RU2828811C1

RU2828811C1 - Check valve

Info

Publication number: RU2828811C1
Application number: RU2024106764A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Горин; Айжан Фанилевна Плечева; Наталья Сергеевна Млынаржевская; Анатолий Иванович Каширин; Юлия Николаевна Каплина
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева"
Filing date: 2024-03-12
Publication date: 2024-10-21

Abstract

FIELD: valves.

SUBSTANCE: invention relates to check valves used in systems for pressurization of tanks through reduction gears and check valves, which are required for stable process at different flow rates, without oscillations of working medium and required tightness in closed position. Essence of the invention consists in the fact that in the check valve body there is a gate with a fluoroplastic seal on the plate, and the friction damper is installed in the guide hole of the thrust protrusion of the housing and consists of two fluoroplastic rings, having on one side conical surfaces with slots and separated from each other by a tube with a length of not less than the diameter of the rod, ends of which have conical surfaces in contact with conical surfaces of fluoroplastic rings and pressing them to the rod from the force of a spring installed and pressed by a tuning nut screwed into the housing. Installation of two fluoroplastic rings at a certain distance reduces the distortion of the stem in the guide hole of the thrust projection of the body and improves tightness of the valve.

EFFECT: all this made it possible to obtain a valve, which is structurally simple, with a stable characteristic, which operates in a wide range of pressures of the working medium at different flow rates, without oscillations of the working medium and the required tightness in the closed position.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обратным клапанам, используемым в системах наддува емкостей через редукторы и обратные клапаны, к которым предъявлены требования стабильного процесса при разных расходах без колебаний рабочего тела и повышенной герметичности для сохранения газа в ресивере.The invention relates to check valves used in pressurization systems of tanks through reducers and check valves, to which the requirements of a stable process at different flow rates without fluctuations of the working fluid and increased tightness for preserving gas in the receiver are imposed.

Обратный клапан предназначен для защиты системы наддува от пульсаций давления рабочего газа и для сохранения газа в ресивере.The check valve is designed to protect the supercharging system from pressure pulsations of the working gas and to keep the gas in the receiver.

Известен клапан обратный [SU №2744620, МПК F16K 15/04, опуб. 28.09.2021], содержащий корпус с седлом, входным и выходным отверстиями и основной камерой между ними, взаимодействующий с седлом запорный элемент, установленный в камере с минимальным радиальным зазором с направляющими дорожками - каналами, образованными в корпусе. Запорный элемент выполнен в виде диска, прижимаемого к седлу введенным в корпус со стороны выходного отверстия и поджатого пружиной штоком со сферической поверхностью на рабочем конце, взаимодействующим с торцем запорного органа - диска сферической выемкой. Седлом служит установленная во входном отверстии фторопластовая втулка, имеющая по торцу, обращенному к диску, профилированную поверхность, контактирующую с установленной на торце диска резиновой накладкой.A check valve is known [SU No. 2744620, IPC F16K 15/04, published 09/28/2021], comprising a housing with a seat, inlet and outlet openings and a main chamber between them, a shut-off element interacting with the seat, installed in the chamber with a minimum radial clearance with guide tracks - channels formed in the housing. The shut-off element is made in the form of a disk pressed against the seat by a rod inserted into the housing from the outlet side and pressed by a spring with a spherical surface at the working end, interacting with the end of the shut-off element - the disk with a spherical recess. The seat is a fluoroplastic sleeve installed in the inlet opening, having a profiled surface along the end facing the disk, contacting with a rubber pad installed on the end of the disk.

Недостатками известного клапана обратного, взятого за аналог являются:The disadvantages of the well-known check valve, taken as an analogue, are:

- запорный элемент в виде диска является источником колебаний, влияющий на работу системы наддува;- the shut-off element in the form of a disk is a source of vibrations that affects the operation of the supercharging system;

- установленная на торце диска резиновая накладка ограничивает эксплуатацию клапана с агрессивными рабочая средами, например, с парами окислителя в вытеснительной системе подачи;- a rubber pad installed on the end of the disk limits the operation of the valve with aggressive working environments, for example, with oxidizer vapors in a displacement feed system;

- применение неметаллического уплотнения требует определенной величины минимального усилия поджатая уплотнения к седлу, для получения необходимой герметичности обратного клапана в закрытом положении при минимальных давлениях.- the use of a non-metallic seal requires a certain amount of minimum force to press the seal against the seat to achieve the required tightness of the check valve in the closed position at minimum pressures.

Известен обратный клапан (см. патент №2805268), у которого седло стало подвижным, а запорный орган жестко соединен с корпусом. Седло выполнено на торце штока, имеющем осевое сквозное отверстие для прохода рабочего тела, и шток в средней своей части герметично соединен со свободным концом сильфона при помощи диска. Диск наружной поверхностью герметично соединен с сильфоном и в центральной части со штоком, второй конец сильфона приварен к корпусу. В полости сильфона установлена пружина между выходной крышкой и концом штока, а на входе на подвижном штоке установлен демпфер трения для гашения колебаний.A check valve is known (see patent No. 2805268), in which the seat has become movable, and the shut-off element is rigidly connected to the body. The seat is made on the end of the rod, which has an axial through hole for the passage of the working fluid, and the rod in its middle part is hermetically connected to the free end of the bellows by means of a disk. The disk is hermetically connected with the bellows with its outer surface and in the central part with the rod, the second end of the bellows is welded to the body. A spring is installed in the bellows cavity between the outlet cover and the end of the rod, and a friction damper is installed at the inlet on the movable rod to dampen vibrations.

