RU2284429C2 - Valve - Google Patents

Abstract

FIELD: pipe fittings, in particular, valves equipped with electromagnetic drives and adapted for controlling flow velocities of working fluid streams in main pipelines, preferably high-pressure pipelines.

SUBSTANCE: valve has sleeve designed for at least reciprocating motion relative to insert, and body with annular seat hermetically located within body. Seat hermetically embraces part of insert side surface. Insert has embraced annular seat and first through opening used as valve outlet opening. Valve body has second opening used as inlet opening. Third opening has second sealing member inserted therein. Sealing member embraces part of drive bushing connected with drive providing at least reciprocating motion of drive bushing. The latter has first portion with constant cross section, second sealant positioned on surface of first portion, and second portion adapted for embracing third sealant and having constant inner cross section. Stem is attached to first end surface of insert. Third sealant is fixed on stem. Drive bushing is connected to sleeve through device for restricting transverse motion of drive bushing relative to sleeve. End surface of drive bushing at side of second portion and part of outer surface of sleeve bottom are made in the form of mutually conforming seat and edge providing sealed contact between end surface of bushing and sleeve bottom. Sleeve bottom has opening for flowing of working fluid from sleeve inner space into drive bushing inner space. Inner surface of sleeve side wall embracing insert in closed state of valve has constant inner cross section. Edge of sleeve side wall has shape corresponding to shape of annular seat and provides hermetic contacting with annular seat. Area of drive bushing section surface portion, restricted with inner edge of surface of wide part of drive bushing, is 0.9-1.1 the area of drive bushing section surface portion, restricted with outer edge of narrow part surface of drive bushing. Sleeve and drive bushing are adapted for simultaneous reciprocation on part of stroke of drive bushing.

EFFECT: enhanced reliability in operation of valve.

17 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам, в том числе с электромагнитными приводами, и предназначено для управления потоком рабочей среды в трубопроводных магистралях, преимущественно высокого давления при больших расходах рабочей среды.The invention relates to pipe fittings, in particular to valves, including with electromagnetic actuators, and is intended to control the flow of the working medium in the pipelines, mainly high pressure at high flow rates of the working medium.

Известен клапан (см. RU 2163318 С1, кл. F 16 К 1/12, 20.02.2001), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана и запорный элемент, выполненный в виде диска.A known valve (see RU 2163318 C1, class F 16 K 1/12, 02/20/2001), comprising a housing with inlet and outlet openings, a valve seat and a locking element made in the form of a disk.

Недостатком указанного клапана является необходимость приложения к запорному элементу при отпирании и запирании больших усилий, необходимых для преодоления сил давления рабочей среды на запорный элемент. Указанное обстоятельство затрудняет использование клапана при больших давлениях рабочей среды и/или больших подачах, так как сила, действующая на клапан под действием давления рабочей среды, увеличивается прямо пропорционально давлению и площади запорного элемента.The disadvantage of this valve is the need to apply to the locking element when unlocking and locking the large forces necessary to overcome the pressure forces of the working medium on the locking element. This circumstance makes it difficult to use the valve at high pressures of the working medium and / or high feeds, since the force acting on the valve under the influence of the pressure of the working medium increases in direct proportion to the pressure and area of the shut-off element.

Известен клапан (см. RU 2159857 С2, кл. F 01 L 7/04, 27.11.2000) золотникового типа, содержащий цилиндрический запорный элемент, перекрывающий выходные отверстия. В указанной конструкции клапана не требуется приложения значительных механических усилий при отпирании и запирании клапана.A known valve (see RU 2159857 C2, class F 01 L 7/04, 11.27.2000) of the spool type, containing a cylindrical locking element that overlaps the outlet. In this valve design, no significant mechanical effort is required when unlocking and locking the valve.

Недостатком данной конструкции является невозможность обеспечения полной герметичности клапана в закрытом положении, кроме того, герметичность клапана значительно снижается при уменьшении качества обработки сопрягающихся элементов клапана.The disadvantage of this design is the inability to ensure complete tightness of the valve in the closed position, in addition, the tightness of the valve is significantly reduced while reducing the processing quality of the mating valve elements.

Известен клапан (см. SU 93019 А, кл. F 16 К 41/04, 07.12.1961), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло клапана, запорный элемент, соединенный с приводом, и уплотнительные узлы, при этом в корпусе установлен жестко связанный с седлом цилиндрический вкладыш с перепускным отверстием, а запорный элемент выполнен в виде полой втулки, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль внешней поверхности цилиндрического вкладыша.A known valve (see SU 93019 A, class F 16 K 41/04, 12/07/1961) containing a housing with inlet and outlet openings, a valve seat, a locking element connected to the actuator, and sealing units, while in the housing is installed a cylindrical liner rigidly connected to the saddle with a bypass hole, and the locking element is made in the form of a hollow sleeve mounted with the possibility of reciprocating movement along the outer surface of the cylindrical liner.

