RU2143563C1 - Pressure-operated valve - Google Patents
Pressure-operated valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143563C1 RU2143563C1 RU98102143A RU98102143A RU2143563C1 RU 2143563 C1 RU2143563 C1 RU 2143563C1 RU 98102143 A RU98102143 A RU 98102143A RU 98102143 A RU98102143 A RU 98102143A RU 2143563 C1 RU2143563 C1 RU 2143563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- piston
- pressure
- pneumatic
- seal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fluid-Driven Valves (AREA)
- Lift Valve (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбостроения и, в частности, к запорной трубопроводной арматуре с пневмоприводом, приводимым в действие давлением рабочей среды. Изобретение может быть широко применимо в энергетических установках, в которых наряду с рабочими установлены резервные газовые или паровые турбины. The invention relates to the field of turbine construction and, in particular, to stop valves with pneumatic actuator, driven by the pressure of the working medium. The invention can be widely applied in power plants in which, along with the workers, backup gas or steam turbines are installed.
Известны пневмоклапаны с поршневым пневмоприводом двустороннего или одностороннего действия, применяемые в обвязке газотурбинных и паротурбинных установок и обеспечивающие автоматический режим их работы [1]. Недостатками данной арматуры являются:
- сложность и громоздкость;
- наличие специальной системы пневмоуправления, требующей отдельного источника управляющего давления;
- возможность открытия арматуры при больших перепадах давления на клапане, что может привести к выходу из строя или разрушению турбины в процессе ее пуска или останова, а также при пуске резервных турбинных агрегатов, что, в свою очередь, требует установки дополнительной регулирующей арматуры и введения защитных блокировок.Known pneumatic valves with a reciprocating pneumatic actuator of bilateral or unilateral action, used in the strapping of gas turbine and steam turbine units and providing automatic operation [1]. The disadvantages of this armature are:
- complexity and bulkiness;
- the presence of a special pneumatic control system that requires a separate source of control pressure;
- the possibility of opening valves with large pressure drops across the valve, which can lead to failure or destruction of the turbine during its start-up or shutdown, as well as when starting backup turbine units, which, in turn, requires the installation of additional control valves and the introduction of protective locks.
Известна также конструкция пневмоклапана, в которой в качестве поршневого привода используется сам клапан, приводимый в действие с помощью рабочего технологического потока [2]. Also known is the design of a pneumatic valve, in which the valve itself, driven by a working process stream, is used as a piston actuator [2].
Указанная конструкция отличается простотой, но обладает тремя существенными недостатками:
- открытие клапана осуществляется при наличии перепада давления на нем, равного рабочему, что может привести к выходу из строя всего турбинного агрегата или отдельных его элементов, например подшипников;
- невозможность автономной работы пневмоклапана при отсутствии рабочего давления в проточной части пневмоклапана, что делает чрезвычайно сложным проведение пуско-наладочных и ремонтных работ;
- уплотнительные поверхности клапана и седла подвержены эрозии за счет потока технологической среды вследствие отсутствия защиты этих поверхностей.The specified design is simple, but has three significant drawbacks:
- opening the valve is carried out in the presence of a differential pressure on it equal to the worker, which can lead to failure of the entire turbine unit or its individual elements, such as bearings;
- the impossibility of autonomous operation of the pneumatic valve in the absence of operating pressure in the flow part of the pneumatic valve, which makes it extremely difficult to carry out commissioning and repair work;
- sealing surfaces of the valve and seat are subject to erosion due to the flow of the process medium due to the lack of protection of these surfaces.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является пневмоклапан, включающий корпус с седлом, клапан с уплотнителем, проточную часть, поршневой пневмопривод с щелевым уплотнением поршня и штока, установленный непосредственно в проточную часть и управляемый с помощью рабочей среды, при этом давление управляющего газа равно давлению рабочей среды [3]. Недостаток данного пневмоклапана заключается в том, что в нем используется поршневой пневмопривод двустороннего действия, при этом диаметр поршня пневмопривода выполнен больше, чем диаметр клапана. Такое исполнение требует при использовании пневмоклапанов в обвязке паровых или газовых турбин установки автоматической защитной блокировки на открытие в случае, если перепад давления на клапане выше величины, безопасной для конструкции турбины. Кроме того, такое конструктивное решение приводит к значительному расходу управляющего газа, требует сложной системы пневмоуправления, а также применения специальных материалов, технологических производственных процессов для получения эрозионностойких уплотнительных поверхностей (например, в виде твердосплавных наплавок) клапана, что, в свою очередь, приводит еще к большей мощности привода. Closest to the proposed technical solution is a pneumatic valve, comprising a housing with a seat, a valve with a seal, a flow part, a piston pneumatic actuator with a slotted piston and rod seal installed directly in the flow part and controlled by a working medium, while the pressure of the control gas is equal to the working pressure Wednesday [3]. The disadvantage of this pneumatic valve is that it uses a double-acting piston pneumatic actuator, while the diameter of the pneumatic actuator piston is larger than the diameter of the valve. This design requires the use of pneumatic valves in the piping of steam or gas turbines to install an automatic safety lock for opening in the event that the pressure drop across the valve is higher than the value safe for the turbine design. In addition, such a constructive solution leads to a significant consumption of control gas, requires a complex pneumatic control system, as well as the use of special materials, technological production processes to obtain erosion-resistant sealing surfaces (for example, in the form of carbide weld surfacing) of the valve, which, in turn, leads to to more drive power.
