RU2803152C1

RU2803152C1 - Control valve

Info

Publication number: RU2803152C1
Application number: RU2023104352A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Кирилл Сергеевич Шлыков; Дмитрий Алексеевич Крутилов; Александр Валентинович Сажин; Дарья Андреевна Назимова; Алина Андреевна Дудко; Леонид Сергеевич Изумрудов; Богдан Дмитриевич Клушин; Иван Александрович Стогов; Илья Игоревич Чубко; Иван Алексеевич Овчинников; Ирина Федоровна Белова; Дмитрий Николаевич Тупин; Егор Алексеевич Есин; Александр Михайлович Чаленко
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-09-07

Abstract

FIELD: valve building.

SUBSTANCE: invention relates to axial flow control valves used in industrial pipeline fittings, and is intended to control the flow of liquids and gases. The control valve comprises outer and inner casings, inlet and outlet pipes with flanges, coaxially mounted cylindrical flow dividers and a locking device equipped with a drive, holes in the flow divider are arranged in annular rows, plates are installed on the inner surface of the locking device. The locking device has holes arranged in annular rows, and the distance between the rows of holes is at least twice the diameter of the holes. The plates are made in the form of right-angled triangles installed in the meridional planes of the locking device between the holes, and are attached by a large leg to its inner side surface, and by a smaller leg to its bottom, located from the side of the inner body. A stepped rod is attached to the central part of the bottom, having a middle thinned part, in the zone of which a gear rim is made, contacting with the gear rim of the drive shaft located in its lower part.

EFFECT: proposed design of the control valve allows for a high speed of opening - closing, as well as the speed of flow control.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности, к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования расхода жидкостей и газов.The present invention relates to valve engineering, in particular, to axial flow control valves used in industrial pipeline fittings, and is intended to regulate the flow of liquids and gases.

Известен регулирующий клапан [Патент РФ №2620617, МПК F16K 1/12, F16K 31/52, F16K 47/14, опубл. 29.05.2017, БИ №16], содержащий внешний и внутренний корпусы, 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. Преобразователь вращательного движения в поступательное выполнен в виде установленных в поршне с возможностью поворота эксцентриковых колец - внутреннего и внешнего, причем внешнее вставлено в отверстие в поршне, а внутреннее кольцо соединено с валом привода, на торцевой стенке внутреннего корпуса выполнены квадратные отверстия, размещенные квадратным массивом, причем размеры отверстий уменьшаются от центра массива к периферии. A known control valve [RF Patent No. 2620617, IPC F16K 1/12, F16K 31/52, F16K 47/14, publ. 05.29.2017, BI No. 16], containing outer and inner housings, inlet and outlet pipes with flanges, a flow divider made in the form of a set of coaxially installed perforated hollow cylinders, a piston with a drive and a rotational to linear motion converter. The converter of rotational motion into translational motion is made in the form of eccentric rings installed in the piston with the possibility of rotation - internal and external, and the outer one is inserted into the hole in the piston, and the inner ring is connected to the drive shaft; square holes are made on the end wall of the inner housing, placed in a square array, Moreover, the sizes of the holes decrease from the center of the array to the periphery.

