RU89652U1

RU89652U1 - CRANE

Info

Publication number: RU89652U1
Application number: RU2009131637/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евсеевич Евсиков; Сергей Васильевич Вандышев
Original assignee: Бородко Александр Евгеньевич; Бородко Евгений Евгеньевич; Кулдышев Александр Константинович; Пронин Игорь Константинович
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2009-12-10

Abstract

1. Кран, содержащий корпус с соосными входным и выходным отверстиями, два седла, каждое из которых имеет уплотнительную поверхность, запорный элемент, представляющий собой два сегмента, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность и размещен в корпусе с эксцентриситетом в противоположные стороны относительно оси седел, обеспечивая в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительных поверхностей, при этом корпус запорного элемента имеет возможность поворота на валу, центр которого расположен на оси входного и выходного отверстий корпуса, а уплотнительные поверхности седел смещены относительно оси отверстий корпуса на величину эксцентриситета уплотнительных поверхностей сегментов запорного элемента, и поворотный привод, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен из нескольких деталей: корпуса запорного элемента с выполненными центрирующими поясками, двух съемных сегментов, установленных в контакте с центрирующими поясками на корпусе запорного элемента через введенные кольцевые прокладки, размещенные между ними, и крепежа, фиксирующего указанные выше детали, причем уплотнительные поверхности расположены на съемных сегментах, при этом прокладки обеспечивают герметичность соединения и самоцентрирование уплотнительных поверхностей в закрытом положении крана. ! 2. Кран по п.1, отличающийся тем, что прокладки выполнены спиральнонавитыми. ! 3. Кран по п.1, отличающийся тем, что съемные сегменты выполнены в виде колец с центрирующим пояском по внутреннему диаметру. ! 4. Кран по п.1, отличающийся тем, что средний диаметр прокладок максимально приближен к среднему диаметру уплотнительных пов1. A crane containing a housing with coaxial inlet and outlet openings, two seats, each of which has a sealing surface, a locking element, which is two segments, each of which has a sealing surface and is placed in the housing with an eccentricity in opposite directions relative to the axis of the seats, providing in the closed position a tight fit of the sealing surfaces, while the housing of the locking element has the ability to rotate on the shaft, the center of which is located on the axis of the input and output from the holes of the housing, and the sealing surfaces of the seats are offset relative to the axis of the openings of the housing by the amount of eccentricity of the sealing surfaces of the segments of the locking element, and a rotary drive, characterized in that the locking element is made of several parts: the housing of the locking element with centering belts made, two removable segments installed in contact with the centering belts on the housing of the locking element through the inserted ring gaskets placed between them, and fasteners, fixing specified e above the part, and the sealing surfaces are located on removable segments, while the gaskets provide a tight connection and self-centering of the sealing surfaces in the closed position of the valve. ! 2. The crane according to claim 1, characterized in that the gaskets are made spiral-wound. ! 3. The crane according to claim 1, characterized in that the removable segments are made in the form of rings with a centering belt along the inner diameter. ! 4. The crane according to claim 1, characterized in that the average diameter of the gaskets is as close as possible to the average diameter of the sealing joints

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и предназначена для управления потоком рабочей среды высокого давления с абразивными включениями, в качестве запорного крана или запорно-регулирующего крана на трубопроводах с насыщенными пневмо-гидро абразивными рабочими смесями.The utility model relates to pipeline valves and is intended to control the flow of a high-pressure medium with abrasive inclusions, as a shut-off valve or shut-off and control valve on pipelines with saturated pneumo-hydro abrasive working mixtures.

Известны конструкции односедельного сегментного поворотного клапана (см. Б.Ф.Брагин «Трубопроводная арматура для абразивных гидросмесей» Машиностроение, Москва, 1981, рис.22,.25), содержащие корпус с входным и выходным отверстиями, коническое седло клапана и запорный элемент, выполнен в виде сегмента с сферической уплотнительной поверхностью.Known designs for a single-seat segmented rotary valve (see B.F. Bragin "Pipe fittings for abrasive hydraulic mixtures" Engineering, Moscow, 1981, Fig. 22, .25), containing a housing with inlet and outlet openings, a tapered valve seat and a shut-off element, made in the form of a segment with a spherical sealing surface.

Недостатком данных клапанов является постоянный контакт между уплотнительными поверхностями в процессе их взаимного перемещения, что влечет за собой их сильный износ при попадании абразивных частиц между трущимися поверхностями.The disadvantage of these valves is the constant contact between the sealing surfaces in the process of their mutual movement, which entails their strong wear when abrasive particles get between the rubbing surfaces.