Решаемая задача - повышение надежности срабатывания при заданном перепаде давления на клапане, безопасном для турбины, без усложнения системы управления и уменьшение расхода управляющего газа. The task to be solved is to increase the reliability of operation at a given pressure drop across the valve, which is safe for the turbine, without complicating the control system and reducing the flow rate of the control gas.
С этой целью установлен поршневой пневмопривод одностороннего действия, а диаметр поршня пневмопривода выполнен меньше диаметра клапана, на котором имеется буртик, защищающий уплотнитель от эрозии. For this purpose, a single-acting piston pneumatic actuator is installed, and the diameter of the pneumatic actuator piston is made smaller than the diameter of the valve, on which there is a shoulder protecting the seal from erosion.
Такое конструктивное решение позволяет устранить недостатки, характерные для известных клапанов. This design solution allows to eliminate the disadvantages characteristic of known valves.
По фондам РПТБ и ГПНТБ был проведен поиск для выявления аналогичных технических решений. Решений, совпадающих по отличительным признакам, обнаружено не было, на основании чего был сделан вывод о том, что заявленное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". A search was conducted on the funds of the Republican Public Library and the National Public Technical Library for identifying similar technical solutions. No solutions matching the distinguishing features were found, on the basis of which it was concluded that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."
На чертеже изображено заявляемое устройство. The drawing shows the inventive device.
Пневмоклапан содержит корпус 1, седло 2, клапан 3, проточную часть 4, поршневой пневмопривод, выполненный в виде цилиндра 5, поршня 6 и штока 7, соединяющего клапан 3 с поршнем 6. Уплотнение рабочего и управляющего газа по штоку 7 и поршню 6 осуществляется за счет диаметральных зазоров, выполненных по рабочей длине цилиндра 5. Предварительное уплотнение клапана 3 создается за счет пружины 8, а необходимая герметичность - за счет усилия, возникающего от разности давления над и под клапаном 3. Камера 9 над поршнем 6 с помощью трубопровода 10 подключена к дренажу, а камера 11 под поршнем 6 - с помощью трубопровода 12 к источнику рабочей среды. При этом давление управляющего газа равно давлению рабочей среды. Для защиты уплотнителя 13, установленного в клапане 3, в последнем выполнен защитный буртик 14, предохраняющий уплотнитель от эрозии потоком рабочей среды. The pneumatic valve comprises a housing 1, a seat 2, a valve 3, a flow part 4, a piston pneumatic actuator made in the form of a cylinder 5, a piston 6, and a rod 7 connecting the valve 3 to the piston 6. The working and control gas are sealed along the rod 7 and piston 6 the diametrical gaps made along the working length of the cylinder 5. The preliminary seal of the valve 3 is created by the spring 8, and the necessary tightness is due to the force arising from the pressure difference above and below the valve 3. The chamber 9 above the piston 6 is connected to the pipeline 10 by d drainage, and the chamber 11 under the piston 6 - using the pipe 12 to the source of the working medium. The pressure of the control gas is equal to the pressure of the working medium. To protect the seal 13 installed in the valve 3, the latter has a protective collar 14 protecting the seal from erosion by the flow of the working medium.