Недостатком указанного клапана является необходимость приложения к запорному элементу значительной силы при отпирании и запирании клапана, так как силы, приложенные к запорному элементу, сформированные давлением рабочей среды в известной конструкции, не уравновешены. Указанное обстоятельство может также приводить к тому, что в системах, в которых используется известный клапан, могут возникать автоколебания при работе в режиме малых расходов. Такие автоколебания, проявляющиеся в виде "стука" или "гудения" клапана, приводят к возникновению в системе гидравлических ударов и в ряде случаев способны привести к разрушению системы.The disadvantage of this valve is the necessity of applying considerable force to the locking element when unlocking and locking the valve, since the forces applied to the locking element formed by the pressure of the working medium in a known design are not balanced. This circumstance may also lead to the fact that in systems in which a known valve is used, self-oscillations can occur during operation in the low-flow mode. Such self-oscillations, manifested in the form of “knocking” or “buzzing” of a valve, lead to hydraulic shock in the system and in some cases can lead to the destruction of the system.

Наиболее близким к заявленному является клапан (пат. РФ №2200265, кл. F 16 К 3/24 от 03.2003 г.).Closest to the claimed is a valve (US Pat. RF No. 2200265, CL F 16 K 3/24 from 03.2003).

Известный клапан позволяет снизить усилия, необходимые для перемещения запорного элемента, с одновременным повышением устойчивости работы, так как в гидравлической системе, в которой установлен клапан, отсутствуют условия для возникновения автоколебаний при отпирании и запирании клапана. В клапане совмещаются преимущества тарельчатого и золотникового клапанов, то есть обеспечивается повышенная герметичность клапана в закрытом положении одновременно с ликвидацией сил, действующих на привод запорного элемента в результате влияния давления рабочей среды. Кроме того, клапан не требует повышенной точности обработки деталей для обеспечения его нормальной работы в связи с наличием в нем уплотнительных элементов, а также в связи с тем, что герметичность клапана в закрытом положении обеспечивается за счет приработки седла клапана и нижней кромки запорного элемента.The known valve allows you to reduce the effort required to move the locking element, while increasing the stability of operation, since in the hydraulic system in which the valve is installed, there are no conditions for self-oscillations during unlocking and locking of the valve. The valve combines the advantages of poppet and spool valves, that is, increased valve tightness in the closed position is provided simultaneously with the elimination of the forces acting on the actuator of the shut-off element as a result of the influence of the pressure of the working medium. In addition, the valve does not require increased accuracy of machining of parts to ensure its normal operation due to the presence of sealing elements in it, and also due to the fact that the tightness of the valve in the closed position is ensured by running in the valve seat and the lower edge of the locking element.

Недостатком известного клапана является то, что в процессе эксплуатации трубопровода возникает необходимость очистки его внутренних стенок от отложений, однако конструкция известного клапана исключает возможность проведения этой операции. Кроме того, при протекании жидкости в клапане известной конструкции формируются турбулентные потоки, что приводит к ускорению отложения твердого осадка на элементах клапана, повышенным гидравлическим нагрузкам и истиранию клапана и стенок трубопровода механическими частицами, находящимися в потоке во взвешенном состоянии, за счет гидроабразивного износа.A disadvantage of the known valve is that during operation of the pipeline there is a need to clean its internal walls from deposits, however, the design of the known valve excludes the possibility of this operation. In addition, when a fluid flows in a valve of a known design, turbulent flows are formed, which leads to accelerated deposition of solid sediment on the valve elements, increased hydraulic loads and abrasion of the valve and pipeline walls by suspended particles in the flow due to waterjet wear.

Технический результат заключается в том, что снижаются силы трения с одновременным снижением стоимости и повышением надежности, так как при работе клапана уменьшается количество уплотнений, необходимых для работы.The technical result consists in the fact that friction forces are reduced with a simultaneous reduction in cost and increased reliability, since when the valve is operating, the number of seals necessary for operation is reduced.

