RU2135873C1 - Shut-off adjusting valve - Google Patents

Abstract

FIELD: thermal power systems with hot-water boilers at thermal stations, vacuum systems; petrochemical and gas equipment and other industries. SUBSTANCE: valve has body with inlet and outlet branch pipes and seat. Shut-off member with return spring and pusher is mounted in body. Drive is enclosed in casing. Fitted between rod of drive and pusher is intermediate unit used to ensure operation of valve and provided with electromagnet with flat armature. Rod and pusher are located coaxially. Valve body is provided with cover having gland unit for sealing the pusher. Return spring and pusher are located on different sides of shut-off member. intermediate unit is made in form of lever and two shackles. One end of lever is articulated on base of drive. Other end of lever is connected with flat armature of electromagnet. Shackles have common axle. One shackle is articulated to pusher of shut-off member; other shackle is articulated to rod of drive. Lever has slot inclined towards pusher and rod. This slot is used for receiving the common axle of shackles. EFFECT: enhanced reliability and safety; extended functional capabilities both under standard conditions and in an emergency; efficient control of medium delivery through valve. 1 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к отсечным (аварийным) и запорно-регулирующим клапанам, предназначенным для работы в теплоэнергетических системах с водогрейными котлами на тепловых станциях, в вакуумных системах, в нефтехимическом и газовом оборудовании и в других отраслях промышленности. The invention relates to valve manufacturing, in particular to shut-off (emergency) and shut-off and control valves, designed to work in heat power systems with hot water boilers at thermal stations, in vacuum systems, in petrochemical and gas equipment and in other industries.

Известен предохранительный (аварийный) запорный клапан с мембранным устройством, разделенным на две части, в приводном узле [1]. Подъем тарельчатой заслонки при открытии клапана осуществляется вручную при помощи двух рычагов, при этом удержание заслонки происходит при помощи специальной механической защелки. Known safety (emergency) shut-off valve with a membrane device, divided into two parts, in the drive unit [1]. When the valve is opened, the poppet plate is lifted manually using two levers, while the shutter is held using a special mechanical latch.

Нижняя часть мембранной коробки при помощи импульсной трубки соединяется с газопроводом низкого давления, находящегося после регулятора. Конец одного из рычагов находится в зацеплении с ударным молотком. Using the impulse tube, the lower part of the membrane box is connected to the low-pressure gas pipeline located after the regulator. The end of one of the levers is meshed with a hammer.

При повышении давления газа после регулятора выше допустимого мембрана деформируется и вызывает расцепление рычага с ударным молотком, что приводит к аварийному закрытию. When the gas pressure rises after the regulator above the permissible value, the membrane deforms and causes the lever to disengage with the hammer, which leads to emergency closure.

Главным недостатком этого клапана является малонадежное срабатывание узла защелки. Практика показала "капризность" настройки такого клапана: либо он может ложно срабатывать при незначительных изменениях давления, либо от случайного толчка, сотрясения, либо срабатывает только при больших превышениях давления. The main disadvantage of this valve is the unreliable operation of the latch assembly. Practice has shown a “capriciousness” in the setting of such a valve: either it can be falsely triggered by insignificant changes in pressure, or by an accidental shock, shock, or it can only be triggered by large excesses of pressure.

Наиболее близким по функциональным свойствам и по конструкции к заявляемому клапану является аварийный клапан с шариковым соединительным фиксатором, обеспечивающий аварийное закрытие при помощи освобождающегося запорного органа с возвратной пружиной [2]. The closest in functional properties and design to the claimed valve is an emergency valve with a ball coupling retainer, which provides emergency closure using a releasing locking element with a return spring [2].

Аварийное закрытие клапана производится путем подачи напряжения на электромагнит, расположенный на штоке электромеханического привода. Emergency valve closure is performed by applying voltage to an electromagnet located on the stem of an electromechanical actuator.

Хотя в этом клапане отсутствует нежелательное малонадежное устройство с защелкой, однако имеется шариковый фиксатор сцепления штока привода и запорного органа, который также требуется тщательно настраивать. При изготовлении клапана требуется повышенная точность изготовления сопрягаемых деталей. Although this valve does not have an undesirable, unreliable device with a latch, there is a ball lock for the clutch of the actuator rod and the locking element, which also needs to be carefully adjusted. In the manufacture of the valve requires increased accuracy in the manufacture of mating parts.