Указанное обстоятельство затрудняет использование этих клапанов на трубопроводах, где рабочими средами является нефть или газ, содержащих незначительные примеси с абразивными включениями.This circumstance complicates the use of these valves in pipelines, where the working medium is oil or gas containing minor impurities with abrasive inclusions.

Известно техническое решение конструкции односедельного поворотного сегментного клапана, содержащего корпус с входным и выходным отверстиями, расположенными на одной оси, седло клапана с конической уплотнительной поверхностью, расположенного у входного отверстия, запорный элемент, выполненный в виде сегмента с уплотнительной поверхностью, установленного в корпусе с эксцентриситетом относительно плоскости уплотнения и оси уплотнительной поверхности седла, обеспечивающим в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительной поверхности к конусу седла и поворотный привод (см. приложение №1, F 5000R 01/2004, фирмы Masoneilan заявки №2006115990 от 10.05.2006 г.).A technical solution is known for the design of a one-seat rotary segment valve, comprising a housing with inlet and outlet openings located on the same axis, a valve seat with a conical sealing surface located at the inlet, a locking element made in the form of a segment with a sealing surface mounted in an eccentric housing relative to the plane of the seal and the axis of the sealing surface of the seat, which provides a sealed seal in the closed position surfaces to the seat cone and rotary drive (see Appendix No. 1, F 5000R 01/2004, Masoneilan, Application No. 2006115990 of 05/10/2006).

Данный запорно-регулирующий клапан особенно эффективен при использовании его в средах, содержащих абразивные включения.This shut-off and control valve is especially effective when used in environments containing abrasive inclusions.

Однако, недостатком его является то, что наличие эксцентриситета в осях при повороте сегмента значительно повышает момент на приводе, что увеличивает массогабаритные характеристики как привода так и клапана в целом. Недостатком данного клапана является также невозможность использования его на магистральных трубопроводах с абразивными включениями в качестве запорного клапана из-за его одностороннего уплотнения и тем более его нельзя использовать в трубопроводах с насыщенными пневмо-гидро аброзивными рабочими смесями из-за того, что невозможно осуществить очистку внутренней полости клапана перед окончательным закрытием, чтобы предохранить уплотнительные поверхности от износа и обеспечить герметичность клапана.However, its disadvantage is that the presence of eccentricity in the axes when the segment is rotated significantly increases the moment on the actuator, which increases the weight and size characteristics of both the actuator and the valve as a whole. The disadvantage of this valve is the inability to use it on the main pipelines with abrasive inclusions as a shut-off valve due to its one-sided sealing and, moreover, it cannot be used in pipelines with saturated pneumo-hydro abrasive working mixtures due to the fact that it is impossible to clean the internal valve cavities before final closure in order to protect the sealing surfaces from wear and to ensure valve tightness.

Наиболее близким техническим решением является конструкция крана по патенту РФ на полезную модель №75230, МПК F16K 5/06, F16K 5/20, 27.07.2008, у которого имеются наибольшее число существенных признаков:The closest technical solution is the design of the crane according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 75230, IPC F16K 5/06, F16K 5/20, July 27, 2008, which has the largest number of essential features:

Кран, содержащий корпус с соосными входным и выходным отверстиями, два седла, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, запорный элемент, представляющий собой два сегмента, каждый из которых имеет уплотнительную поверхность, и размещенные в корпусе с эксцентриситетом в противоположные стороны относительно оси седел, обеспечивая в закрытом положении герметичное прилегание уплотнительных поверхностей, при этом корпус запорного элемента имеет возможность поворота на валу, центр которого расположен на оси входного и выходного отверстий корпуса, а уплотнительные поверхности седел смещены относительно оси отверстий корпуса на величину эксцентриситета уплотнительных поверхностей сегментов запорного элемента, и поворотный привод.A crane comprising a housing with coaxial inlet and outlet openings, two seats, each of which has a sealing surface, a locking element, which is two segments, each of which has a sealing surface, and placed in the body with an eccentricity in opposite directions relative to the axis of the seats, providing in the closed position, tight sealing of the sealing surfaces, while the housing of the locking element has the ability to rotate on the shaft, the center of which is located on the axis of the input and output tversty housing and sealing surfaces are displaced relative to the axis of saddles housing openings on the magnitude of the eccentricity of the sealing surfaces of the closure element segments, and a rotary drive.