Технический результат достигается за счет того, что клапан, содержащий стакан, выполненный с возможностью, по крайней мере, возвратно-поступательного перемещения относительно вкладыша, и корпус с герметично закрепленным внутри корпуса кольцевым седлом, герметично охватывающим часть боковой поверхности вкладыша, выполненного с охватываемым кольцевым седлом и используемым в качестве выходного отверстия клапана сквозным первым отверстием, причем в корпусе выполнено второе отверстие, используемое в качестве входного отверстия клапана, и третье отверстие, выполненное с расположенным в нем вторым уплотнением, охватывающим часть приводной втулки, соединенной с приводом, обеспечивающим, по крайней мере, возвратно-поступательное перемещение приводной втулки, выполненной с первым участком с постоянным внешним поперечным сечением, на поверхности которого расположено второе уплотнение, и охватывающим третье уплотнение вторым участком с постоянным внутренним поперечным сечением, и прикрепленный к первой торцевой поверхности вкладыша шток, на котором закреплено третье уплотнение, причем приводная втулка соединена со стаканом через средство ограничения перемещения в продольном направлении приводной втулки относительно стакана, а торцевая поверхность приводной втулки со стороны второго участка и часть внешней поверхности дна стакана выполнены в виде взаимно соответствующих седла и кромки, соответствующей седлу с возможностью образования герметичного контакта между торцевой поверхностью втулки и дном стакана, выполненным с отверстием, обеспечивающим перетекание рабочей среды клапана из внутреннего пространства стакана во внутреннее пространство приводной втулки, внутренняя поверхность боковых стенок стакана, охватывающая вкладыш в закрытом состоянии клапана, выполнена с постоянным внутренним поперечным сечением, а кромка боковых стенок стакана имеет форму, соответствующую форме кольцевого седла с обеспечением герметичного контакта указанной кромки и кольцевого седла, при этом площадь участка плоскости поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внутренней кромкой поверхности широкой части приводной втулки, равна 0,9-1,1 площади участка плоскости поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внешней кромкой поверхности узкой части приводной втулки, а стакан и приводная втулка выполнены с возможностью одновременного возвратно-поступательного движения на части хода стакана приводной втулки.The technical result is achieved due to the fact that the valve containing the Cup, made with the possibility of at least reciprocating movement relative to the liner, and the housing with a tightly mounted inside the body of the annular seat, hermetically covering part of the side surface of the liner made with a covered annular seat and used as a valve outlet through the first hole, and in the housing there is a second hole used as the valve inlet, and a third hole made with a second seal located therein, covering a part of the drive sleeve connected to the drive, providing at least a reciprocating movement of the drive sleeve made with the first section with a constant external cross section, on the surface of which the second seal is located , and a second section covering the third seal with a constant internal cross section, and a rod attached to the first end surface of the liner, on which the third seal is fixed a shading, and the drive sleeve is connected to the glass via means of restricting the longitudinal movement of the drive sleeve relative to the glass, and the end surface of the drive sleeve from the side of the second section and part of the outer surface of the bottom of the glass are made in the form of mutually corresponding saddles and edges corresponding to the saddle with the possibility of formation of an airtight contact between the end surface of the sleeve and the bottom of the glass, made with a hole that allows the flow of the working medium of the valve from the inner the surface of the cup into the inner space of the drive sleeve, the inner surface of the side walls of the cup, covering the liner in the closed state of the valve, is made with a constant internal cross section, and the edge of the side walls of the cup has a shape corresponding to the shape of the annular seat with a tight contact between the specified edge and the annular seat, wherein the area of the sectional plane of the drive sleeve, bounded by the inner edge of the surface of the wide part of the drive sleeve, is 0.9-1.1 the area of the plane of the plane of the cross section of the drive sleeve, limited by the outer edge of the surface of the narrow part of the drive sleeve, and the cup and the drive sleeve are configured to simultaneously reciprocate on part of the stroke of the cup of the drive sleeve.

В частном случае реализации привод выполнен в виде винта, наружная резьба которого соответствует внутренней резьбе, нарезанной на внутренней поверхности приводной втулки.In the particular case of implementation, the drive is made in the form of a screw, the external thread of which corresponds to the internal thread cut on the inner surface of the drive sleeve.

В частном случае реализации винт приводится во вращение маховиком, а приводная втулка фиксируется от вращения с помощью прикрепленного к приводной втулке штифта, перемещающегося в пазу закрепленной на корпусе гайки.In the particular case of implementation, the screw is rotated by the flywheel, and the drive sleeve is fixed from rotation by means of a pin attached to the drive sleeve that moves into the groove of the nut fixed to the housing.

В частном случае реализации привод выполнен электромагнитным.In the particular case of implementation, the drive is made electromagnetic.

В частном случае реализации привод выполнен пневматическим.In the particular case of implementation, the drive is made pneumatic.

В частном случае реализации приводная втулка и стакан соединены между собой байонетным соединением, обеспечивающим возможность продольного перемещения приводной втулки относительно стакана.In the particular case of implementation, the drive sleeve and the cup are interconnected by a bayonet coupling, which enables longitudinal movement of the drive sleeve relative to the cup.

В частном случае реализации приводная втулка со стороны стакана имеет коническую поверхность, контактирующую с седлом стакана, для управления подачей рабочего давления во внутреннюю полость стакана.In the particular case of implementation, the drive sleeve from the side of the cup has a conical surface in contact with the seat of the cup to control the supply of working pressure to the inner cavity of the cup.

В частном случае реализации вкладыш выполнен пустотелым.In the particular case of the implementation of the liner is made hollow.

В частном случае реализации в клапан введены два снабженных фланцами патрубка, герметично соединенных с корпусом клапана, отверстия в которых являются продолжениями входного и выходного отверстий соответственно.In the particular case of implementation, two flanged nozzles are introduced into the valve, hermetically connected to the valve body, the openings in which are extensions of the inlet and outlet openings, respectively.

В частном случае реализации шток выполнен с продольным отверстием, сообщающимся в внутренней полостью вкладыша.In the particular case of the implementation of the rod is made with a longitudinal hole communicating in the inner cavity of the liner.

В частном случае реализации угол наклона стакана приводной втулки к оси симметрии отверстий патрубков составляет 30°-60°.In the particular case of implementation, the angle of inclination of the cup of the drive sleeve to the axis of symmetry of the nozzle holes is 30 ° -60 °.

В частном случае реализации между внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса сформирован, по крайней мере, один канал для перетока рабочей среды при перемещении вкладыша.In the particular case of the implementation, between the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the housing, at least one channel is formed for the overflow of the working medium when moving the liner.

В частном случае реализации внешняя поверхность широкой части приводной втулки выполнена с ребрами жесткости, расположенными с образованием каналов внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса для перетока рабочей среды.In the particular case of the implementation, the outer surface of the wide part of the drive sleeve is made with stiffening ribs located to form channels with the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the housing for overflowing the working medium.

В частном случае реализации ребра жесткости расположены в виде спиралей.In the particular case of the implementation of the stiffeners are arranged in the form of spirals.

В частном случае реализации контактная часть приводной втулки выполнена расположенной на плоскости, расположенной под острым углом к оси стакана приводной втулки.In the particular case of the implementation of the contact part of the drive sleeve is made located on a plane located at an acute angle to the axis of the glass drive sleeve.