Пневмоклапан работает следующим образом. При подаче управляющего давления из трубопровода 12 в камеру 11 открытие клапана 3 произойдет только тогда, когда будет выполнено условие:
F1 > F2+F3+Fпр-F4+F5
F1 = 0,785dп 2/Pу - усилие, действующее на поршень 6 со стороны камеры 11;
F2 = 0,785Dк 2/(P1 - P2) - усилие, действующее на клапан 3 от перепада давления;
F3 = 0,785dп 2P3 - усилие, действующее на поршень 6 со стороны камеры 9;
Fпр - усилие пружины 8;
F4= 0,785dш 2P1 - усилие, действующее на шток 7 от давления со стороны проточной части 4;
F5=0,785dш 2P3 - усилие, действующее на шток 7 со стороны камеры 9,
где dп - диаметр поршня 6,
dш - диаметр штока 7,
Dк -диаметр клапана 3,
P1 - давление рабочего газа над клапаном 3,
P2 - давление рабочего газа под клапаном 3,
P3 - давление в камере 9, равное давлению рабочего газа в дренаже,
Pу - давление управляющего газа в камере 11, равное давлению рабочего газа, например P1.The pneumatic valve operates as follows. When applying control pressure from the pipeline 12 to the chamber 11, the opening of the valve 3 will occur only when the condition is met:
F 1 > F 2 + F 3 + F pr -F 4 + F 5
F 1 = 0.785d p 2 / P y - the force acting on the piston 6 from the side of the chamber 11;
F 2 = 0,785D to 2 / (P 1 - P 2 ) - the force acting on the valve 3 from the differential pressure;
F 3 = 0.785d p 2 P 3 - the force acting on the piston 6 from the side of the chamber 9;
F CR - spring force 8;
F 4 = 0,785d W 2 P 1 - the force acting on the rod 7 from the pressure from the flow part 4;
F 5 = 0.785d W 2 P 3 - the force acting on the rod 7 from the side of the chamber 9,
where d p - the diameter of the piston 6,
d W - the diameter of the rod 7,
D to the diameter of the valve 3,
P 1 - working gas pressure above valve 3,
P 2 - working gas pressure under the valve 3,
P 3 - pressure in the chamber 9, equal to the pressure of the working gas in the drainage,
P y - the pressure of the control gas in the chamber 11, equal to the pressure of the working gas, for example P 1 .
Так как диаметр поршня 6 выполнен меньше диаметра клапана 3, то отрыв клапана 3 от седла 2 может произойти только при появлении определенного перепада давления на клапане 3. Как только такой перепад на клапане 3 создается, он под действием усилия, действующего на поршень 6 пневмопривода, открывается. После открытия клапана 3 давление над и под клапаном (гидравлические потери в самом клапане не учитываются) может выравниваться. При этом вследствие наличия буртика 14 на клапане 3 конечной длины поток движущейся среды не создает какого-либо динамического воздействия на уплотнитель 13, которое могло бы привести к разрушению последнего. Since the diameter of the piston 6 is made smaller than the diameter of the valve 3, the separation of the valve 3 from the seat 2 can occur only when a certain pressure drop appears on the valve 3. As soon as such a difference on the valve 3 is created, it is under the action of the force acting on the piston 6 of the pneumatic actuator, opens. After opening valve 3, the pressure above and below the valve (hydraulic losses in the valve itself are not taken into account) can equalize. Moreover, due to the presence of a shoulder 14 on the valve 3 of finite length, the flow of a moving medium does not create any dynamic effect on the seal 13, which could lead to the destruction of the latter.
Для закрытия клапана 3 достаточно отключить подачу управляющего газа в камеру 11. В результате этого давление в камере 11 через некоторое время сравняется с давлением в камере 9, соединенной трубопроводом 10 с дренажом. Уменьшение давления в камере 11 происходит из-за утечек управляющего газа по щелевому зазору между поршнем 6 и цилиндром 5. После выравнивания давлений в камерах 11 и 9, клапан 3 под действием пружины 8 садится на седло 2, перекрывая расход газа в проточной части 4. Предварительное уплотнение клапана 3 создается пружиной 8, а окончательная герметизация затвора достигается за счет перепада давления на клапане 3, образующегося после его закрытия. To close the valve 3, it is enough to turn off the supply of control gas to the chamber 11. As a result, the pressure in the chamber 11 after some time equals the pressure in the chamber 9, connected by a pipeline 10 to the drainage. The decrease in pressure in the chamber 11 occurs due to leaks of the control gas in the gap between the piston 6 and the cylinder 5. After equalizing the pressures in the chambers 11 and 9, the valve 3 sits on the seat 2 under the action of the spring 8, blocking the gas flow rate in the flow part 4. Pre-sealing of the valve 3 is created by the spring 8, and the final sealing of the shutter is achieved due to the pressure drop across the valve 3, formed after its closure.
Как видно из описания работы пневмоклапана, утечки управляющего газа имеют место в период, когда клапан находится в открытом состоянии. При этом величина утечки управляющего газа значительно сокращена за счет уменьшения щелевого зазора между поршнем б и цилиндром 7, что, в свою очередь, обусловлено уменьшением диаметра поршня 6, диаметр которого всегда меньше диаметра клапана 3. As can be seen from the description of the operation of the pneumatic valve, leakage of the control gas occurs during the period when the valve is in the open state. The leakage of the control gas is significantly reduced by reducing the gap between the piston b and the cylinder 7, which, in turn, is due to a decrease in the diameter of the piston 6, the diameter of which is always smaller than the diameter of the valve 3.