Данный запорный кран особенно эффективен при использовании его в средах с абразивными включениями на транспортных магистралях, где одним из основных условий, предъявляемых к арматуре, является возможность проведение дефектации с помощью прибора-снаряда, пропускаемого через трубопровод с малыми зазорами по внутреннему диаметру трубы и возможности очистки ершом внутренней поверхности.This shut-off valve is especially effective when used in environments with abrasive inclusions on highways, where one of the main conditions for fittings is the possibility of fault detection using a projectile passed through a pipeline with small gaps along the pipe’s inner diameter and the possibility of cleaning ruff of the inner surface.

Недостатком данного крана является относительно низкая его герметичность для сред с пневмо-гидроабразивными рабочими средами с высокими температурами (свыше 220°С) и относительно низкая ремонтопригодность.The disadvantage of this crane is its relatively low tightness for environments with pneumatic and hydroabrasive working environments with high temperatures (over 220 ° C) and relatively low maintainability.

Задачей полезной модели является повышение герметичности крана при работе с высокотемпературными пневмо-гидроабразивными рабочими средами и повышение ремонтопригодности.The objective of the utility model is to increase the tightness of the crane when working with high-temperature pneumo-hydro-abrasive working environments and increase maintainability.

Технический результат - повышение герметичности уплотнительных поверхностей запорного элемента и уплотнительных поверхностей седел корпуса крана при работе с высокотемпературными пневмо-гидроабразивными рабочими средами и повышение ремонтопригодности..The technical result is to increase the tightness of the sealing surfaces of the locking element and the sealing surfaces of the seats of the valve body when working with high-temperature pneumo-hydro-abrasive working environments and increase maintainability ..

Технический результат достигается за счет того, что запорный элемент выполнен из нескольких деталей: корпуса запорного элемента с выполненными центрирующими поясками, двух съемных сегментов, установленных в контакте с центрирующими поясками на корпусе запорного элемента через введенные кольцевые прокладки, размещенные между ними, и крепежа, фиксирующего указанные выше детали, причем, уплотнительные поверхности расположены на съемных сегментах, при этом прокладки обеспечивают герметичность соединения и самоцентрирование уплотнительных поверхностей в закрытом положении крана. Прокладки могут быть выполнены спиральнонавитыми.The technical result is achieved due to the fact that the locking element is made of several parts: the housing of the locking element with centering belts made, two removable segments installed in contact with the centering belts on the housing of the locking element through the inserted ring gaskets placed between them, and fasteners fixing the above details, moreover, the sealing surfaces are located on removable segments, while the gaskets provide a tight connection and self-centering of the sealant GOVERNMENTAL surfaces in the closed position of the crane. Gaskets can be made spiral wound.

Съемные сегменты могут быть выполнены в виде колец с центрирующим пояском по внутреннему диаметру.The removable segments can be made in the form of rings with a centering belt along the inner diameter.

Средний диаметр прокладок может быть максимально приближен к среднему диаметру уплотнительных поверхностей.The average diameter of the gaskets can be as close as possible to the average diameter of the sealing surfaces.

Внутренняя полость крана может быть снабжена штуцером для подвода сдувки (смывки) чистой рабочей среды с избыточным давлением перед окончательным закрытием запорного элемента.The internal cavity of the crane can be equipped with a fitting for supplying a blow-off (flushing) of a clean working medium with excess pressure before the final closure of the shut-off element.

На фиг.1 изображен продольный разрез крана в положении «закрыто».Figure 1 shows a longitudinal section of the crane in the closed position.

На фиг.2 изображен поперечный разрез крана в положении «открыто».Figure 2 shows a cross section of the crane in the "open" position.

На фиг.3 изображен разрез крана в момент смывки (сдувки) абразивносодержащих составляющих рабочей среды.Figure 3 shows a section of the crane at the time of washing (blowing) of abrasive components of the working environment.

Кран содержит корпус 1 с фланцами 2, 3 с выполненными в них соответственно входным 4 и выходным 5 отверстиями, Фланцы 2, 3 имеют соответственно седла 6, 7 с уплотнительными поверхностями B, B₁ соответственно. Уплотнительные поверхности седел выполнены с эксцентриситетом Z относительно оси отверстий корпуса в противоположные стороны. Фланцы 2, 3 соединены с корпусом 1 крепежом 8, 9. Между фланцами и корпусом установлены компенсаторы 10, 11 с герметизирующими прокладками 12 (см. фиг.1).The crane comprises a housing 1 with flanges 2, 3 with inlet 4 and outlet 5 openings respectively made in them. Flanges 2, 3 have saddles 6, 7 with sealing surfaces B, B _1, respectively. The sealing surfaces of the seats are made with an eccentricity Z relative to the axis of the holes of the housing in opposite directions. Flanges 2, 3 are connected to the housing 1 by fasteners 8, 9. Between the flanges and the housing, compensators 10, 11 are installed with sealing gaskets 12 (see Fig. 1).