Недостатком данного клапана является длительность процесса перемещения запирающего устройства из начального положения в конечное и наоборот, а также относительно низкая скорость регулирования расхода.The disadvantage of this valve is the duration of the process of moving the locking device from the initial position to the final position and vice versa, as well as the relatively low speed of flow control.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный клапан [Патент РФ №2702026, МПК F16K 1/12, F16K 1/54, опубл. 03.10.2019, БИ №28], содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде перфорированного полого цилиндра, отверстия в котором размещены кольцевыми рядами, запирающее устройство с приводом поступательного движения, запирающее устройство представляет собой обечайку, 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, внешняя поверхность обечайки выполнена в виде двух частей цилиндрической и криволинейной, при этом цилиндрическая часть контактирует с поверхностью внутреннего корпуса, а на криволинейной части выполнены продольные ручьи криволинейного поперечного сечения, продольные оси которых параллельны продольной оси клапана, а ширина и глубина увеличивается к краю обечайки, причем количество ручьев равно числу отверстий в рядах перфорированного полого цилиндра. На внутренней поверхности перфорированного полого цилиндра, между кольцевыми рядами отверстий, установлены кольцевые ряды плоских пластин трапецеидальной формы, наклоненные к оси клапана, причем высота и угол наклона плоских пластин увеличивается в рядах от внутреннего корпуса к выходному патрубку, а количество плоских пластин в рядах равно числу отверстий в рядах перфорированного полого цилиндра.The closest to the proposed invention is a direct-flow valve [RF Patent No. 2702026, IPC F16K 1/12, F16K 1/54, publ. 03.10.2019, BI No. 28], containing outer and inner housings, inlet and outlet pipes with flanges, a flow divider made in the form of a perforated hollow cylinder, the holes in which are located in ring rows, a locking device with a translational motion drive, the locking device is shell, while the inner surface of the shell interacts with the outer surface of the perforated hollow cylinder, which is closed at one end, and in the side parts - with the surface of the inner body, the outer surface of the shell is made in the form of two parts, cylindrical and curved, while the cylindrical part is in contact with the surface of the inner body, and on the curved part there are longitudinal streams of a curved cross section, the longitudinal axes of which are parallel to the longitudinal axis of the valve, and the width and depth increases towards the edge of the shell, and the number of streams is equal to the number of holes in the rows of the perforated hollow cylinder. On the inner surface of the perforated hollow cylinder, between the annular rows of holes, there are ring rows of trapezoidal-shaped flat plates, inclined to the valve axis, and the height and angle of inclination of the flat plates increases in the rows from the inner body to the outlet pipe, and the number of flat plates in the rows is equal to the number holes in the rows of a perforated hollow cylinder.

Техническим результатом данного изобретения является создание регулирующего клапана обеспечивающего высокую скорость открытия-закрытия, а также быстроту регулирования расхода.The technical result of this invention is the creation of a control valve that provides high opening and closing speeds, as well as rapid flow control.

Технический результат достигается тем, что предлагается регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами и, соосно установленные цилиндрические делитель потока и запирающее устройство, соединенное с валом привода, отверстия в делителе потока размещены кольцевыми рядами, на внутренней поверхности запирающего устройства, установлены пластины.The technical result is achieved by the fact that a control valve is proposed, containing outer and inner housings, inlet and outlet pipes with flanges and a coaxially installed cylindrical flow divider and a locking device connected to the drive shaft, the holes in the flow divider are placed in annular rows, on the inner surface of the locking devices, plates installed.

Отличительными конструктивными особенностями предлагаемого регулирующего клапана является то, что в запирающем устройстве выполнены отверстия, размещенные кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами отверстий больше диаметра отверстий, по меньшей мере, в два раза, а пластины выполнены в виде прямоугольных треугольников, установленных в меридиональных плоскостях запирающего устройства между отверстиями и присоединены большим катетом к его внутренней боковой поверхности, меньшим катетом к его днищу, расположенному со стороны внутреннего корпуса, а к центральной части днища прикреплен ступенчатый шток, имеющий среднюю утонченную часть, на которой в плоскости перпендикулярной оси вала привода, выполнен зубчатый венец, контактирующий с зубчатым венцом вала привода, расположенным в нижней его части.Distinctive design features of the proposed control valve are that the locking device has holes arranged in annular rows, and the distances between the rows of holes are at least twice as large as the diameter of the holes, and the plates are made in the form of right-angled triangles installed in the meridional planes of the locking valve. devices between the holes and are connected by a large leg to its inner side surface, a smaller leg to its bottom, located on the side of the inner body, and a stepped rod is attached to the central part of the bottom, having a middle thinned part, on which a gear is made in a plane perpendicular to the axis of the drive shaft a ring in contact with the gear ring of the drive shaft located in its lower part.

На фиг. 1 изображена схема регулирующего клапана.In fig. 1 shows a diagram of a control valve.

