RU48608U1

RU48608U1 - CHECK VALVE

Info

Publication number: RU48608U1
Application number: RU2005116126/22U
Authority: RU
Inventors: К.В. Петрочук
Original assignee: Петрочук Константин Владимирович
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Полезная модель относится к области защитной арматуры для трубопроводов, преимущественно большого диаметра, и может быть использована в системах охлаждения энергетических установок как устройство для аварийного перекрытия питающего трубопровода в случае внезапной остановки одного из напорных насосов или разрушения трубопровода перед клапаном. Для гарантированного осуществления такого процесса в заявляемой конструкции обратного клапана уменьшены диаметры штока и втулки, а также диаметры контактных поверхностей устройства для стопорения клапана от поворота в рабочем режиме, что привело к уменьшению крутящего момента, возникающего от сил трения на контактных поверхностях устройства для стопорения. Кроме этого, улучшенная конфигурация внутренней поверхности корпуса обратного клапана уменьшает энергию, затрачиваемую насосом на преодоление гидравлического сопротивления.The utility model relates to the field of protective valves for pipelines, mainly of large diameter, and can be used in cooling systems of power plants as a device for emergency shutdown of the supply pipeline in the event of a sudden stop of one of the pressure pumps or destruction of the pipeline in front of the valve. To ensure the implementation of this process in the inventive design of the non-return valve, the diameters of the stem and sleeve, as well as the diameters of the contact surfaces of the device for locking the valve from turning in the operating mode, have been reduced, which has led to a decrease in the torque arising from the friction forces on the contact surfaces of the locking device. In addition, an improved configuration of the internal surface of the check valve housing reduces the energy spent by the pump in overcoming the flow resistance.

Description

Полезная модель относится к области защитной арматуры для трубопроводов, преимущественно большого диметра, и может быть использована в системах циркуляционных контуров энергетических установок как устройство для аварийного перекрытия трубопровода в случае внезапной остановки одного из циркуляционных насосов.The utility model relates to the field of protective valves for pipelines, mainly a large diameter, and can be used in the systems of circulation circuits of power plants as a device for emergency shutdown of the pipeline in the event of a sudden stop of one of the circulation pumps.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с установленным по оси штоком, закрепленным на кольцевом упоре, фиксирующим клапан в открытом положении, и самого клапана, свободно перемещаемого действием жидкости по неподвижному штоку.A non-return valve is known, comprising a body with an axially mounted rod fixed to an annular stop, fixing the valve in the open position, and the valve itself, which is freely movable by the action of the liquid along the fixed rod.

С целью исключения вибрации клапана от воздействия транспортируемой жидкости на его цилиндрическом обтекателе выполнены лопасти, установленные под углом к направлению потока.In order to exclude valve vibration from exposure to the transported fluid, blades are mounted on its cylindrical cowl, which are mounted at an angle to the direction of flow.

Кроме этого на торцах обтекателя и упора выполнены зубцы. Транспортируемая жидкость, воздействуя на лопасти, поворачивает клапан вокруг штока и вводит зубцы в зацепление, что обеспечивает удержание клапана в неподвижном положении.In addition, teeth are made at the ends of the fairing and stop. The transported fluid, acting on the blades, rotates the valve around the stem and engages the teeth, which ensures that the valve is held stationary.

В случае обратного движения жидкости при аварийных ситуациях под воздействием потока лопасти поворачивают клапан в противоположную сторону и расцепляют его с опорой. После этого под действием потока клапан скользит по штоку и перекрывает проходное отверстие корпуса обратного клапана (Авт. свидетельство СССР №140645, МКИ F 16 K 15/02, опубл. в 1961 г.).In the case of reverse fluid movement in emergency situations, under the influence of the flow of the blade, the valve is turned in the opposite direction and disengaged from the support. After that, under the action of the flow, the valve slides along the stem and closes the bore of the check valve body (Aut. USSR Certificate No. 140645, MKI F 16 K 15/02, published in 1961).

Недостатком известного обратного клапана является то, что такая конструкция экономически эффективна только для трубопроводов, диаметром не более 200 мм.A disadvantage of the known check valve is that such a design is cost-effective only for pipelines with a diameter of not more than 200 mm.

Для трубопроводов диаметром более 200 мм известная конструкция экономически и практически малопригодна в первую очередь из-за большого веса клапана. С увеличением веса клапана возрастает перестановочное усилие, т.е. усилие, которое требуется в случае аварии, чтобы расцепить клапан с упором и передвинуть его по штоку до момента перекрытия входного отверстия.For pipelines with a diameter of more than 200 mm, the known design is economically and practically unsuitable primarily because of the large weight of the valve. As the valve weight increases, the switching force increases, i.e. the force required in the event of an accident to disengage the valve with a stop and move it along the stem until the inlet is blocked.