В настоящее время к отсечным (аварийным) клапанам, помимо основного требования аварийного герметичного закрытия, предъявляются ряд существенных дополнительных требований. Currently, in addition to the basic requirements for emergency tight closure, shut-off (emergency) valves have a number of significant additional requirements.

Во-первых, клапаны должны открываться достаточно медленно (в течение примерно 40-60 с). Клапаны, предназначенные для использования в газовых системах тепловых станций, должны медленно открываться с целью обеспечения плавного розжига горелок водогрейных котлов. Firstly, the valves should open slowly enough (within about 40-60 s). Valves intended for use in gas systems of thermal stations should slowly open in order to ensure smooth ignition of the burners of hot water boilers.

Аналогичные клапаны также полезны при использовании на форвакуумных линиях сложных вакуумных систем для обеспечения "мягкой" предварительной откачки и быстрого перекрытия магистралей при аварийной ситуации. Similar valves are also useful when using complex vacuum systems on forevacuum lines to provide “soft” preliminary pumping and quick shutoff of lines in an emergency.

Во-вторых, клапаны при аварийной ситуации, например при внезапном отключении электроэнергии, или по внешней команде должны обязательно быстро закрываться при любой степени открытия клапана (при любом положении заслонки в открытом состоянии клапана). Secondly, the valves in an emergency, for example, during a sudden power outage, or by an external command must be sure to quickly close at any degree of opening of the valve (at any position of the valve in the open state of the valve).

В-третьих, клапаны должны обеспечить контролируемый расход среды, т.е. должны быть регулируемыми. Чаще требуется линейная характеристика. Thirdly, the valves must provide a controlled flow of the medium, i.e. must be adjustable. More often a linear characteristic is required.

Всем этим современным требованиям не соответствуют описанные [1, 2] и другие имеющиеся в эксплуатации клапаны. The described [1, 2] and other valves available in operation do not meet all these modern requirements.

Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности конструкции, расширение функциональных возможностей, заключающихся в способности герметично перекрывать поступление рабочей среды через клапан, как при штатных режимах эксплуатации, так и в аварийных ситуациях, а также регулировать поступление среды через клапан. The objective of the invention is to increase the reliability and safety of the structure, expanding the functionality, which consists in the ability to tightly shut off the flow of the working medium through the valve, both during normal operation and in emergency situations, as well as to regulate the flow of medium through the valve.

Технический результат достигается тем, что в отсечном запорно-регулирующем клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и седлом, расположенный в нем запорный орган с возвратной пружиной и толкателем, заключенный в кожух привод, между штоком которого и толкателем размещен промежуточный узел, обеспечивающий срабатывание клапана и снабженный электромагнитом с плоским якорем, причем указанные шток и толкатель расположены соосно, корпус клапана снабжен сальниковым узлом, уплотняющим толкатель, последний и возвратная пружина расположены с разных сторон запорного органа, а промежуточный узел выполнен в виде рычага, один конец которого шарнирно закреплен на основании-базе привода, а второй соединен с плоским якорем электромагнита, и двух серег, имеющих общую ось, причем одна серьга шарнирно связана с толкателем запорного органа, а другая - шарнирно со штоком привода, при этом в рычаге выполнен с наклоном к толкателю и штоку паз и в него введена указанная общая ось серег. The technical result is achieved by the fact that in the shut-off shut-off and control valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles and a seat, a locking member located in it with a return spring and a pusher, an actuator enclosed in a casing, an intermediate unit is placed between its stem and the pusher, which ensures actuation the valve and equipped with an electromagnet with a flat anchor, and the specified rod and pusher are located coaxially, the valve body is equipped with an stuffing box that seals the pusher, the last and return springs are located on different sides of the locking body, and the intermediate node is made in the form of a lever, one end of which is pivotally mounted on the base base of the drive, and the second is connected to a flat armature of the electromagnet, and two earrings having a common axis, with one earring pivotally connected to the pusher of the locking body, and the other - pivotally with the actuator rod, while the lever is made with an inclination to the push rod and the rod groove and the specified common axis of the earrings is inserted into it.

