RU2174633C1

RU2174633C1 - Check valve

Info

Publication number: RU2174633C1
Application number: RU2000101357A
Authority: RU
Inventors: А.И. Часовских; А.В. Бондарь; В.В. Агеев; Ю.И. Скуфинский; М.М. Каменецкий; В.Н. Сухоруков; М.А. Имшенецкий
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод"
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: shut-off fittings for transportation of liquid or gaseous media, hydrocarbon-containing gases inclusive both in surface and underground pipe lines. SUBSTANCE: check valve has body with inlet branch pipe on which seat with flap valve is mounted. Flap valve is connected with rod of hydraulic brake by means of articulated lever joint. Piston and rod chambers f hydraulic brake are communicated with each other and with cavity of check valve body. Hydraulic brake body is articulated for synchronous turn in plane of turn of lever. Lever connects hydraulic brake body with flap valve. Liquid-and-gas medium is used as working medium for hydraulic brake. Volume of this medium is checked by means of valves. Valves open in turn. EFFECT: enhanced reliability and efficiency of dampening; extended functional capabilities. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано при транспортировании как жидкой, так и газовой рабочей среды, в том числе углеводородосодержащего газа как в нажимных, так и подземных трубопроводах. The invention relates to valve engineering and can be used for transportation of both liquid and gas working media, including hydrocarbon-containing gas, both in pressure and underground pipelines.

Известен обратный клапан (аналог), в корпусе которого установлен поворотный запорный орган, связанный шарнирно-рычажной связью со штоком основного и вспомогательного цилиндров гидротормоза (а.с. N 703714, МПК F 16 K 15/03). Недостатком данной разработки является сложность конструкции, недостаточная надежность работы клапана при высоком давлении, малая эффективность демпфирования при закрытии клапана. A non-return valve (analogue) is known, in the housing of which there is a rotary locking element connected by an articulated-lever connection with the rod of the main and auxiliary cylinders of the hydraulic brake (a.s. N 703714, IPC F 16 K 15/03). The disadvantage of this development is the design complexity, insufficient reliability of the valve at high pressure, low damping efficiency when closing the valve.

Известен обратный клапан (аналог), состоящий из корпуса, расположенного в нем цилиндра гидротормоза, седла, дискового затвора, шарнирно подвешенного в корпусе, конец которого выполнен в виде полого поршня, имеющего шаровой запорный элемент, отверстие, сообщающее полость поршня с полостью корпуса обратного клапана (а.с. N 752092, МПК F 16 K 15/03). Недостатком данного изобретения является использование для демпфирования только жидкой среды, малая эффективность демпфирования при закрытии клапана. Known check valve (analogue), consisting of a housing located in it a hydraulic brake cylinder, a seat, a butterfly valve, pivotally suspended in the housing, the end of which is made in the form of a hollow piston having a ball locking element, an opening communicating the piston cavity with the cavity of the check valve (A.S. N 752092, IPC F 16 K 15/03). The disadvantage of this invention is the use for damping only a liquid medium, low damping efficiency when closing the valve.

Известен обратный клапан (прототип), содержащий корпус, входной патрубок с седлом, шарнирно закрепленную вне седла захлопку, цилиндры с демпфирующими поршнями, поршневая и штоковая полости которых соединены между собой и с полостью корпуса обратного клапана (патент N 1565354, МПК F 16 K 15/03). Недостатком данного технического решения является использование одной среды для демпфирования, недостаточная надежность работы клапана при высоком давлении рабочей среды, малая эффективность демпфирования при закрытии обратного клапана. A non-return valve (prototype) is known, comprising a housing, an inlet pipe with a saddle, a clap pivotally mounted outside the saddle, cylinders with damping pistons, piston and rod cavities of which are interconnected with the cavity of the non-return valve body (patent N 1565354, IPC F 16 K 15 / 03). The disadvantage of this technical solution is the use of one damping medium, insufficient reliability of the valve at high pressure of the working medium, low damping efficiency when closing the check valve.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы обратного клапана, повышение эффективности демпфирования при закрытии захлопки, т.е. обеспечение безударного соприкосновения захлопки седла, что обеспечивает целостность уплотнения, следовательно увеличивает срок его службы при давлении 150 атм при транспортировании жидкостной или газовой рабочей среды. The objective of the invention is to increase the reliability of the check valve, increase the damping efficiency when closing the flap, i.e. ensuring shock-free contact of the collar of the saddle, which ensures the integrity of the seal, therefore, increases its service life at a pressure of 150 atm when transporting a liquid or gas working medium.

Поставленная задача решается при помощи предлагаемой конструкции обратного клапана. The problem is solved using the proposed design of the check valve.

