RU2791377C1

RU2791377C1 - Disc shutter

Info

Publication number: RU2791377C1
Application number: RU2022114284A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Кирилл Сергеевич Шлыков; Дмитрий Алексеевич Крутилов; Александр Валентинович Сажин; Илья Алексеевич Иванов; Олег Игоревич Верлока; Артем Алексеевич Лешанов; Леонид Сергеевич Изумрудов; Богдан Дмитриевич Клушин; Иван Александрович Стогов; Илья Игоревич Чубко; Дарья Андреевна Назимова; Алина Андреевна Дудко; Виктор Сергеевич Гаврилов; Иван Алексеевич Овчинников
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2023-03-07

Abstract

FIELD: valve engineering.

SUBSTANCE: invention relates to valve engineering, in particular, to disc shutters used in industrial pipeline valves; it is intended for regulation and blocking of working media of liquids and gases. The disc shutter contains input and output flanges, a case having a saddle with a sealing surface, a shaft installed in the case by means of bearing bushings, perpendicular to the axis of symmetry of its passage hole, with a displacement relatively to the specified axis, a disc installed on the shaft, which is fixed with dowels from rotation on the shaft, a lamella is placed on the disc, an outer face of which has a conical surface, an oil seal, an oil seal cover, a drive. Curved rods bent towards the input flange are placed on a larger side surface of the disc, cut by the axis of the shaft, from a side of the input flange, along part of a circular arc, limited with the axis of the shaft. Curved rods bent towards the output flange are placed on a smaller side surface of the disc, cut by the axis of the shaft, from a side of the output flange, along part of the circular arc, limited with the axis of the shaft. Curved rods bent towards the input flange have a section in the form of isosceles triangles, vertices at equal sides of which are directed towards concavity. Curved rods bent towards the output flange have a section in the form of an ellipse.

EFFECT: proposed design of a disc shutter prevents cavitation effects during regulation of a flow rate of liquid media.

1 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к дисковым затворам, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.The present invention relates to valve building, in particular, to butterfly valves used in industrial pipeline fittings, and is intended for regulating and shutting off working fluids of liquids and gases.

Известен поворотный дисковый затвор с тройным эксцентриситетом, содержащий корпус, в котором размещено седло с уплотнительной поверхностью, приводного вала установленного в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси и поворотный затвор, консольно закрепленный на приводном валу и зафиксированный от проворота шпонками [Патент РФ па ПМ №143023, МПК F16K 1/22, опубл. 10.07.2014, БИ №19].A butterfly valve with triple eccentricity is known, containing a housing in which a seat with a sealing surface is placed, a drive shaft installed in the housing perpendicular to the axis of symmetry of its bore with an offset relative to the specified axis and a rotary valve cantilevered on the drive shaft and fixed from rotation with keys [ RF patent pa PM No. 143023, IPC F16K 1/22, publ. 07/10/2014, BI No. 19].

Недостатками данного затвора является возникновение кавитации.The disadvantages of this shutter is the occurrence of cavitation.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дисковый затвор содержащий входной и выходной фланцы, корпус, имеющий седло с уплотнительной поверхностью, вал, установленный в корпусе посредством подшипниковых втулок, перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленный на вал диск, который зафиксирован на валу от проворота шпонками, на диске размещена ламель, внешняя грань которой имеет конусную поверхность, сальник, крышку сальника, привод. На большей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны входного фланца, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону входного фланца, а на меньшей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны выходного фланца, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону выходного фланца [Патент РФ №2770335, МПК F16K 1/16; F16K 1/18; F16K 47/02].Closest to the proposed invention is a butterfly valve containing inlet and outlet flanges, a housing having a seat with a sealing surface, a shaft mounted in the housing by means of bearing bushings, perpendicular to the symmetry axis of its through hole with an offset relative to the specified axis, a disk mounted on the shaft, which is fixed on the shaft from rotation with keys, on the disk there is a lamella, the outer edge of which has a conical surface, an oil seal, an oil seal cover, a drive. On the larger side surface of the disk, cut off by the shaft axis, from the side of the input flange, curved rods bent towards the input flange are placed along the part of the arc of a circle bounded by the shaft axis, and on the smaller side surface of the disk, cut off by the shaft axis, from the output flange side, installed on the part of the arc of a circle, limited by the axis of the shaft, curvilinear rods bent towards the output flange [RF Patent No. 2770335, IPC F16K 1/16; F16K 1/18; F16K 47/02].