Чем больше масса клапана, тем больше сила трения между штоком и втулкой, в которую он установлен и тем более требуется усилие, чтобы стронуть и расцепить клапан с упором. Кроме того, известная конструкция для больших диаметров трубопровода требует увеличения длины конструкции до двух диаметров клапана, а также диаметра корпуса, а это, в свою очередь, увеличивает металлоемкость клапана и его стоимость.The larger the mass of the valve, the greater the frictional force between the stem and the sleeve in which it is installed and the more effort is required to force and release the valve with a stop. In addition, the known design for large diameters of the pipeline requires an increase in the length of the structure to two valve diameters, as well as the diameter of the housing, and this, in turn, increases the metal consumption of the valve and its cost.

Известна также конструкция обратного клапана, используемая для трубопроводов диаметром более 500 мм, годная для трубопроводов в системах циркуляционных контуров атомных энергетических установок (Свидетельство РФ на ПМ №6864 от 16.06.98 г.).Also known is the design of the non-return valve, used for pipelines with a diameter of more than 500 mm, suitable for pipelines in the circulation systems of nuclear power plants (RF Certificate at PM No. 6864 of 06.16.98).

Для диаметров трубопроводов 300 мм и более известная конструкция обратного клапана имеет ряд недостатков, главным из которых является место расположения устройства для стопорения от поворота клапана при рабочем потоке. При аварийном изменении направления потока под его воздействием клапан должен переместиться вдоль оси и перекрыть своей шаровой поверхностью горловину клапана.For pipeline diameters of 300 mm and the more well-known non-return valve design, there are a number of disadvantages, the main one being the location of the device for locking against valve rotation during the flow. In the event of an emergency change in the direction of flow under its influence, the valve should move along the axis and block the neck of the valve with its ball surface.

В известной конструкции устройство для стопорения от поворота расположено на наружном диаметре клапана и торце контактирующей с ним конусной направляющей для пропуска потока по кольцевому зазору In a known design, the anti-rotation device is located on the outer diameter of the valve and the end of the conical guide in contact with it to allow flow to pass through the annular gap

между клапаном и стенкой корпуса. При этом чем больше диаметр клапана, тем больше требуется крутящий момент для преодоления крутящего момента, возникающего от сил трения на контактирующих поверхностях устройства для стопорения клапана от поворота. Другим недостатком известной конструкции, взятой за прототип, является относительно высокое гидравлическое сопротивление из-за наличия внутри корпуса резких переходов в местах изменения диаметров, что для трубопроводов большого диаметра требует дополнительного расхода мощности циркуляционного насоса, чтобы обеспечить требуемый расход теплоносителя.between the valve and the body wall. Moreover, the larger the diameter of the valve, the more torque is required to overcome the torque arising from the friction forces on the contacting surfaces of the device to lock the valve from turning. Another disadvantage of the known design, taken as a prototype, is the relatively high hydraulic resistance due to the presence of sharp transitions inside the case of diameters, which for large pipelines requires an additional power consumption of the circulation pump to ensure the required flow rate of the coolant.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции обратного клапана с минимальным перестановочным усилием клапана как для прямого потока, так и для обратного потока жидкости и минимальным гидравлическим сопротивлением клапана и корпуса при штатной работе, т.е. когда обратный клапан находится в открытом состоянии.It is an object of the present invention to provide a check valve design with a minimum permissible valve force for both direct flow and reverse fluid flow and minimal hydraulic resistance of the valve and housing during normal operation, i.e. when the check valve is open.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение в несколько раз крутящего момента, возникающего в зацеплении от сил трения на контактирующих поверхностях в устройстве для стопореиия клапана от поворота при рабочем потоке, а также уменьшения гидравлического сопротивления при прохождении рабочего потока через обратный клапан.The technical result of the present invention is to reduce several times the torque that occurs in engagement from the frictional forces on the contacting surfaces in the device for stopping the valve from turning during the working flow, as well as reducing the hydraulic resistance when the working flow passes through the check valve.

Указанный технический результат достигается тем, что в обратном клапане, содержащем корпус с конфузором на входе потока, горловину с седлом клапана и цилиндрическую часть на выходе потока, в которую на радиальных ребрах соосно корпусу установлена конусная направляющая для формирования потока, а в центре ее установлена втулка, в которую помещен с возможностью перемещения шток, на конце которого выполнен клапан в виде части шаровой поверхности, на которой The specified technical result is achieved by the fact that in the non-return valve containing a housing with a confuser at the inlet of the flow, a neck with a valve seat and a cylindrical part at the outlet of the flow, in which a conical guide for forming the flow is installed on the radial ribs coaxially to the body, and a sleeve is installed in the center in which the rod is placed with the possibility of movement, at the end of which a valve is made in the form of a part of the spherical surface on which