Обратный клапан, в корпусе которого на входном патрубке установлено седло с захлопкой, шарнирно соединенной посредством рычага со штоком и поршнем гидротормоза, поршневая и штоковая полость которого соединены между собой посредством каналов, состоящих из продольных и радиальных участков, находящихся в поршне гидротормоза. Обе полости соединены и с полостью корпуса обратного клапана. Корпус гидротормоза установлен с возможностью поворота синхронно повороту рычага, соединяющего его с захлопкой, в той же плоскости. Демпфирующей средой в корпусе гидротормоза является жидкостно-газовая среда, объем последней регулируется клапанами, открывающимися попеременно. Один клапан работает на впуск рабочей среды, другой - на выпуск. При работе демпфера уменьшение жидкой среды в корпусе гидротормоза компенсируется увеличением объема газовой среды для сохранения рабочего давления внутри корпуса гидротормоза, способствующего его стабильной работе. Наличие предохранительного клапана внутри поршня предохраняет от воздействия гидроудара. При резком возрастании давления в штоковой полости предохранительный клапан открывается, способствуя прохождению жидкости в поршневую полость. Захлопка закреплена на рычаге с помощью сферического шарнира, а сам рычаг шарнирно сочленен с седлом. Кроме того, захлопка дополнительно зафиксирована на рычаге для защиты ее от проворота и центрирования относительно седла. Обратный клапан работает в автоматическом режиме. A non-return valve, in the case of which a saddle with a flap is mounted on the inlet pipe, pivotally connected by means of a lever to the rod and piston of the hydraulic brake, the piston and rod cavity of which are interconnected by channels consisting of longitudinal and radial sections located in the hydraulic brake piston. Both cavities are also connected to the cavity of the check valve body. The case of the hydraulic brake is mounted with the possibility of rotation synchronously to the rotation of the lever connecting it to the flap in the same plane. The damping medium in the case of the hydraulic brake is a liquid-gas medium, the volume of the latter is regulated by valves that open alternately. One valve works at the inlet of the working medium, the other at the outlet. During damper operation, a decrease in the liquid medium in the hydraulic brake housing is compensated by an increase in the volume of the gas medium to maintain the working pressure inside the hydraulic brake housing, which contributes to its stable operation. The presence of a safety valve inside the piston protects against the effects of water hammer. With a sharp increase in pressure in the rod cavity, the safety valve opens, facilitating the passage of fluid into the piston cavity. The flap is fixed to the lever using a spherical hinge, and the lever itself is articulated with the saddle. In addition, the flap is additionally fixed on the lever to protect it from rotation and centering relative to the saddle. The non-return valve operates in automatic mode.

На фиг. 1 изображен обратный клапан в разрезе, на фиг. 2 - поршень гидроцилиндра, на фиг. 3 - клапаны, контролирующие объем газовой среды в корпусе гидротормоза. In FIG. 1 shows a check valve in section; FIG. 2 - the piston of the hydraulic cylinder, in FIG. 3 - valves that control the volume of the gas medium in the housing of the hydraulic brake.

Обратный клапан состоит из корпуса 1, входного 2 и выходного 3 патрубков, установленного на входном патрубке 2 седла 4, соединенного с захлопкой 5 посредством рычага 6, соединенного с седлом 4. Рычаг 6 соединен осью со штоком 7 гидротормоза, верхний конец которого выполнен в виде поршня 8, установленного в корпусе 9 гидротормоза. В поршне 8 имеется дроссель 10, предохранительный клапан 11 и каналы 12, состоящие из продольных и радиальных участков, соединяющие штоковую полость с поршневой. В крышке 13 гидротормоза установлены клапаны 14 и 15, первый из которых работает на впуск газовой рабочей среды, а другой на выпуск. Корпус 9 гидротормоза установлен в крышке 16 корпуса обратного клапана с возможностью поворота в вертикальной плоскости, т.е. в плоскости поворота рычага 6. Внутри корпуса гидротормоза находится жидкость, а в верхней его части газовая рабочая среда. Гидротормоз закрыт герметично крышкой 17. Захлопка 5 закреплена на рычаге 6 с помощью сферического шарнира 18, обеспечивающего плотное ее прилегание к седлу 4 и зафиксировано креплением 19, обеспечивающим соосность захлопки и седла и защищающим ее от проворота. На захлопке 5 находится упор 20, предохраняющий ее от удара при открытии клапана, и козырек 21. The non-return valve consists of a housing 1, inlet 2 and outlet 3 nozzles mounted on the inlet nozzle 2 of the seat 4, connected to the flap 5 by means of a lever 6 connected to the seat 4. The lever 6 is connected by an axis to the rod 7 of the hydraulic brake, the upper end of which is made in the form a piston 8 installed in the housing 9 of the hydraulic brake. In the piston 8 there is a throttle 10, a safety valve 11 and channels 12, consisting of longitudinal and radial sections connecting the rod cavity with the piston. In the cover 13 of the hydraulic brake valves 14 and 15 are installed, the first of which works on the inlet of the gas medium, and the other on the release. The hydraulic brake housing 9 is installed in the cover 16 of the check valve housing with the possibility of rotation in a vertical plane, i.e. in the plane of rotation of the lever 6. Inside the case of the hydraulic brake there is a fluid, and in its upper part there is a gas medium. The hydraulic brake is closed hermetically by a cover 17. The flap 5 is fixed to the lever 6 with the help of a spherical hinge 18, which ensures its tight fit to the saddle 4 and is fixed by a fastener 19, which ensures the coaxiality of the flap and the saddle and protects it from rotation. On the flap 5 there is an emphasis 20, which protects it from impact when the valve is opened, and a visor 21.