В частном случае реализации широкая часть приводной втулки выполнена цилиндрической, а приводная втулка выполнена с обеспечением его поворота на 180° вокруг оси цилиндра широкой части приводной втулки при продольном перемещении стакана приводной втулки между крайними положениями.In the particular case of the implementation, the wide part of the drive sleeve is cylindrical, and the drive sleeve is made to rotate 180 ° about the cylinder axis of the wide part of the drive sleeve with longitudinal movement of the drive sleeve glass between the extreme positions.

В частном случае реализации седло клапана выполнено эллиптическим.In the particular case of implementation, the valve seat is elliptical.

В частном случае реализации площадь участка поперечного сечения стакана, ограниченная внутренней поверхностью стенок стакана, по крайней мере, в три раза меньше площади участка поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внешней поверхностью узкой части приводной втулки.In the particular case of implementation, the area of the cross-sectional area of the cup, limited by the inner surface of the walls of the cup, is at least three times smaller than the area of the cross-sectional section of the drive sleeve, bounded by the outer surface of the narrow part of the drive sleeve.

На фиг.1 представлен вид в разрезе клапана с широкой частью приводной втулки, выполненной в виде правильного цилиндра. Клапан состоит из корпуса 1 с герметично соединенными с ним входным и выходным патрубками 2 и 3, приводной втулки 4, уплотнительного узла 7, уплотнительного узла 8, привода 9, маховика 10, вкладыша 11, седла 12, выступа 13, вставки с дном 18, байонетного устройства 19, седла 20 на торцевой стенке широкой части приводной втулки (стакана) и фиксирующей кольцевой пружины 22.Figure 1 presents a view in section of a valve with a wide part of the drive sleeve, made in the form of a regular cylinder. The valve consists of a housing 1 with inlet and outlet pipes 2 and 3 hermetically connected to it, a drive sleeve 4, a sealing assembly 7, a sealing assembly 8, a drive 9, a flywheel 10, an insert 11, a seat 12, a protrusion 13, an insert with a bottom 18, bayonet device 19, saddle 20 on the end wall of the wide part of the drive sleeve (glass) and the retaining ring spring 22.

На фиг.2 представлен вид в разрезе клапана с приводной втулкой, находящейся в верхнем положении.Figure 2 presents a sectional view of a valve with a drive sleeve located in the upper position.

На фиг.3 представлен разрез клапана со стаканом, выполненным в виде косого цилиндра.Figure 3 presents a section of the valve with a glass made in the form of an oblique cylinder.

На фиг.4 представлено увеличенное изображение приводной втулки и сопряженных с ней узлов.Figure 4 presents an enlarged image of the drive sleeve and its associated nodes.

Клапан (фиг.1) содержит герметичный корпус 1 с герметично соединенными с ним входным 2 и выходным 3 патрубками.The valve (figure 1) contains a sealed housing 1 with hermetically connected to it inlet 2 and outlet 3 nozzles.

Приводная втулка 4 состоит из узкой концевой части и широкой концевой части.The drive sleeve 4 consists of a narrow end part and a wide end part.

Для нормальной работы клапана площадь поперечного сечения широкой части приводной втулки, ограниченная внутренней кромкой, должна быть приближенно равна площади поперечного сечения узкой части приводной втулки, ограниченной наружной кромкой поверхности втулки.For normal operation of the valve, the cross-sectional area of the wide part of the drive sleeve, limited by the inner edge, should be approximately equal to the cross-sectional area of the narrow part of the drive sleeve, limited by the outer edge of the surface of the sleeve.

Поверхность широкой части приводной втулки охватывает уплотнение, выполненное со стороны первого торца вкладыша.The surface of the wide part of the drive sleeve covers a seal made from the side of the first end of the liner.

Узкая часть 5 приводной втулки выполнена контактирующей с вторым уплотнением 7 (фиг.4), выполненным между приводной втулкой и корпусом, а внутри широкой части - второй участок 72 приводной втулки - расположено охватываемое уплотнение 71, выполненное со стороны первого вкладыша 11.The narrow part 5 of the drive sleeve is made in contact with the second seal 7 (Fig. 4), made between the drive sleeve and the housing, and inside the wide part - the second section 72 of the drive sleeve - there is a male seal 71 made from the side of the first insert 11.

Приводная втулка 4 выполнена соединенной с приводом 9, обеспечивающим возможность ее перемещения. Привод 9 может быть выполнен, например, электромагнитным или пневматическим. Кроме того, может быть использован винтовой механический привод, например выполненный, в виде прикрепленного к корпусу с невозможностью продольного перемещения винта, наружная резьба которого соответствует внутренней резьбе, нарезанной на внутренней поверхности приводной втулки, которая, в свою очередь, может быть закреплена в корпусе с использованием механических направляющих, предотвращающих ее проворот. Дополнительно, винт может приводиться во вращение вручную с использованием закрепленного на нем маховика, а приводная втулка может быть зафиксирована от вращения с помощью прикрепленного к приводной втулке штифта, перемещающегося в пазу закрепленной на корпусе гайки.The drive sleeve 4 is made connected to the drive 9, providing the possibility of its movement. The drive 9 can be performed, for example, electromagnetic or pneumatic. In addition, a screw mechanical drive can be used, for example, made in the form of a screw attached to the housing with the impossibility of longitudinal movement, the external thread of which corresponds to the internal thread cut on the inner surface of the drive sleeve, which, in turn, can be fixed in the housing with using mechanical guides to prevent it from turning. Additionally, the screw can be manually rotated using a flywheel attached to it, and the drive sleeve can be locked from rotation by means of a pin attached to the drive sleeve that moves into a groove fixed to the nut housing.