На фиг. 2 показана схема взаимодействия зубчатого венца вала привода с зубчатым венцом ступенчатого штока.In fig. Figure 2 shows a diagram of the interaction of the gear ring of the drive shaft with the gear ring of the stepped rod.

Регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний корпусы 2, входной 3 и выходной 4 патрубки с фланцами 5 и 6, соосно установленные цилиндрические делитель потока 7 и запирающее устройство 8, соединенное с валом 9 привода, отверстия 10 в делителе потока 7 размещены кольцевыми рядами, на внутренней поверхности запирающего устройства 8, установлены пластины 11. В запирающем устройстве 8 выполнены отверстия 12, размещенные кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами отверстий 10 и 12 больше диаметра отверстий по меньшей мере в два раза, а пластины 11 выполнены в виде прямоугольных треугольников, установленных в меридиональных плоскостях запирающего устройства 8, между отверстиями 12, и присоединены большим катетом к его внутренней боковой поверхности, а меньшим катетом к его днищу, расположенному со стороны внутреннего корпуса 2. К центральной части днища прикреплен ступенчатый шток 13, имеющий среднюю утонченную часть, на которой в плоскости перпендикулярной оси вала 9 привода, выполнен зубчатый венец, контактирующий с зубчатым венцом вала привода 9, расположенным в нижней его части.The control valve contains outer 1 and inner housings 2, inlet 3 and outlet 4 nozzles with flanges 5 and 6, coaxially installed cylindrical flow divider 7 and a locking device 8 connected to the drive shaft 9, holes 10 in the flow divider 7 are placed in ring rows, on on the inner surface of the locking device 8, plates 11 are installed. In the locking device 8 there are holes 12 arranged in circular rows, and the distances between the rows of holes 10 and 12 are at least twice as large as the diameter of the holes, and the plates 11 are made in the form of right triangles installed in the meridional planes of the locking device 8, between the holes 12, and are connected by a large leg to its inner side surface, and a smaller leg to its bottom, located on the side of the inner body 2. A stepped rod 13 is attached to the central part of the bottom, having a middle thinned part, on in which, in a plane perpendicular to the axis of the drive shaft 9, there is a gear ring in contact with the gear ring of the drive shaft 9, located in its lower part.

Регулирующий клапан работает следующим образом.The control valve works as follows.

При полностью открытом клапане жидкость поступает из трубопровода во входной патрубок 3, обтекает внутренний корпус 2, проходит через открытые (совмещенные) отверстия 10 и 12 и направляется через выпускной патрубок 4 далее в трубопровод.When the valve is fully open, liquid flows from the pipeline into the inlet pipe 3, flows around the inner housing 2, passes through open (aligned) holes 10 and 12 and is directed through the outlet pipe 4 further into the pipeline.

В этом положении запирающее устройство 8 находится в крайнем левом положении при котором все отверстия 10 и 12 полностью открыты.In this position, the locking device 8 is in the extreme left position in which all holes 10 and 12 are completely open.

Для полного закрытия клапана запирающее устройство 8 перемещается в крайнее правое положение, при котором отверстия 12 смещаются относительно отверстий 10, что предотвращает прохождение жидкости через клапан.To completely close the valve, the locking device 8 moves to the extreme right position, in which the holes 12 are displaced relative to the holes 10, which prevents the passage of liquid through the valve.

Регулирование расхода происходит при перемещении запирающего устройства 8. При этом изменяется проходное сечение за счет перекрытия отверстий 10 и 12.Flow control occurs when the locking device 8 is moved. In this case, the flow area changes due to the blocking of holes 10 and 12.

Благодаря тому, что в запирающем устройстве 8 выполнены отверстия 12, размещенные кольцевыми рядами, причем расстояния между рядами отверстий 10 и 12 больше их диаметра по меньшей мере в два раза, удается обеспечить полное открытие и закрытие клапана, при этом перемещение запирающего устройства 8 не превышает расстояния между рядами отверстий 10 и 12, что существенно меньше чем в известных конструкциях осевых регулирующих клапанов. Это позволяет повысить скорость открытия - закрытия клапана, а также быстроту регулирования расхода.Due to the fact that in the locking device 8 there are holes 12 arranged in annular rows, and the distances between the rows of holes 10 and 12 are at least twice their diameter, it is possible to ensure complete opening and closing of the valve, while the movement of the locking device 8 does not exceed the distances between the rows of holes are 10 and 12, which is significantly less than in known designs of axial control valves. This allows you to increase the speed of opening and closing the valve, as well as the speed of flow control.