Козырек 21 служит для поддержания устойчивого положения захлопки при открытом клапане в случае незначительного изменения давления рабочей среды в корпусе обратного клапана. Козырек закреплен под углом, чтобы при обтекании его потоком рабочей среды создавалась подъемная сила, удерживающая захлопку в открытом положении. На седле 4 с помощью кольца 22 закреплено уплотнение 23. The visor 21 serves to maintain a stable position of the flap with the valve open in the event of a slight change in the pressure of the working medium in the check valve body. The visor is fixed at an angle so that when it flows around the flow of the working medium, a lifting force is created that keeps the flap in the open position. On the seat 4 with the help of the ring 22 is fixed seal 23.

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

Рабочее положение клапана - открыто. Поршень 8 расположен вверху корпуса 9 гидротормоза. Корпус 9 наклонен влево. При падении давления внутри корпуса обратного клапана захлопка 5 под действием собственного веса начинает опускаться, увлекая за собой шток 7 и поршень 8. Дроссель 10 настроен на определенную скорость перемещения поршня. Жидкость, находящаяся в штоковой полости, т.е. под поршнем 8, начинает перемещаться в поршневую полость по каналам 12, замедляя движение захлопки 5. При движении поршня 8 вниз под крышкой 13 корпуса гидротормоза 9 создается разрежение в газовом объеме рабочей среды, что способствует открытию клапана 14. Происходит впуск газовой рабочей среды из полости корпуса 1 обратного клапана внутрь корпуса 9 гидротормоза, что стабилизирует движение поршня со штоком. Корпус 9 гидротормоза наклоняется вправо относительно оси симметрии в вертикальной плоскости синхронно движению рычага 6, на котором закреплена захлопка 5 и который связан со штоком 7 гидротормоза. Движение происходит до полного закрытия захлопки. Сферический шарнир 18 и дополнительное крепление 19 предохраняют захлопку от проворота и центрируют ее относительно оси седла, обеспечивая плотное прилегание. При возникновении гидроудара предохранительный клапан 11 открывается и тормозная жидкость по каналу клапана устремляется в поршневую полость, снижая действие гидравлического удара на клапан. При подаче давления внутрь корпуса 1 обратного клапана захлопка 5 открывается под действием напора рабочей среды. Захлопка 5 давит на шток 7 посредством рычага 6, поршень 8 начинает перемещение вверх, преодолевая давление жидкости в поршневой полости, которая по каналам 12 начинает перемещение вниз, в штоковую полость. The operating position of the valve is open. The piston 8 is located at the top of the hydraulic brake housing 9. Case 9 is tilted to the left. When the pressure drops inside the check valve body, the flap 5 under the influence of its own weight starts to fall, dragging the piston rod 7 and the piston 8. The throttle 10 is configured for a certain piston movement speed. The fluid in the stock cavity, i.e. under the piston 8, it begins to move into the piston cavity through the channels 12, slowing down the flap 5. When the piston 8 moves downward under the cover 13 of the hydraulic brake housing 9, a vacuum is created in the gas volume of the working medium, which helps to open the valve 14. The gas working medium is inlet from the cavity the housing 1 of the check valve inside the housing 9 of the hydraulic brake, which stabilizes the movement of the piston with the rod. The housing 9 of the hydraulic brake tilts to the right with respect to the axis of symmetry in the vertical plane synchronously with the movement of the lever 6, on which the flap 5 is fixed and which is connected with the rod 7 of the hydraulic brake. Movement occurs until the flap is completely closed. The spherical hinge 18 and the additional fastener 19 prevent the flap from turning and center it relative to the axis of the saddle, providing a snug fit. When a water hammer occurs, the safety valve 11 opens and the brake fluid flows through the valve channel into the piston cavity, reducing the effect of water hammer on the valve. When applying pressure inside the body 1 of the check valve, the flap 5 opens under the influence of the pressure of the working medium. The flap 5 presses on the rod 7 by means of the lever 6, the piston 8 begins to move upward, overcoming the pressure of the liquid in the piston cavity, which through the channels 12 begins to move down into the rod cavity.