Приводная втулка 4 выполнена с первым участком 5 с постоянным внешним поперечным сечением, на поверхности которого расположено второе уплотнение 7, и охватывающим третье уплотнение 71 вторым участком 72 с постоянным внутренним поперечным сечением, причем третье уплотнение 71 закреплено на штоке, прикрепленном к первой торцевой поверхности 74 вкладыша 11. Сам шток 73 может быть выполнен с продольным отверстием, сообщающимся с внутренней полостью вкладыша, что обеспечивает свободное прохождение через шток атмосферного воздуха. Кроме того, торцевая поверхность 75 (фиг.4) приводной втулки 4 с стороны второго участка 72 и часть 76 (фиг.4) внешней поверхности дна стакана 6 выполнены в виде взаимно соответствующих седла и кромки, соответствующей седлу, с возможностью образования герметичного контакта между ними. Причем конструкция соединения приводной втулки и стакана обеспечивает люфт приводной втулки относительно стакана, то есть стакан и приводная втулка выполнены с возможностью одновременного возвратно-поступательного движения на части хода стакана и приводной втулки. Дополнительно, площадь участка поперечного сечения стакана, ограниченная внутренней поверхностью стенок стакана, может быть, по крайней мере, в три раза меньше площади участка поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внешней поверхностью узкой части приводной втулки.The drive sleeve 4 is made with the first section 5 with a constant external cross-section, on the surface of which a second seal 7 is located, and covering the third seal 71, the second section 72 with a constant internal cross-section, and the third seal 71 is mounted on a rod attached to the first end surface 74 the insert 11. The rod 73 itself can be made with a longitudinal hole communicating with the inner cavity of the insert, which allows free passage through the rod of atmospheric air. In addition, the end surface 75 (figure 4) of the drive sleeve 4 from the side of the second section 72 and part 76 (figure 4) of the outer surface of the bottom of the glass 6 are made in the form of mutually corresponding saddles and edges corresponding to the saddle, with the possibility of formation of tight contact between them. Moreover, the design of the connection of the drive sleeve and the Cup provides the backlash of the drive sleeve relative to the Cup, that is, the Cup and the drive sleeve are made with the possibility of simultaneous reciprocating motion on part of the stroke of the Cup and the drive sleeve. Additionally, the area of the cross-sectional section of the cup, limited by the inner surface of the walls of the cup, can be at least three times smaller than the area of the cross-sectional section of the drive sleeve, bounded by the outer surface of the narrow part of the drive sleeve.