установлены лопасти для поворота клапана вокруг оси при прямом и обратном (аварийном) направлении потока, а также устройство для стопорения клапана при рабочем направлении потока, при этом наружный диаметр клапана выполнен больше диаметра горловины и равным большому диаметру конусной направляющей, а конфузор выполнен в виде части трубы, плавно переходящей в часть шаровой поверхности, а дальше в часть поверхности тора, а седло клапана в корпусе выполнено в виде конусной поверхности, плавно переходящей в поверхность тора, с дальнейшим переходом в конусную поверхность с последующим переходом в цилиндрическую часть корпуса, а в центре клапана на его шаровой поверхности выполнен обтекатель в виде криволинейной боковой поверхности конуса с плавным переходом его в шаровую поверхность, а устройство для стопорения клапана выполнено совместно на торце втулки и в месте сочленения штока с шаровой частью клапана, включающее в себя не менее двух упоров, отдельно расположенных на втулке и штоке, сопряженных с двумя винтовыми поверхностями, зеркально расположенными друг к другу, при этом в открытом положении клапана винтовые поверхности совмещены, а упоры упираются друг в друга;blades are installed for turning the valve around the axis in the forward and reverse (emergency) flow direction, as well as a device for locking the valve with the working flow direction, while the outer diameter of the valve is larger than the neck diameter and equal to the larger diameter of the cone guide, and the confuser is made as a part pipe, smoothly turning into part of the ball surface, and then into part of the torus surface, and the valve seat in the housing is made in the form of a conical surface, smoothly turning into the surface of the torus, with further running into the conical surface with the subsequent transition to the cylindrical part of the body, and in the center of the valve on its spherical surface a fairing is made in the form of a curved lateral surface of the cone with a smooth transition to the ball surface, and the device for locking the valve is made together at the end of the sleeve and at the joint rod with the ball part of the valve, which includes at least two stops, separately located on the sleeve and stem, paired with two screw surfaces, mirrored to each other, with is in the open position of the valve screw surfaces are aligned and stops abut each other;

- кроме того, конусная направляющая для формирования потока и втулка для штока клапана, установлены на радиальных ребрах в конусном кольце, закрепленном на стенке цилиндрическом части корпуса.- in addition, the conical guide for forming the flow and the sleeve for the valve stem are mounted on radial ribs in a conical ring fixed to the wall of the cylindrical part of the body.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез обратного клапана в открытом (рабочем) состоянии, на фиг.2 - продольный разрез обратного клапана в закрытом (аварийном) состоянии, на фиг.3 - клапан со штоком, на фиг.4 - вид клапана со стороны штока, на фиг.5 - вид на клапан со стороны рабочего потока, на фиг.6 - кольцевая опора, в которой с помощью ребер закреплена втулка для штока и конусная втулка для формирования The essence of the utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a non-return valve in an open (working) state, Fig. 2 is a longitudinal section of a non-return valve in a closed (emergency) state, Fig. 3 is a valve with a stem, in Fig. .4 is a view of the valve from the side of the rod, in Fig. 5 is a view of the valve from the side of the working flow, in Fig. 6 is an annular support in which a sleeve for the rod and a conical sleeve for forming are fixed with ribs

потока, на фиг.7 - вид по стрелке В на часть устройства для стопорения клапана, выполненного на торце втулки.flow, Fig.7 is a view along arrow B on the part of the device for locking the valve, made at the end of the sleeve.

Обратный клапан содержит: корпус 1, клапан 2 со штоком 3, кольцевую опору 4 с закрепленными в ней на ребрах 5 втулкой 6 и конусной направляющей для формирования потока 7.The non-return valve contains: body 1, valve 2 with a stem 3, an annular support 4 with a sleeve 6 fixed to it on the ribs 5 and a conical guide for forming a flow 7.

На сферической поверхности клапана под небольшим углом атаки к потоку установлены лопасти 8, а в центре шаровой поверхности выполнен обтекатель 9. Внутренняя поверхность корпуса содержит: конфузор, состоящий из цилиндрической поверхности 10, шаровой поверхности 11, наружной поверхности тора 12, конусную поверхность седла клапана 13, торовую поверхность 14, конусную поверхность 15, выполненную на кольцевой опоре 4.On the spherical surface of the valve, blades 8 are installed at a small angle of attack to the flow, and a fairing 9 is made in the center of the ball surface. The inner surface of the housing contains: a confuser, consisting of a cylindrical surface 10, a ball surface 11, the outer surface of the torus 12, the taper surface of the valve seat 13 , a torus surface 14, a conical surface 15 made on an annular support 4.

Устройство для стопорения клапана состоит из упоров 16 с винтовыми поверхностями 17, выполненными на торце втулки 6 и основания штока 3.The device for locking the valve consists of stops 16 with screw surfaces 17 made at the end of the sleeve 6 and the base of the stem 3.