Запорный элемент выполнен из нескольких деталей: корпуса 13, двух съемных сегментов 14, с уплотнительными поверхностями C и C₁, Каждый сегмент установлен через центрирующий поясок 15 на корпус 13 через введенную кольцевую прокладку 16, размещенную между пазом корпуса 13 и выступом съемного сегмента 14, и крепежа 17, фиксирующего вышеуказанные детали. В корпусе 13 выполнено сквозное отверстие 18. Корпус имеет возможность поворота на валах 19, 20, центры которых расположены на оси входного и выходного отверстий 4, 5 а уплотнительные поверхности C и C₁ смещены относительно оси валов с противоположным эксцентриситетом Z. Корпус запорного элемента 13 с валами 19, 20 установлен в опорных втулках 21, 22 соответственно, торец вала 20 опирается на регулирующую прокладку 23, обеспечивающую совмещение оси отверстия 18 с осями отверстий 4, 5.. Одновременное касание и поджатие уплотнительных поверхностей C с B и C₁ с B₁ осуществляется регулировкой с помощью компенсаторов 10, 11, и крепежом 8, 9.The locking element is made of several parts: the housing 13, two removable segments 14, with sealing surfaces C and C ₁ , each segment is installed through the centering belt 15 on the housing 13 through the inserted annular gasket 16, located between the groove of the housing 13 and the protrusion of the removable segment 14, and fasteners 17 fixing the above details. A through hole 18 is made in the housing 13. The housing is rotatable on shafts 19, 20, the centers of which are located on the axis of the inlet and outlet holes 4, 5 and the sealing surfaces C and C ₁ are offset relative to the axis of the shafts with opposite eccentricity Z. The housing of the locking element 13 with shafts 19, 20 installed in the supporting sleeves 21, 22, respectively, the end face of the shaft 20 is supported by a regulating gasket 23, which ensures the alignment of the axis of the hole 18 with the axis of the holes 4, 5 .. Simultaneous contact and preloading of the sealing surfaces C with B and C ₁ with B _{1 is} carried out by adjustment using compensators 10, 11, and fasteners 8, 9.

Также как в прототипе, кран может быть снабжен штуцером 24 для подвода избыточного давления чистой среды во внутреннюю полость 25 для осуществления сдувки (смывки) перед окончательным закрытием запорного элемента при использовании крана для шламовых сред. (см. фиг.3)As in the prototype, the valve may be equipped with a fitting 24 for supplying excess pressure of the clean medium into the internal cavity 25 for blowing (flushing) before the final closing of the shut-off element when using a valve for slurry environments. (see figure 3)

Кран работает следующим образом.The crane works as follows.

В открытом положении крана отверстия 4, 5 соединены между собой через отверстие 18 запорного элемента 13, обеспечивая прохождение рабочей среды с минимальным коэффициентом гидравлического сопротивления.In the open position of the crane, the holes 4, 5 are interconnected through the hole 18 of the locking element 13, ensuring the passage of the working medium with a minimum coefficient of hydraulic resistance.

При закрытии крана запорный элемент 13 поворачивается с валами 19, 20 в опорных втулках 21, 22 до совмещения уплотнительных поверхностей C с B и C₁ с B₁. Запорный элемент 13 отсекает рабочую среду, поступающую в входное отверстие 4. Основную герметизацию крана обеспечивают уплотнительные поверхности C₁ и B₁, так как они воспринимают основной перепад давления рабочей среды. Давление рабочей среды в полости 25 при закрытом кране может быть ниже или равно давлению рабочей среды на входе, в зависимости от фактической герметизации уплотнительных поверхностей C и B.When closing the valve, the locking element 13 is rotated with the shafts 19, 20 in the support sleeves 21, 22 until the sealing surfaces C with B and C ₁ with B _{1 are} combined. The locking element 13 cuts off the working medium entering the inlet 4. The main sealing of the valve is provided by the sealing surfaces C ₁ and B ₁ , since they perceive the main pressure drop of the working medium. The pressure of the working medium in the cavity 25 with the valve closed can be lower or equal to the pressure of the working medium at the inlet, depending on the actual sealing of the sealing surfaces C and B.