Необходимо также отметить, что в период, когда клапан находится в закрытом положении, утечки рабочего газа из проточной части 4 по щелевым зазорам штока 7 и поршня 6 не происходит, что достигается за счет перекрытия дренажа на трубопроводе 10. It should also be noted that during the period when the valve is in the closed position, there is no leakage of the working gas from the flow part 4 through the slotted gaps of the rod 7 and piston 6, which is achieved by blocking the drainage on the pipeline 10.
Сравнение существенных признаков предложенного и известных технических решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям "изобретательский уровень" и "промышленная применимость". A comparison of the essential features of the proposed and known technical solutions gives reason to believe that the proposed technical solution meets the criteria of "inventive step" and "industrial applicability".
Использование предлагаемого технического решения позволяет:
- существенно повысить надежность работы пневмоклапана в условиях заданного перепада давлений на клапане;
- сократить расход управляющего газа;
- упростить систему управления пневмоклапаном;
- повысить ресурс пневмоклапана и надежность его герметизации;
использовать пневмоклапан в других отраслях техники.Using the proposed technical solution allows you to:
- significantly increase the reliability of the pneumatic valve under the conditions of a given pressure drop across the valve;
- reduce the consumption of control gas;
- simplify the control system of the pneumatic valve;
- increase the life of the pneumatic valve and the reliability of its sealing;
use pneumatic valve in other branches of technology.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98102143A RU2143563C1 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Pressure-operated valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98102143A RU2143563C1 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Pressure-operated valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98102143A RU98102143A (en) | 1999-10-27 |
| RU2143563C1 true RU2143563C1 (en) | 1999-12-27 |
Family
ID=20201987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98102143A RU2143563C1 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Pressure-operated valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143563C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443922C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear actuator |
| RU2443924C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear actuator |
| RU2443923C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear actuator |
| RU2446337C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear drive |
| RU2450190C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear drive |
| RU2503869C1 (en) * | 2012-06-13 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Pneumatic valve |
| RU170361U1 (en) * | 2015-06-18 | 2017-04-24 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Start-off pneumatic valve |
-
1998
- 1998-01-28 RU RU98102143A patent/RU2143563C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гуревич Д.Ф., Заринский О.Н., Кузьмин Ю.К. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов. - Л.: Недра, 1988, с.115. Никитин Ю.Ф., Плюгин Б.С., Рыков Н.А. Электромагнитные клапаны. - М.: МВТУ, 1976, с.31. Гуревич Д.Ф., Шпаков О.Н. Справочник конструктора трубопроводной арматуры. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987, с.135. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443922C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear actuator |
| RU2443924C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear actuator |
| RU2443923C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear actuator |
| RU2446337C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear drive |
| RU2450190C2 (en) * | 2010-05-27 | 2012-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект" | Valve with linear drive |
| RU2503869C1 (en) * | 2012-06-13 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Pneumatic valve |
| RU170361U1 (en) * | 2015-06-18 | 2017-04-24 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Start-off pneumatic valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2196901C (en) | Dry gas seal contamination prevention system | |
| US8091861B2 (en) | Valve for use in connection with oil production and gas production | |
| RU2143563C1 (en) | Pressure-operated valve | |
| CA1177045A (en) | Shut-off valve controlled by its own medium | |
| US3840050A (en) | High-pressure trip valve | |
| CN210218889U (en) | Online monitoring pressure release valve | |
| CN214838658U (en) | Heating control relief pressure valve | |
| US3042057A (en) | High and low pressure cut-off valve | |
| US4194528A (en) | Spherical valve seal piston detecting and locking arrangement | |
| CN204114167U (en) | Reduction valve | |
| CN109695754B (en) | Hydraulic oil inlet valve | |
| RU2232921C2 (en) | Turbocompressor sealing system | |
| US6969229B2 (en) | Sealing system for centrifugal compressors which process lethal gases | |
| CN210218888U (en) | On-line monitoring backflow preventer | |
| CN2142902Y (en) | Relay safety valve | |
| CN203686145U (en) | Temperature-triggered passive parking safety sealing device | |
| KR101657618B1 (en) | Apparatus for preventing rust of hydraulic actuator for power plant | |
| CN212338204U (en) | Valve maintained on line | |
| RU2773408C1 (en) | Two-shut-off valve | |
| SU1742566A1 (en) | Shut-off device | |
| KR20180031919A (en) | An operating method of the smart valve that quickly detects rupture in a closed piping and can isolate it | |
| JP3983908B2 (en) | Sealing device for hydraulic machine and control method thereof | |
| SU1204801A1 (en) | Method of protecting pump against water hammer | |
| RU2133346C1 (en) | Method of operation of extraction turbine according to thermal schedule | |
| CN107605551B (en) | Lubricating oil pressure shielding device |