Недостатками данного клапана являются возникновение кавитации.The disadvantages of this valve are the occurrence of cavitation.

Задачей данного изобретения является создание дискового затвора, предотвращающего возникновение кавитации.The objective of this invention is to create a butterfly valve that prevents the occurrence of cavitation.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается дисковый затвор, содержащий входной и выходной фланцы, корпус, имеющий седло с уплотнительной поверхностью, вал, установленный в корпусе посредством подшипниковых втулок, перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси, установленный на вал диск, который зафиксирован на валу от проворота шпонками, на диске размещена ламель, внешняя грань которой имеет конусную поверхность, сальник, крышку сальника, привод, на большей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны входного фланца, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону входного фланца, а на меньшей боковой поверхности диска, отсекаемой осью вала, со стороны выходного фланца, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни, загнутые в сторону выходного фланца,This task is achieved by the fact that a butterfly valve is proposed, containing inlet and outlet flanges, a housing having a seat with a sealing surface, a shaft mounted in the housing by means of bearing bushings, perpendicular to the symmetry axis of its through hole with an offset relative to the specified axis, a disk mounted on the shaft, which is fixed on the shaft against rotation with keys, a lamella is placed on the disk, the outer face of which has a conical surface, an oil seal, a stuffing box cover, a drive, on the larger side surface of the disk, cut off by the shaft axis, from the side of the input flange, are placed along the part of the arc of a circle bounded by the axis shaft, curved rods bent towards the input flange, and on the smaller side surface of the disk, cut off by the shaft axis, from the side of the output flange, curved rods bent towards the output flange are installed along the part of the arc of a circle bounded by the shaft axis,

Отличительными конструктивными особенностями предлагаемого изобретения является то, что криволинейные стержни, загнутые в сторону входного фланца, имеют в сечении форму равнобедренных треугольников, вершины при равных сторонах которых направлены в сторону вогнутости, а криволинейные стержни, загнутые в сторону выходного фланца, имеют в сечении эллиптическую форму.Distinctive design features of the proposed invention is that the curved rods, bent towards the input flange, have the shape of isosceles triangles in cross section, the vertices of which are equal sides directed towards concavity, and the curved rods, bent towards the output flange, have an elliptical shape in cross section. .

На фиг. 1 изображена схема дискового затвора.In FIG. 1 shows a diagram of a disk valve.

На фиг. 2 показан вид слева.In FIG. 2 shows a left side view.

На фиг. 3 представлен диск с криволинейными стержнями (вид сверху).In FIG. 3 shows a disk with curved rods (top view).

На фиг. 4 изображен диск со стороны входного фланца (вид А).In FIG. 4 shows the disk from the side of the inlet flange (view A).

На фиг. 5 и фиг. 6 показаны сечения криволинейных стержней 13 и 14 соответственно.In FIG. 5 and FIG. 6 shows sections of curved rods 13 and 14, respectively.

Дисковый затвор содержит входной 1 и выходной 2 фланцы, корпус 3, имеющий седло 4 с уплотнительной поверхностью 5, вал 6, установленный в корпусе 3 посредством подшипниковых втулок 7, перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия со смещением относительно указанной оси.The butterfly valve contains inlet 1 and outlet 2 flanges, body 3 having seat 4 with sealing surface 5, shaft 6 mounted in body 3 by means of bearing bushings 7, perpendicular to the axis of symmetry of its through hole with an offset relative to the specified axis.

На вал 6 установлен диск 8, который зафиксирован на валу 6 от проворота шпонками. На диске 8 размещена ламель 9, внешняя грань которой имеет конусную поверхность. Для уплотнения вала 6 в корпусе 3 установлен сальник 10, снабженный крышкой сальника 11. Поворот вала 6 с диском 8 осуществляется от привода 12.A disk 8 is installed on the shaft 6, which is fixed on the shaft 6 from rotation with keys. On disk 8 there is a lamella 9, the outer edge of which has a conical surface. To seal the shaft 6 in the housing 3, an stuffing box 10 is installed, equipped with a stuffing box cover 11. The rotation of the shaft 6 with the disk 8 is carried out from the drive 12.