Недостатком клапана обратного взятого за прототип является то, что установка демпфера на шток с отверстием для прохода рабочего тела ограничивает применение этого обратного клапана для больших походных сечений и высоких давлений рабочего тела из-за увеличения габаритов и соответственно веса клапана и применения сильфона.The disadvantage of the check valve taken as a prototype is that the installation of a damper on a stem with an opening for the passage of the working fluid limits the use of this check valve for large cross-sections and high pressures of the working fluid due to the increase in dimensions and, accordingly, the weight of the valve and the use of a bellows.

Известен клапан обратный (см. книгу Г.Б. Синярев, М.В. Добровольский «Жидкостные ракетные двигатели», Государственное издательство оборонной промышленности, Москва, 1955, стр. 440, Фиг. 176), взятый за прототип изобретения, и состоящий из: корпуса с опорным выступом, входного и выходного штуцеров, запорного органа - тарелки со штоком, пружины. Упорный выступ соединен с корпусом перемычкой с отверстиями для прохода рабочего тела и имеет сквозное осевое направляющее отверстие для штока запорного органа, поджатого тарелкой клапана к седлу, установленного во входной штуцер.A check valve is known (see the book by G.B. Sinyarev, M.V. Dobrovolsky "Liquid Rocket Engines", State Publishing House of the Defense Industry, Moscow, 1955, p. 440, Fig. 176), taken as a prototype of the invention, and consisting of: a housing with a support projection, inlet and outlet nozzles, a shut-off element - a plate with a rod, a spring. The thrust projection is connected to the housing by a jumper with holes for the passage of the working fluid and has a through axial guide hole for the rod of the shut-off element, pressed by the valve plate to the seat, installed in the inlet nozzle.

Этот клапан прост в изготовлении, но недостатком этого обратного клапана является:This valve is easy to manufacture, but the disadvantage of this check valve is:

- высокая не герметичность в закрытом положении из-за применения посадки тарелки клапана на седло «металл-по-металлу»;- high leakage in the closed position due to the use of a metal-on-metal valve seat;

- при уменьшении расхода при наддуве системы обратный клапан становится источником колебаний рабочего тела.- when the flow rate decreases during system boost, the check valve becomes a source of vibrations of the working fluid.

Задача заявляемого изобретения - минимально изменить конструкцию прототипа без увеличения габаритов клапана для работы в системе наддува без пульсаций давления рабочего газа и для сохранения газа в ресивере, то есть сущность изобретения состоит в том, чтобы обратный клапан не являлся источником колебаний при минимальных расходах рабочего тела, был стабильным по герметичности при высоких давлениях рабочего тела.The objective of the claimed invention is to minimally change the design of the prototype without increasing the dimensions of the valve for operation in a supercharging system without pulsations of the working gas pressure and for preserving the gas in the receiver, that is, the essence of the invention is that the check valve is not a source of oscillations at minimum flow rates of the working fluid, and is stable in terms of tightness at high pressures of the working fluid.

Для этого в обратном клапане для получения герметичности при высоких давлениях рабочего тела на тарели затвора установлено уплотнительное кольцо из фторопласта - 4 с радиальным зазором с обеих сторон от седла 0,2-0,3 мм. Посадка тарели на седло с такими зазорами требует точности изготовления деталей и подвижных узлов, поэтому необходимый демпфер трения для гашения колебаний не должен влиять на положение тарели относительно седла и иметь минимальные габариты. Для этого демпфер трения в предлагаемом клапане установлен в направляющем отверстии упорного выступа между стенкой корпуса и проходящим через отверстие штоком запорного органа и крепится настроечной гайкой, ввернутой на выходе из отверстия. Демпфер трения включает: два одинаковых фторопластовых кольца, металлической трубки, пружинки. Фторопластовые кольца имеют с одной стороны коническую поверхность с пазами на ней. Фторопластовые кольца установлены в направляющем отверстии зеркально и разделены друг от друга металлической трубкой длиной не меньше, чем диаметр штока, концы которой имеют конические поверхности, контактирующие с коническими поверхностями фторопластовых колец и прижимающие их к штоку, проходящему в их отверстиях, от усилия установленной пружины с опорой на фторопластовое кольцо и сжатой, ввернутой в корпус регулировочной гайкой, которая удерживает начинку демпфера в направляющем отверстии упорного выступа корпуса. Установка двух фторопластовых колец на определенном расстоянии друг от друга уменьшает перекос штока при перемещениях в направляющем отверстии упорного выступа корпуса и улучшает герметичность при посадке фторопластовой поверхности уплотнения на седло. Для улучшения центрирования крышки с седлом на корпусе имеются выступы длиной, не превышающей конструктивную необходимость.For this purpose, a sealing ring made of fluoroplastic - 4 with a radial clearance of 0.2-0.3 mm on both sides of the seat is installed on the check valve to ensure tightness at high pressures of the working fluid. Fitting the plate to the seat with such clearances requires precision manufacturing of parts and moving units, therefore the required friction damper for damping vibrations should not affect the position of the plate relative to the seat and have minimum dimensions. For this purpose, the friction damper in the proposed valve is installed in the guide hole of the thrust projection between the body wall and the stem of the shut-off element passing through the hole and is secured with an adjustment nut screwed in at the outlet of the hole. The friction damper includes: two identical fluoroplastic rings, a metal tube, and a spring. The fluoroplastic rings have a conical surface with grooves on one side. The fluoroplastic rings are installed in the guide hole in a mirror image and separated from each other by a metal tube no less long than the rod diameter, the ends of which have conical surfaces that contact the conical surfaces of the fluoroplastic rings and press them against the rod passing through their holes, from the force of the installed spring with support on the fluoroplastic ring and a compressed adjusting nut screwed into the body, which holds the damper filling in the guide hole of the thrust projection of the body. Installing two fluoroplastic rings at a certain distance from each other reduces the skew of the rod during movements in the guide hole of the thrust projection of the body and improves the tightness when the fluoroplastic surface of the seal is seated on the seat. To improve the centering of the cover with the seat on the body, there are projections of a length not exceeding the design necessity.

Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1, где представлен общий вид обратного клапана.The essence of the invention is explained by the drawing Fig. 1, which shows a general view of the check valve.

Обратный клапан, содержит корпус 1 с опорным выступом и отверстиями на перемычке 2, запорный орган-клапан с тарелью 3 на штоке 4, установленном в направляющем отверстии опорного выступа 2 и поджатого к седлу 5 на входной крышке со штуцером 6, пружиной 7, демпфер, установленный также в направляющем отверстии опорного выступа 2 и состоящий из двух фторопластовых колец диаметром 8 см.The check valve comprises a body 1 with a support projection and openings on a jumper 2, a shut-off valve with a plate 3 on a stem 4 installed in a guide opening of the support projection 2 and pressed against a seat 5 on an inlet cover with a nipple 6, a spring 7, a damper also installed in a guide opening of the support projection 2 and consisting of two fluoroplastic rings with a diameter of 8 cm.

С одной стороны, коническими поверхностями с пазами 9, металлической трубки 10 длиной не меньше, чем диаметр штока с коническими поверхностями на концах 11, которые контактируют с коническими поверхностями фторопластовых колец 8 и поджимают их к штоку 4 под действием усилия пружины 12, которая сжата ввернутой регулировочной гайкой 13 в резьбу корпуса под перемычкой опорного выступа 2.On the one hand, by conical surfaces with grooves 9, a metal tube 10 of a length not less than the diameter of the rod with conical surfaces at the ends 11, which contact the conical surfaces of the fluoroplastic rings 8 and press them to the rod 4 under the action of the force of the spring 12, which is compressed by the screwed adjusting nut 13 into the thread of the body under the bridge of the support projection 2.

На выходе из корпуса 1 установлен фильтр 14 и крышка с выходным штуцером 15. Установка демпфера с двумя фторопластовыми кольцами 8 на расстоянии равном не менее одного диаметра штока 4 и установка крышки 6 на направляющих 16 корпуса 1 для центрирования входной крышки направлено на обеспечение герметичности тарели 3 клапана при посадке на седло 5. При открытии при максимальных расходах рабочего тела тарель 3 перемещается до опорного выступа 2, сжимая пружину 7.At the outlet of the housing 1, a filter 14 and a cover with an outlet nipple 15 are installed. The installation of a damper with two fluoroplastic rings 8 at a distance equal to at least one diameter of the rod 4 and the installation of the cover 6 on the guides 16 of the housing 1 for centering the inlet cover is aimed at ensuring the tightness of the valve plate 3 when seated on the seat 5. When opening at maximum flow rates of the working fluid, the plate 3 moves to the support projection 2, compressing the spring 7.

Таким образом, конструкция клапана обратного обеспечивает надежность работы без колебаний запорного органа клапана при минимальных расходах и повышает герметичность при высоких давлениях рабочего тела.Thus, the design of the check valve ensures reliable operation without oscillations of the valve shut-off element at minimal flow rates and increases tightness at high pressures of the working fluid.

Claims

A check valve comprising a housing with a support projection and openings on a jumper, a plate on a stem, a spring, a seat, an inlet and outlet covers with fittings, respectively, for the inlet and outlet, characterized in that the seat is made on the inlet cover mounted on the guide projections of the housing, and the stem passes through an adjustable friction damper mounted in the guide opening of the support projection and consisting of two fluoroplastic rings having conical surfaces with grooves on one side, mounted in a mirror image and separated from each other by a metal tube no less long than the diameter of the stem, the conical ends of which press the conical projections of the fluoroplastic rings to the stem by the force of a spring mounted between the fluoroplastic ring and an adjusting nut screwed into the thread of the housing.