При замере фактической толщины компенсаторов 10, 11, фланцы 2, 3 без прокладок 12 поджимаются через уплотнительные поверхности B, C и B₁ C₁ (положение запорного элемента «закрыто») усилием равным или большим, создаваемым перепадом давления, действующим на запорный элемент. Под действием этого усилия прокладки 16 обжимаются и фиксируются крепежом 17. При обжатии прокладок 16 обеспечивается точное их самоцентрирование, так как передача усилия происходит через сопрягаемые самоцентрирующие поверхности «сфера - конус». При этом прокладки 16 при обжатии могут иметь разную толщину по кольцевому периметру. Этим самым выбираются все неточности изготовления сопрягаемых деталей и обеспечивается помимо герметизации соединения, точное сопряжение уплотнительных поверхностей в закрытом положении крана. При открытии крана под перепадом давления необходимо преодолеть в начальный момент силы трения покоя твердосплавных металлических поверхностей. При высоких перепадах давления этот момент может быть достаточно велик. Для того чтобы не сдвинуть съемный сегмент 14 относительно прокладки 16, выполненный центрирующий поясок 15 воспринимает это усилие в момент страгивания и предохраняет от разгерметизации соединение.When measuring the actual thickness of the compensators 10, 11, the flanges 2, 3 without gaskets 12 are pressed through the sealing surfaces B, C and B ₁ C ₁ (the position of the shut-off element is “closed”) with an force equal to or greater than the pressure drop acting on the shut-off element. Under the action of this force, the gaskets 16 are crimped and fixed by the fasteners 17. When compressing the gaskets 16, their exact self-centering is ensured, since the transmission of force occurs through the mating self-centering surfaces of the sphere-cone. In this case, the gaskets 16 during compression can have different thickness along the annular perimeter. This selects all the inaccuracies in the manufacture of mating parts and ensures, in addition to sealing the connection, the exact mating of the sealing surfaces in the closed position of the valve. When opening the crane under a differential pressure, it is necessary to overcome the rest friction forces of the rest of carbide metal surfaces. With high pressure drops this moment can be quite large. In order not to move the removable segment 14 relative to the gasket 16, the made centering belt 15 perceives this force at the moment of stragging and protects the joint from depressurization.

Опытное изготовление предлагаемой конструкции доказало ее эффективность и полностью подтвердило точное герметичное сопряжение уплотнительных поверхностей «металл-металл». В настоящее время успешно осуществлены эксплуатационные испытания при температуре 380°С на рабочей среде битум в технологическом процессе висбрекинга на предприятии «Славнефть-Мозырский НПЗ».Pilot manufacturing of the proposed design proved its effectiveness and fully confirmed the exact tight seal of the metal-metal sealing surfaces. At present, operational tests have been successfully carried out at a temperature of 380 ° C on a bitumen working medium in the visbreaking process at the Slavneft-Mozyr Oil Refinery.

Claims

1. A crane containing a housing with coaxial inlet and outlet openings, two seats, each of which has a sealing surface, a locking element, which is two segments, each of which has a sealing surface and is placed in the housing with an eccentricity in opposite directions relative to the axis of the seats, providing in the closed position a tight fit of the sealing surfaces, while the housing of the locking element has the ability to rotate on the shaft, the center of which is located on the axis of the input and output from the holes of the housing, and the sealing surfaces of the seats are offset relative to the axis of the openings of the housing by the amount of eccentricity of the sealing surfaces of the segments of the locking element, and a rotary drive, characterized in that the locking element is made of several parts: the housing of the locking element with centering belts made, two removable segments installed in contact with the centering belts on the housing of the locking element through the inserted ring gaskets placed between them, and fasteners, fixing specified e above the part, and the sealing surfaces are located on removable segments, while the gaskets provide a tight connection and self-centering of the sealing surfaces in the closed position of the valve.

2. The crane according to claim 1, characterized in that the gaskets are made spiral-wound.

3. The crane according to claim 1, characterized in that the removable segments are made in the form of rings with a centering belt along the inner diameter.

4. The crane according to claim 1, characterized in that the average diameter of the gaskets is as close as possible to the average diameter of the sealing surfaces.

5. The crane according to claim 1, characterized in that the internal cavity of the crane is equipped with a fitting for supplying a blow-off (flushing) of a clean working medium with excess pressure before the final closure of the shut-off element.