Внешняя поверхность вкладыша 11 является направляющей стакана 6 приводной втулки 4. Седло 12 клапана выполнено обеспечивающим контакт нижней торцевой поверхности приводной втулки 4 с рабочей средой со стороны входного отверстия в закрытом положении клапана. Седло 12 клапана выполнено таким образом, что не пересекает границы отверстия, выполненного во вкладыше 11, и не создает в проточном трубопроводе турбулентных потоков. При этом седло клапана может быть выполнено эллиптическим, что снижает глубину неровностей внутри клапана в его открытом положении и дополнительно снижает турбулентность потоков рабочей среды. В закрытом положении клапана (фиг.1) с рабочей средой контактирует практически вся нижняя торцевая поверхность стакана 6 приводной втулки 4. При этом нижний торец приводной втулки, контактирующий с седлом 12, выполнен в виде усеченного обратного конуса. Эксперименты показали, что клапан сохраняет работоспособность в том случае, если площадь, заключенная поверхностью контакта коническим торцом приводной втулки 4 с седлом 20 стакана 6 приводной втулки 4 без учета толщины ее стенок, приближенно равна общей площади (т.е. площади с учетом толщины стенок и внутреннего пространства) поперечного сечения узкой части приводной втулки. Иными словами, при реализации изобретения желательно выполнять приводную втулку 4 такой, чтобы площадь участка плоскости поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внутренней кромкой поверхности широкой части приводной втулки, была приблизительно равна, то есть находилась бы в пределах 0,9-1,1 площади участка плоскости поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внешней кромкой поверхности узкой части приводной втулки 4. Кроме того, между внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса сформирован, по крайней мере, один канал для перетока рабочей среды при перемещении вкладыша. Указанный канал может обеспечиваться выполнением зазора между внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса, а может быть выполнен путем формирования канавки на внешней поверхности широкой части приводной втулки или соответствующей части внутренней поверхности корпуса. Также внешняя поверхность широкой части приводной втулки может быть выполнена с ребрами жесткости, расположенными с образованием каналов между внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса для перетока рабочей среды, причем указанные ребра не только обеспечивают формирование каналов, но и повышают прочность втулки. Указанные ребра могут быть расположены в виде спиралей. Контактная часть приводной втулки, то есть часть, контактирующая с седлом, может быть выполнена расположенной на плоскости, расположенной под острым углом к оси стакана приводной втулки. Дополнительно широкая часть приводной втулки может быть выполнена цилиндрической, что обеспечивает возможность вращения втулки, а приводная втулка при этом может быть выполнена с обеспечением ее поворота на 180° вокруг оси цилиндра широкой части приводной втулки при продольном перемещении стакана приводной втулки между крайними положениями. Указанная возможность, как показано выше, может быть реализована путем прикрепления к втулке штифта, перемещающегося в резьбе гайки, что обеспечивает поворот втулки при перемещении ее в продольном направлении.The outer surface of the liner 11 is the guide of the cup 6 of the drive sleeve 4. The valve seat 12 is made providing contact of the lower end surface of the drive sleeve 4 with the working medium from the inlet side in the closed valve position. The valve seat 12 is designed so that it does not cross the boundaries of the hole made in the liner 11 and does not create turbulent flows in the flow pipe. In this case, the valve seat can be made elliptical, which reduces the depth of the irregularities inside the valve in its open position and further reduces the turbulence of the working fluid flows. In the closed position of the valve (Fig. 1), practically the entire lower end surface of the cup 6 of the drive sleeve 4 is in contact with the working medium. In this case, the lower end of the drive sleeve in contact with the seat 12 is made in the form of a truncated inverse cone. Experiments showed that the valve remains operational if the area enclosed by the contact surface of the conical end of the drive sleeve 4 with the seat 20 of the cup 6 of the drive sleeve 4 without taking into account the thickness of its walls is approximately equal to the total area (i.e., the area taking into account the wall thickness and internal space) of a cross section of a narrow part of the drive sleeve. In other words, when implementing the invention, it is desirable to make the drive sleeve 4 such that the area of the cross-sectional plane of the drive sleeve, bounded by the inner edge of the surface of the wide part of the drive sleeve, is approximately equal, that is, within 0.9-1.1 of the area the plane of the cross section of the drive sleeve, bounded by the outer edge of the surface of the narrow part of the drive sleeve 4. In addition, between the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the at least one channel is formed for the overflow of the working medium when moving the liner. The specified channel can be provided by performing a gap between the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the housing, and can be performed by forming a groove on the outer surface of the wide part of the drive sleeve or the corresponding part of the inner surface of the housing. Also, the outer surface of the wide part of the drive sleeve can be made with stiffeners located to form channels between the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the housing for the overflow of the working medium, and these ribs not only provide the formation of channels, but also increase the strength of the sleeve. These ribs can be arranged in the form of spirals. The contact part of the drive sleeve, that is, the part in contact with the seat, can be made located on a plane located at an acute angle to the axis of the cup of the drive sleeve. Additionally, the wide part of the drive sleeve can be made cylindrical, which allows the sleeve to rotate, while the drive sleeve can be made to rotate 180 ° around the cylinder axis of the wide part of the drive sleeve with longitudinal movement of the drive sleeve glass between the extreme positions. The indicated possibility, as shown above, can be realized by attaching a pin to the sleeve moving in the thread of the nut, which ensures rotation of the sleeve when moving it in the longitudinal direction.

На седле 12 клапана может быть расположен выступ 13. Указанный выступ обеспечивает дополнительное повышение устойчивости работы и снижение продольных нагрузок на приводную втулку при работе клапана в режиме малых подач рабочей среды через проходное отверстие 14. Наклон приводной втулки 4 к оси симметрии отверстий патрубков, составляющий 30°-60°, обеспечивает возможность полного удаления приводной втулки 4 из проточной части клапана, за счет чего появляется возможность проведения работ по очистке проточного трубопровода с помощью протягиваемого через трубопровод чистящего инструмента (″ерша″). При этом увеличивается допустимая скорость движения по трубопроводу рабочей среды, при которой поток рабочей среды имеет ламинарный характер, так как в предложенном клапане, при его полном открытии, отсутствуют элементы, выступающие из проточной части клапана. Вставка 18 представляет собой часть глухого трубопровода, имеет на цилиндрической поверхности проходное отверстие, в которое упирается торцевой частью патрубок 3, проходящий через нижнюю часть корпуса 1. Для снижения динамических нагрузок на запирающую часть клапана и более плавного его закрытия на внешней поверхности широкой части втулки выполнен канал 15 (фиг.3) для перетока рабочей среды между корпусом и втулкой. Канал может быть образован ребрами жесткости 16, расположенными в виде спиралей.A protrusion 13 can be located on the valve seat 12. This protrusion provides an additional increase in the stability of the work and reduction of the longitudinal loads on the drive sleeve when the valve is operating in the mode of low flow of the working medium through the passage 14. The inclination of the drive sleeve 4 to the axis of symmetry of the nozzle holes is 30 ° -60 °, provides the ability to completely remove the drive sleeve 4 from the flow part of the valve, due to which it becomes possible to carry out work on cleaning the flow pipe using a pull direct cleaning tool through the pipe ( "ruff"). At the same time, the permissible speed of movement through the pipeline of the working medium increases, at which the flow of the working medium is laminar, since in the proposed valve, when it is fully opened, there are no elements protruding from the flow part of the valve. The insert 18 is a part of a dead pipe, has a bore on the cylindrical surface, into which the pipe 3 abuts against the end part, passing through the lower part of the housing 1. To reduce the dynamic loads on the locking part of the valve and more smoothly close it on the outer surface of the wide part of the sleeve channel 15 (figure 3) for the overflow of the working medium between the housing and the sleeve. The channel can be formed by stiffeners 16, arranged in the form of spirals.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