Изобретение иллюстрируется представленным чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Клапан состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками и присоединительными фланцами, запорного органа 2, седла 3, толкателя 4. Для предотвращения утечки рабочей среды толкатель 4 уплотнен сальниковым узлом 5, представляющим собой набор манжет 6, поджатых пружиной 7, и гайкой 8. Запорный орган прижимается к седлу двумя возвратными пружинами 9, создающими усилие на уплотнителе запорного органа, достаточное для герметичного перекрытия среды. Запорный орган имеет форму, обеспечивающую заданную зависимость расхода газа от степени открытия. The valve consists of a housing 1 with inlet and outlet nozzles and connecting flanges, a locking element 2, a seat 3, a pusher 4. To prevent leakage of the working medium, the pusher 4 is sealed with a stuffing box 5, which is a set of cuffs 6, pressed by a spring 7, and a nut 8. The locking element is pressed against the saddle by two return springs 9, which create a force on the seal of the locking element, sufficient to seal the medium. The locking body has a shape that provides a given dependence of the gas flow on the degree of opening.

Электромеханический привод состоит из электродвигателя 10, крутящий момент которого через цилиндрические зубчатые пары механизма перемещения 12, предохранительную муфту 13 и гайку 14 преобразуется в усилие, которое создается при поступательном движении ходового винта-штока 15. Предохранительная муфта обеспечивает защиту электродвигателя от перегрузок по крутящему моменту. Усилие, передаваемое предохранительной муфтой, регулируется гайкой 16 и пружиной 17. Между толкателем 4 и штоком 15 размещен промежуточный узел в виде рычага 11 и двух серег 18, 19, имеющих общую ось-палец 20, введенный с возможностью перемещения в наклонный паз рычага 11. Конец каждой серьги шарнирно соединен с втулками 21, 22, закрепленными соответственно с толкателем 4 и штоком 15, которые расположены соосно. The electromechanical drive consists of an electric motor 10, the torque of which through the cylindrical gear pairs of the movement mechanism 12, the safety clutch 13 and the nut 14 is converted into the force that is generated by the translational movement of the spindle-rod 15. The safety clutch protects the motor from overloads in terms of torque. The force transmitted by the safety clutch is regulated by a nut 16 and a spring 17. Between the plunger 4 and the rod 15 an intermediate assembly is placed in the form of a lever 11 and two earrings 18, 19 having a common axis-finger 20, which is inserted with the possibility of movement into the inclined groove of the lever 11. The end of each earring is pivotally connected to the bushings 21, 22, respectively mounted with a pusher 4 and a rod 15, which are located coaxially.

Рычаг 11 является "рычагом второго рода", один конец которого шарнирно закреплен с помощью кронштейна 23 на основании-базе привода, а второй соединен с плоским якорем 24, удерживаемым электромагнитом при работе клапана. Толкатель 4 и пружины 9 расположены с разных сторон запорного органа 2. The lever 11 is a "lever of the second kind", one end of which is pivotally mounted using an arm 23 on the base base of the actuator, and the second is connected to a flat armature 24 held by an electromagnet during operation of the valve. The pusher 4 and the spring 9 are located on different sides of the locking body 2.

Работа клапана. Valve operation.

При отсутствии напряжения питания рычаг 11 может свободно поворачиваться на шарнире кронштейна 23. Под действием сил, создаваемых пружинами 9, запорный орган 2 прижат к седлу 3, а толкатель 4 находится в верхнем крайнем положении, независимо от того, в каком положении находится шток 15 привода, т.к. за счет силы реакции, возникающей в пазах рычага при воздействии на него пальца 20, серьги 18, 19 образуют между собой некоторый угол, а рычаг повернут вокруг своей оси. In the absence of a supply voltage, the lever 11 can freely rotate on the hinge of the bracket 23. Under the action of the forces created by the springs 9, the locking member 2 is pressed against the seat 3, and the pusher 4 is in the upper extreme position, regardless of the position of the actuator rod 15 because due to the reaction force arising in the grooves of the lever when the finger 20 is exposed to it, the earrings 18, 19 form a certain angle between themselves, and the lever is rotated around its axis.

При наличии напряжения питания конец рычага 11 притянут к электромагниту и удерживается им. Паз рычага в этом случае удерживает палец 20 и препятствует складыванию серег 18, 19, образующих между собой угол от 160^o до 175^o, установленный при настройке для создания первоначальной боковой силы.In the presence of a supply voltage, the end of the lever 11 is attracted to the electromagnet and held by it. In this case, the groove of the lever holds the finger 20 and prevents folding of the earrings 18, 19, forming between themselves an angle from 160 ^o to 175 ^o , set during adjustment to create the initial lateral force.