На большей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны входного фланца 1, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала 6, криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1. На меньшей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны выходного фланца 2, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала 6, криволинейные стержни 14, загнутые в сторону выходного фланца 2.On the larger side surface of the disk 8, cut off by the axis of the shaft 6, from the side of the input flange 1, placed along the part of the arc of a circle bounded by the axis of the shaft 6, curvilinear rods 13 bent towards the input flange 1. On the smaller side surface of the disk 8, cut off by the axis of the shaft 6, from the side of the outlet flange 2, curvilinear rods 14 are installed along the part of the arc of a circle bounded by the axis of the shaft 6, bent towards the outlet flange 2.

Для предотвращения возникновения кавитации криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1, имеют в сечении форму равнобедренных треугольников, вершины при равных сторонах которых направлены в сторону вогнутости криволинейных стержней 13. Криволинейные стержни 14 загнуты в сторону выходного фланца 2 и имеют в сечении эллиптическую форму.To prevent the occurrence of cavitation, the curved rods 13, bent towards the inlet flange 1, have the shape of isosceles triangles in cross section, the vertices of which, with equal sides, are directed towards the concavity of the curvilinear rods 13. The curved rods 14 are bent towards the outlet flange 2 and have an elliptical shape in cross section .

Дисковый затвор работает следующим образом.The disk shutter works as follows.

В полностью отрытом положении плоскость диска 8 параллельна продольному сечению трубопровода. Жидкость протекает через дисковый затвор, обтекая диск 8 с обеих сторон.In the fully open position, the plane of the disc 8 is parallel to the longitudinal section of the pipeline. The fluid flows through the butterfly valve, flowing around the disk 8 on both sides.

Закрытие дискового затвора осуществляется при помощи привода 12, вращение с которого передается на вал 6 с диском 8. В полностью закрытом положении плоскость диска 8 перпендикулярна потоку. Боковая поверхность диска 8 касается поверхности седла 4. Наличие ламели 9 с конусной поверхностью на внешней грани позволяет обеспечить герметичность дискового затвора в закрытом положении.Closing of the butterfly valve is carried out using the drive 12, the rotation of which is transmitted to the shaft 6 with the disc 8. In the fully closed position, the plane of the disc 8 is perpendicular to the flow. The lateral surface of the disk 8 touches the surface of the seat 4. The presence of a lamella 9 with a conical surface on the outer edge makes it possible to ensure the tightness of the disk valve in the closed position.

В процессе открытия дискового затвора (при повороте диска 8) происходит угловой поворот вала 6 с диском 8, при котором поток проходит через образованные отверстия между диском 8 и седлом 4.In the process of opening the butterfly valve (when the disk 8 is rotated), the shaft 6 rotates with the disk 8, in which the flow passes through the holes formed between the disk 8 and the seat 4.

С целью предотвращения кавитации, при открытии дискового затвора (когда скорости течения жидкости максимальны, а давление в жидкости может опуститься до давления насыщенного пара, что способствует возникновению кавитации) на большей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны входного фланца 1, размещены по части дуги окружности, ограниченной осью вала, криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1. Взаимодействуя со стержнями 13 поток разделяется на отдельные струи, при этом происходит диссипация энергии потока и снижение градиента давлений, что способствует предотвращению кавитации. Загиб криволинейных стержней 13 в сторону входного фланца 1 позволяет диску 8 поворачиваться между закрытым и открытым положениями дискового затвора, не задевая за седло 4 и другие внутренние элементы дискового затвора. Кроме того, криволинейная форма стержней 13 и 14 позволяет наиболее эффективно разделять поток на струи на всем протяжении процесса поворота диска 8 при не значительном повышении гидравлического сопротивления в открытом положении.In order to prevent cavitation, when opening a butterfly valve (when the liquid flow rates are maximum, and the pressure in the liquid can drop to saturated vapor pressure, which contributes to cavitation) on the larger side surface of the disk 8, cut off by the axis of the shaft 6, from the inlet flange 1, placed along the part of the arc of a circle bounded by the axis of the shaft, curvilinear rods 13, bent towards the inlet flange 1. Interacting with the rods 13, the flow is divided into separate jets, while dissipating the energy of the flow and reducing the pressure gradient, which helps prevent cavitation. The bending of the curved rods 13 towards the inlet flange 1 allows the disk 8 to rotate between the closed and open positions of the butterfly valve without touching the seat 4 and other internal elements of the butterfly valve. In addition, the curvilinear shape of the rods 13 and 14 allows the most efficient separation of the flow into jets throughout the process of turning the disk 8 with a slight increase in hydraulic resistance in the open position.