К клапану через входное отверстие 2 подведено рабочее давление (газ или жидкость), которое через каналы 15 попадает в полость клапана на наружную поверхность приводной втулки 4, т.е. на узкую часть 5. Конструкция узкой части 5 имеет цилиндрическую ступенчатую поверхность и полностью разгружена от действующего на нее давления при ее движении вдоль оси клапана. При этом силы, создаваемые давлением рабочей среды, например жидкости или газа, не противодействуют движению узкой части 5 вверх, которая открывает перепускное отверстие 21 (фиг.2), и рабочее давление попадает во внутреннюю полость стакана 6 приводной втулки, тем самым разгружая его от действия давления на торцевую часть. При открытом перепускном отверстии 21 обе части приводной втулки 4 перемещаются до крайнего верхнего положения, открывая проходное отверстие 14, и в указанном положении обеспечивается свободное протекание рабочей среды между входным 2 и выходным 3 патрубками. При запирании клапана привод 9 обеспечивает перемещение приводной втулки 4 вниз. При этом, как было показано выше, давление рабочей среды не создает противодействующую продольную осевую силу, в связи с чем мощность, развиваемая приводом, тратится только на преодоление сил трения между приводной втулкой 4 и уплотнительными элементами. При перемещении приводной втулки 4 вниз обеспечивается перекрытие перепускного отверстия 21 и давление во внутренней полости стакана 6 падает и не противодействует уменьшению сечения проходного отверстия 14. В дальнейшем, при прохождении нижней кромки стакана 6 верхней границы цилиндрического выступа 13 седла 12 клапана происходит практически полное перекрытие потока рабочей среды. При выполнении клапана без выступа 13 на седле 12 клапана, а также для повышения герметичности клапана, выполненного с указанным выступом, приводная втулка 4 перемещается вниз до соприкосновения нижней кромки приводной втулки с седлом 12 клапана, в результате чего происходит полное перекрытие потока рабочей среды. В связи с тем, что нижняя торцевая часть стакана 6 контактирует с седлом 12 клапана по поверхности, имеющей относительно малую площадь, в закрытом положении клапана на приводную втулку 4 практически не действует продольная сила, вызванная давлением рабочей среды. Работа, совершаемая при закрывании клапана, расходуется только на преодолении сил трения.A working pressure (gas or liquid) is supplied to the valve through the inlet 2, which, through the channels 15, enters the valve cavity onto the outer surface of the drive sleeve 4, i.e. on the narrow part 5. The design of the narrow part 5 has a cylindrical stepped surface and is completely unloaded from the pressure acting on it when it moves along the axis of the valve. In this case, the forces created by the pressure of the working medium, such as liquid or gas, do not counteract the upward movement of the narrow part 5, which opens the bypass hole 21 (Fig. 2), and the working pressure enters the internal cavity of the drive sleeve cup 6, thereby unloading it from the action of pressure on the end part. When the bypass hole 21 is open, both parts of the drive sleeve 4 are moved to the extreme upper position, opening the passage hole 14, and in the indicated position the free flow of the working medium between the inlet 2 and outlet 3 nozzles is ensured. When the valve is locked, the actuator 9 moves the drive sleeve 4 down. Moreover, as shown above, the pressure of the working medium does not create a counteracting longitudinal axial force, and therefore the power developed by the drive is spent only on overcoming the friction forces between the drive sleeve 4 and the sealing elements. When the drive sleeve 4 is moved down, the bypass hole 21 is closed and the pressure in the inner cavity of the nozzle 6 drops and does not counteract the reduction of the cross section of the orifice 14. In the future, when the lower edge of the nozzle 6 passes the upper boundary of the cylindrical protrusion 13 of the valve seat 12, the flow is almost completely blocked working environment. When the valve is executed without a protrusion 13 on the valve seat 12, and also to increase the tightness of the valve made with the specified protrusion, the drive sleeve 4 moves down until the lower edge of the drive sleeve contacts the valve seat 12, as a result of which the flow of the working medium is completely blocked. Due to the fact that the lower end part of the glass 6 is in contact with the valve seat 12 on a surface having a relatively small area, in the closed position of the valve, the longitudinal sleeve caused by the pressure of the working medium is practically not affected by the drive sleeve 4. The work done when closing the valve is spent only on overcoming friction.

Конструкция клапана обеспечивает минимальное трение в двух уплотнениях приводной втулки 4 ее узкой части 5 за счет минимальных размеров, что значительно отражается при работе всего устройства при больших давлениях и температурах.The valve design ensures minimal friction in the two seals of the drive sleeve 4 of its narrow part 5 due to the minimum dimensions, which is significantly reflected when the entire device is operated at high pressures and temperatures.

Клапан содержит пружину 22, которая при совместном движении двух частей приводной втулки 4 в байонетном устройстве 19 фиксирует положение и препятствует свободному перемещению и вибрации относительно друг друга.The valve comprises a spring 22, which, when the two parts of the drive sleeve 4 move together in the bayonet device 19, fixes the position and prevents free movement and vibration with respect to each other.