Таким образом, при плавном открытии и закрытии клапана усилие ходового винта-штока передается на толкатель 4, т.к. палец 20 перемещается вдоль оси штока и толкателя по пазу рычага. При открытии клапана усилие, развиваемое ходовым винтом-штоком 15, преодолевает усилие, создаваемое рабочей средой, усилие пружин 9, силу трения в манжетах, и запорный орган отходит от седла. Thus, with a smooth opening and closing of the valve, the force of the threaded spindle-rod is transmitted to the pusher 4, because the finger 20 moves along the axis of the rod and pusher along the groove of the lever. When the valve is opened, the force developed by the lead screw-rod 15 overcomes the force created by the working medium, the force of the springs 9, the friction force in the cuffs, and the locking member moves away from the seat.

При плавном закрытии шток движется в обратном направлении, а запорный орган прижимается к седлу. With a smooth closing, the rod moves in the opposite direction, and the locking element is pressed against the seat.

При отсечке снимается питание электромагнита и, если клапан был открыт, под действием сил, развиваемых пружинами, палец 10 поворачивает рычаг 11 вокруг его оси, т.к. другой конец рычага в этом случае не удерживается электромагнитом, серьги складываются и плунжер прижимается к седлу. Отсечка происходит мгновенно. When the shut-off is removed, the electromagnet's power is removed and, if the valve was open, under the action of the forces developed by the springs, the finger 10 turns the lever 11 around its axis, because the other end of the lever in this case is not held by the electromagnet, the earrings are folded and the plunger is pressed against the saddle. Cutoff occurs instantly.

Таким образом, в конструкции предлагаемого клапана сочетаются функции 3-х клапанов: отсечного, запорного и регулирующего. Thus, the design of the proposed valve combines the functions of 3 valves: shut-off, shut-off and control.

Источники информации
[1] . В. М. Чеппель. Сжигание газов в топках котлов и печей. - Л.: Гостоптехиздат, 1980 г., стр. 99-102.Sources of information
[1] . V.M. Cheppel. The combustion of gases in the furnaces of boilers and furnaces. - L .: Gostoptekhizdat, 1980, pp. 99-102.

[2] . Н.С. Вагин, И.Ф. Лобанов., А.С. Шувалов. Вакуумный аварийный клапан. А.С. 870834, БИ N 37, 17.10.81 г. [2]. N.S. Vagin, I.F. Lobanov., A.S. Shuvalov. Vacuum emergency valve. A.S. 870834, BI N 37, 10.17.81.

Claims (1)

Отсечной запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, расположенный в нем запорный орган с возвратной пружиной и толкателем, заключенный в кожух привод, между штоком которого и толкателем размещен промежуточный узел, обеспечивающий срабатывание клапана и снабженный электромагнитом с плоским якорем, причем указанные шток и толкатель расположены соосно, отличающийся тем, что корпус клапана снабжен крышкой с сальниковым узлом уплотняющим толкатель, последний и возвратная пружина расположены с разных сторон запорного органа, а промежуточный узел выполнен в виде рычага, один конец которого шарнирно закреплен на основании - базе привода, а второй соединен с плоским якорем электромагнита, и двух серег, имеющих общую ось, причем одна серьга шарнирно связана с толкателем запорного органа, а другая - шарнирно со штоком привода, при этом в рычаге выполнен с наклоном к толкателю и штоку паз и в него введена указанная общая ось серег. Shut-off shut-off and control valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles and a seat, a shut-off element located in it with a return spring and a pusher, an actuator enclosed in a casing, an intermediate unit that provides valve actuation and is equipped with an electromagnet with a flat armature is placed between the stem and the pusher moreover, said rod and pusher are arranged coaxially, characterized in that the valve body is provided with a cover with a gland assembly sealing the pusher, the last and return spring are located with different sides of the locking body, and the intermediate node is made in the form of a lever, one end of which is pivotally mounted on the base - the base of the drive, and the second is connected to a flat armature of the electromagnet, and two earrings having a common axis, and one earring is pivotally connected to the pusher of the locking body, and the other is pivotally with the actuator stem, while in the lever the groove is inclined to the push rod and the stem, and the indicated common axis of the earrings is inserted into it.