При резком возрастании давления в штоковой полости открывается предохранительный клапан 11, способствующий ускорению перемещения жидкой среды и предотвращающий выход гидротормоза из строя. При движении поршня 8 вверх происходит сжатие газовой среды, находящейся вверху корпуса 9 гидротормоза, до давления, позволяющего открыть клапан 15 и произвести выпуск газовой рабочей среды. Давление падает до величины, позволяющей перемещаться поршню далее до полного открытия обратного клапана. При движении захлопки 5 вместе с рычагом 6 вправо корпус 9 гидротормоза поворачивается синхронно влево. Для упора захлопки 5 в корпус 1 в открытом положении обратного клапана предусмотрен упор 20. Обратный клапан открыт для транспортирования рабочей среды. With a sharp increase in pressure in the rod cavity, the safety valve 11 opens, which helps to accelerate the movement of the liquid medium and prevents the breakdown of the hydraulic brake. When the piston 8 moves upward, the gaseous medium located at the top of the hydraulic brake housing 9 is compressed to a pressure allowing the valve 15 to be opened and the gas medium to be released. The pressure drops to a value that allows the piston to move further until the check valve is fully open. When the flap 5 moves together with the lever 6 to the right, the hydraulic brake housing 9 rotates synchronously to the left. To stop the flap 5 in the housing 1 in the open position of the check valve, a stop 20 is provided. The check valve is open for transporting the working medium.

Таким образом, данная конструкция обратного клапана предназначена для гашения ударных нагрузок на седло затвора и обеспечения плавного перемещения захлопки 5 при срабатывании обратного клапана. Демпфирующей средой является гидравлическая жидкость ПМС-20 ГОСТ 13032-77 и углеводородосодержащий газ, транспортируемый по трубопроводу. Обратный клапан предназначен для надежного перекрытия магистрали и удерживания давления при изменении направления потока рабочей среды. Данный клапан применяется для работы в среде газа или жидкости и устанавливается на горизонтальных наземных и подземных участкам трубопроводов, обеспечивая надежную работу, высокую эффективность демпфирования при закрытии захлопки, что обеспечивает долгую службу уплотнения. Thus, this design of the non-return valve is designed to absorb shock loads on the valve seat and ensure smooth movement of the shutter 5 when the non-return valve is triggered. The damping medium is PMS-20 hydraulic fluid GOST 13032-77 and hydrocarbon-containing gas transported through the pipeline. The non-return valve is designed to reliably shut off the line and hold pressure when changing the direction of flow of the medium. This valve is used to work in a gas or liquid environment and is installed on horizontal surface and underground sections of pipelines, ensuring reliable operation, high damping efficiency when closing the flap, which ensures a long seal service.

Claims

1. Обратный клапан, в корпусе которого на входном патрубке установлено седло с захлопкой, связанной шарнирно-рычажной связью со штоком гидротормоза, поршневая и штоковая полости которого сообщены между собой и с полостью корпуса обратного клапана, отличающийся тем, что корпус гидротормоза шарнирно закреплен с возможностью синхронного поворота в плоскости поворота рычага, связывающего его с захлопкой, в котором тормозной средой является жидкостно-газовая среда, объем последней контролируется клапанами, открывающимися попеременно. 1. The non-return valve, in the body of which a saddle with a flap is installed on the inlet pipe, connected by a pivot-lever connection with the hydraulic brake rod, the piston and rod cavities of which are interconnected with the cavity of the non-return valve, characterized in that the hydraulic brake housing is pivotally mounted synchronous rotation in the plane of rotation of the lever connecting it to the flap, in which the brake medium is a liquid-gas medium, the volume of the latter is controlled by valves that open alternately.

2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что захлопка закреплена на рычаге с помощью сферического шарнира, а сам рычаг шарнирно сочленен с седлом. 2. The check valve according to claim 1, characterized in that the flap is fixed to the lever using a spherical joint, and the lever itself is articulated with a seat.

3. Обратный клапан по п.2, отличающийся тем, что захлопка имеет дополнительное фиксирование на рычаг. 3. The check valve according to claim 2, characterized in that the flap has an additional fixation on the lever.

4. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что в поршне гидроцилиндра установлен предохранительный клапан и дроссель. 4. The check valve according to claim 1, characterized in that a safety valve and a throttle are installed in the piston of the hydraulic cylinder.