За счет того, что пластины 11 выполнены в виде прямоугольных треугольников, установленных в меридиональных плоскостях запирающего устройства 8, между отверстиями 12, и присоединены большим катетом к его внутренней боковой поверхности, а меньшим катетом к его днищу, расположенному со стороны внутреннего корпуса 2, повышается жесткость запирающего устройства 8 и предотвращается перекос и заклинивание в процессе работы, что позволяет осуществлять его перемещение с большими, по сравнению с известными осевыми регулирующими клапанами, скоростями. Это также способствует повышению скорости открытия -закрытия клапана, а также быстроты регулирования расхода, что обеспечивает использование предлагаемого регулирующего клапана в качестве антипомпажного.Due to the fact that the plates 11 are made in the form of right triangles, installed in the meridional planes of the locking device 8, between the holes 12, and are connected by a large leg to its inner side surface, and by a smaller leg to its bottom, located on the side of the inner body 2, increases the rigidity of the locking device 8 and prevents skew and jamming during operation, which allows it to move at higher speeds compared to known axial control valves. This also helps to increase the opening and closing speed of the valve, as well as the speed of flow control, which ensures the use of the proposed control valve as an anti-surge valve.

Благодаря тому, что к центральной части днища прикреплен ступенчатый шток 13, имеющий среднюю утонченную часть, на которой в плоскости перпендикулярной оси вала 9 привода, выполнен зубчатый венец, контактирующий с зубчатым венцом вала 9 привода, расположенным в нижней его части, обеспечивается поступательное перемещение запирающего устройства 8 при повороте вала 9 привода. Выполнение штока 13 ступенчатым с утонченной средней частью позволяет обеспечить его центрирование по краям, повышает жесткость, что дает возможность перемещать запирающее устройстве 8 с высокими скоростями.Due to the fact that a stepped rod 13 is attached to the central part of the bottom, having a middle thinned part, on which, in a plane perpendicular to the axis of the drive shaft 9, there is a toothed rim in contact with the gear rim of the drive shaft 9, located in its lower part, ensures translational movement of the locking device 8 when turning the drive shaft 9. Making the rod 13 stepped with a thinned middle part allows it to be centered along the edges, increases rigidity, which makes it possible to move the locking device 8 at high speeds.

Расположение зубчатого венца на средней утонченной части ступенчатого штока 13 в плоскости перпендикулярной оси вала 9 привода обеспечивает компактность и позволяет обеспечить монтаж и демонтаж запирающего устройства 8.The arrangement of the ring gear on the middle thinned part of the stepped rod 13 in a plane perpendicular to the axis of the drive shaft 9 ensures compactness and allows for installation and dismantling of the locking device 8.

Предлагаемая конструкция регулирующего клапана позволяет обеспечить высокую скорость открытия - закрытия, а также быстроту регулирования расхода.The proposed design of the control valve allows for high opening and closing speeds, as well as rapid flow control.

Claims

A control valve containing outer and inner housings, inlet and outlet pipes with flanges, a coaxially installed cylindrical flow divider and a locking device connected to the drive shaft, the holes in the flow divider are arranged in ring rows, plates are installed on the inner surface of the locking device, characterized in that the locking device has holes arranged in circular rows, the distances between the rows of holes being at least twice as large as the diameter of the holes, and the plates are made in the form of right triangles installed in the meridional planes of the locking device between the holes, and are connected by a large leg to its inner side surface, with a smaller leg to its bottom, located on the side of the inner body, and a stepped rod is attached to the central part of the bottom, having a middle thinned part, on which, in a plane perpendicular to the axis of the drive shaft, there is a gear rim in contact with the gear rim of the drive shaft located in its lower part.