melo Felix Vicente | Anti-Fraud Gate Valve |
-
2020
- 2020-09-09 RU RU2020129750A patent/RU2753079C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1430655A1 (en) * | 1986-08-08 | 1988-10-15 | Центр Методологии Изобретательства | Gate |
RU169330U1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-03-15 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | LATCH |
CO2018013381A1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-01-18 | Penuela Melo Felix Vicente | Anti-Fraud Gate Valve |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
https://apollo-vostok.ru/products/plug-valve/, 2017. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5524863A (en) | Quarter turn rotatable flow control valve | |
US3191906A (en) | Flow control valve with a v-shaped opening | |
US4657222A (en) | Valve | |
US3767164A (en) | Throttle-shutoff valve | |
US7028985B2 (en) | Inline control valve with rack and pinion movement | |
US4634093A (en) | Mounting means for valve disc | |
US4550742A (en) | Variable tensioning system for shear seal valves | |
US5004005A (en) | Combination valve | |
US3532321A (en) | Twin seal butterfly valve | |
US5082239A (en) | Radial flow valve assembly | |
US7017608B2 (en) | Balanced globe valve | |
US3398763A (en) | Ball valve | |
US5050633A (en) | Fluid valve | |
RU2753079C1 (en) | Shut-off and control valve with variable capacity | |
US4895342A (en) | Radial flow valve assembly | |
US3697042A (en) | Dual action butterfly valve | |
CN107532728B (en) | Adjustable trunnion valve and related methods | |
US20070277892A1 (en) | Mixing value and mixing device | |
US2819035A (en) | High-pressure valve assembly | |
WO2004076896A1 (en) | Ball valve assembly | |
JPH03157571A (en) | Ball stop cock | |
US5078177A (en) | Pop-type relief-valve construction | |
WO2010117361A1 (en) | Fluid control valve | |
WO2001036850A1 (en) | Ball valve with non-return valve | |
US20240060575A1 (en) | Flow regulator |