Обратный клапан работает следующим образом.The check valve operates as follows.

Клапан используется в высоконапорных трубопроводах в качестве защитной арматуры, автоматически перекрывающей трубопровод в случае внезапной остановки циркуляционного насоса или аварийного разрыва трубопровода перед клапаном.The valve is used in high-pressure pipelines as protective valves that automatically shut off the pipeline in the event of a sudden stop of the circulation pump or an emergency pipe rupture in front of the valve.

При нормальной штатной работе трубопровода обратный клапан 2 постоянно находится в открытом состоянии, свободно пропуская прокачиваемую жидкость. При этом текущая жидкость воздействует на лопасти 8, которые поворачивают клапан 2 со штоком во втулке 6, прижимая при этом выступы 16 друг к другу, а это, с свою очередь, исключает вибрацию клапана во втулке 6 и практически полностью предотвращает их износ.During normal normal operation of the pipeline, the check valve 2 is constantly in the open state, freely passing the pumped liquid. In this case, the flowing fluid acts on the blades 8, which rotate the valve 2 with the stem in the sleeve 6, while pressing the protrusions 16 against each other, and this, in turn, eliminates the vibration of the valve in the sleeve 6 and almost completely prevents their wear.

В случаях, когда в трубопроводе внезапно прекращается принудительный подпор, жидкость начинает двигаться в обратную In cases when forced back pressure suddenly stops in the pipeline, the liquid begins to move in the opposite direction.

сторону, что может привести к аварийной ситуации на охлаждаемой установке.side, which can lead to an emergency on the refrigerated installation.

Обратный клапан предназначен для автоматического предотвращения вытекания жидкости из циркуляционного контура системы. Перекрытие трубопровода осуществляется энергией жидкости, текущей в обратную сторону. Жидкость воздействует на лопасти 8, которые при обтекании потоком создают крутящий момент и заставляют скользить винтовые поверхности 17 друг относительно друга и страгивают шток 3 относительно втулки 6.The non-return valve is designed to automatically prevent leakage of fluid from the system circulation loop. Overlapping of the pipeline is carried out by the energy of the fluid flowing in the opposite direction. The fluid acts on the blades 8, which when flowing around the stream create a torque and cause the screw surfaces 17 to slide relative to each other and strand the rod 3 relative to the sleeve 6.

После страгиваиия штока 3 относительно втулки 6, а также контактирующих поверхностей упоров 16 и винтовых поверхностей 17, перетекающая жидкость передвигает клапан 2 на штоке 3 по втулке 6 к перекрываемому отверстию, а давление жидкости прижимает клапан 2 к седлу на конусной поверхности 13, что обеспечивает сохранение жидкости в охлаждаемой установке в течение определенного времени, необходимого для ликвидации аварийной ситуации.After stragging the rod 3 relative to the sleeve 6, as well as the contact surfaces of the stops 16 and screw surfaces 17, the flowing fluid moves the valve 2 on the stem 3 along the sleeve 6 to the overlapped hole, and the fluid pressure presses the valve 2 against the seat on the conical surface 13, which ensures liquid in the refrigerated installation for a certain time necessary to eliminate the emergency.

Claims

1. A non-return valve, comprising a body with a confuser at the inlet of the flow, a neck with a seat for the valve and a cylindrical part at the outlet of the flow, in which a conical guide for forming the flow is installed on the radial ribs coaxially to the body, and a sleeve is installed in its center, in which is placed the ability to move the rod, at the end of which the valve is made in the form of a part of the spherical surface on which the blades are installed to rotate the valve around the axis in the forward and reverse (emergency) direction of flow, as well as a device for the stopper valve with the working direction of flow, while the outer diameter of the valve is larger than the diameter of the neck and equal to the large diameter of the conical guide, characterized in that the confuser is made in the form of a part of a pipe that smoothly passes into a part of the spherical surface, and then into a part of the torus surface, and the seat the valve in the body is made in the form of a conical surface that smoothly passes into the outer surface of the torus, with a further transition to the conical surface with subsequent transition to the cylindrical part of the body, and in the center of the valve Its spherical surface has a fairing made in the form of a curved lateral surface of the cone with a smooth transition into a spherical surface, and the device for locking the valve is made together at the end of the sleeve and at the junction of the stem with the ball part of the valve, including at least two stops separately located on the sleeve and the stem, coupled with two screw surfaces, mirror-mounted to each other, while in the open position of the valve the screw surfaces are aligned, and the stops abut against each other.

2. The non-return valve according to claim 1, characterized in that the conical guide for forming the flow and the sleeve for the valve stem are mounted on radial ribs in a conical ring mounted on the wall of the cylindrical part of the housing.