Для этих же целей на меньшей боковой поверхности диска 8, отсекаемой осью вала 6, со стороны выходного фланца 2, установлены по части дуги окружности, ограниченной осью вала 6, криволинейные стержни 14, загнутые в сторону выходного фланца 2 (в сторону, противоположную криволинейным стержням 13).For the same purposes, on the smaller side surface of the disk 8, cut off by the axis of the shaft 6, from the side of the output flange 2, curvilinear rods 14 are installed along the part of the arc of a circle bounded by the axis of the shaft 6, bent towards the output flange 2 (in the direction opposite to the curvilinear rods 13).

Расположение криволинейных стержней 13 и 14 на обеих сторонах диска 8 по частям дуг окружностей, получаемых разделением его поверхности валом 6, способствует их равномерному распределению по образованному проходному сечению при открытых положениях дискового затвора, что эффективно предотвращает возникновение кавитации во всем диапазоне углов поворота диска 8.The location of the curved rods 13 and 14 on both sides of the disk 8 in parts of the arcs of circles obtained by dividing its surface by the shaft 6 contributes to their uniform distribution over the formed passage section with the open positions of the disk valve, which effectively prevents the occurrence of cavitation in the entire range of rotation angles of the disk 8.

Благодаря тому, что криволинейные стержни 13, загнутые в сторону входного фланца 1, имеют в сечении форму равнобедренных треугольников, вершины при равных сторонах которых направлены в сторону вогнутости криволинейных стержней 13 удается наиболее эффективно разделить поток на струи. Взаимодействие с потоком вершин при равных сторонах в сечении криволинейных стержней 13 разрезает поток, а за стержнями создает зоны с интенсивной турбулизацией. Это приводит к рассеиванию энергии струи и плавному снижению падения давления.Due to the fact that the curved rods 13, bent towards the inlet flange 1, have the shape of isosceles triangles in cross section, the vertices with equal sides of which are directed towards the concavity of the curvilinear rods 13, it is possible to most effectively divide the flow into jets. Interaction with the flow of the vertices with equal sides in the cross section of the curvilinear rods 13 cuts the flow, and behind the rods creates zones with intense turbulence. This leads to dissipation of the energy of the jet and a smooth decrease in the pressure drop.

За счет того, что криволинейные стержни 14, загнутые в сторону выходного фланца 2, имеют в сечении эллиптическую форму, обеспечивается их обтекание с менее интенсивным вихреобразованием по сравнению с обтеканием криволинейных стержней 13.Due to the fact that the curvilinear rods 14, bent towards the outlet flange 2, have an elliptical shape in cross section, they are flowed around with less intense vortex formation compared to the flow around the curvilinear rods 13.

Далее, разделенные на струи с разной структурой и степенью турбулизации, потоки взаимодействуют, что приводит к еще большему рассеиванию энергии, и, как следствие, снижению кавитации.Further, divided into jets with different structure and degree of turbulence, the flows interact, which leads to even greater energy dissipation, and, as a result, to a decrease in cavitation.

Предлагаемая конструкция дискового затвора предотвращает возникновение кавитационных эффектов в процессе регулирования расхода жидких сред.The proposed design of the butterfly valve prevents the occurrence of cavitation effects in the process of regulating the flow of liquid media.

Claims

Butterfly valve containing inlet and outlet flanges, a housing having a seat with a sealing surface, a shaft mounted in the housing by means of bearing bushings, perpendicular to the axis of symmetry of its through hole with an offset relative to the specified axis, a disk mounted on the shaft, which is fixed on the shaft from rotation with keys , a lamella is placed on the disk, the outer face of which has a conical surface, an oil seal, a stuffing box cover, a drive; side of the input flange, and on the smaller side surface of the disk, cut off by the shaft axis, from the side of the output flange, curvilinear rods bent towards the output flange are installed along the part of the arc of a circle bounded by the shaft axis, characterized in that the curvilinear rods bent towards the input flange, have the shape of isosceles triangles in cross section olnikov, the tops of which, with equal sides, are directed towards the concavity, and the curvilinear rods, bent towards the outlet flange, have an elliptical shape in cross section.