При выполнении стакана 6 в виде косого цилиндра (фиг.3) приводная втулка в своем поступательном движении поворачивается на полоборота вокруг продольной оси, за счет чего обеспечивается возможность полного открытия клапана при меньшем продольном ходе приводной втулки. Поворот приводной втулки в процессе поступательного движения может быть обеспечен путем выполнения на корпусе (или приводной втулке) выступа, взаимодействующего в процессе перемещения приводной втулки со стенками винтовой канавки, выполненной на приводной втулке (или, соответственно, корпусе).When making the cup 6 in the form of an oblique cylinder (Fig. 3), the drive sleeve in its translational movement rotates half a turn around the longitudinal axis, thereby ensuring the valve can fully open with a smaller longitudinal stroke of the drive sleeve. The rotation of the drive sleeve in the process of translational motion can be achieved by making a protrusion on the body (or drive sleeve) that interacts during the movement of the drive sleeve with the walls of the helical groove made on the drive sleeve (or, respectively, the case).

Важной особенностью клапана, конструкция которого позволяет уравновесить приводную втулку, является независимость мощности, необходимой для закрытия клапана с заданной скоростью, от давления рабочей среды. В связи с этим клапан обеспечивает стабильность рабочих характеристик при любом давлении среды. Конструкция предложенного клапана создает возможность очистки стенок проточного трубопровода от отложений, поскольку очистные элементы беспрепятственно перемещаются по внутренней поверхности трубопровода. Предотвращается возмущение потока и, как следствие, уменьшается истирание клапана и стенок трубопровода взвешенными частицами.An important feature of the valve, the design of which allows you to balance the drive sleeve, is the independence of the power required to close the valve at a given speed, from the pressure of the working medium. In this regard, the valve provides stability of performance at any pressure of the medium. The design of the proposed valve makes it possible to clean the walls of the flow pipe from deposits, since the cleaning elements move unhindered along the inner surface of the pipeline. Perturbation of the flow is prevented and, as a result, the abrasion of the valve and pipe walls by suspended particles is reduced.

Claims (17)

1. Клапан, содержащий стакан, выполненный с возможностью, по крайней мере, возвратно-поступательного перемещения относительно вкладыша, и корпус с герметично закрепленным внутри корпуса кольцевым седлом, герметично охватывающим часть боковой поверхности вкладыша, выполненного с охватываемым кольцевым седлом и используемым в качестве выходного отверстия клапана сквозным первым отверстием, причем в корпусе выполнено второе отверстие, используемое в качестве входного отверстия клапана, и третье отверстие, выполненное с расположенным в нем вторым уплотнением, охватывающим часть приводной втулки, соединенной с приводом, обеспечивающим, по крайней мере, возвратно-поступательное перемещение приводной втулки, выполненной с первым участком с постоянным внешним поперечным сечением, на поверхности которого расположено второе уплотнение, и охватывающим третье уплотнение вторым участком с постоянным внутренним поперечным сечением, и прикрепленный к первой торцевой поверхности вкладыша шток, на котором закреплено третье уплотнение, причем приводная втулка соединена со стаканом через средство ограничения перемещения в продольном направлении приводной втулки относительно стакана, а торцевая поверхность приводной втулки со стороны второго участка и часть внешней поверхности дна стакана выполнены в виде взаимно соответствующих седла и кромки, соответствующей седлу с возможностью образования герметичного контакта между торцевой поверхностью втулки и дном стакана, выполненным с отверстием, обеспечивающим перетекание рабочей среды клапана из внутреннего пространства стакана во внутреннее пространство приводной втулки, внутренняя поверхность боковых стенок стакана, охватывающая вкладыш в закрытом состоянии клапана, выполнена с постоянным внутренним поперечным сечением, а кромка боковых стенок стакана имеет форму, соответствующую форме кольцевого седла, с обеспечением герметичного контакта указанной кромки и кольцевого седла, при этом площадь участка плоскости поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внутренней кромкой поверхности широкой части приводной втулки, равна 0,9-1,1 площади участка плоскости поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внешней кромкой поверхности узкой части приводной втулки, а стакан и приводная втулка выполнены с возможностью одновременного возвратно-поступательного движения на части хода стакана приводной втулки.1. The valve containing the Cup, made with the possibility of at least reciprocating movement relative to the liner, and a housing with a ring seat sealed inside the housing, hermetically covering part of the side surface of the liner, made with a male ring seat and used as an outlet the valve through the first hole, and in the housing there is a second hole used as the valve inlet, and a third hole made with located in a second seal covering the part of the drive sleeve connected to the drive, providing at least a reciprocating movement of the drive sleeve made with the first section with a constant external cross section on the surface of which the second seal is located, and covering the third seal the second section with a constant internal cross-section, and a rod attached to the first end surface of the liner, on which the third seal is fixed, the drive sleeve being connected to the stack Mr. through means of restricting movement in the longitudinal direction of the drive sleeve relative to the cup, and the end surface of the drive sleeve from the side of the second section and part of the outer surface of the bottom of the cup are made in the form of mutually corresponding saddles and edges corresponding to the saddle with the possibility of formation of tight contact between the end surface of the sleeve and the bottom glass, made with a hole, providing the flow of the working medium of the valve from the inner space of the glass into the inner space of the water sleeve, the inner surface of the side walls of the glass, covering the liner in the closed state of the valve, is made with a constant internal cross-section, and the edge of the side walls of the glass has a shape corresponding to the shape of the annular seat, ensuring a tight contact of the specified edge and the annular seat, while the area the plane of the cross section of the drive sleeve, bounded by the inner edge of the surface of the wide part of the drive sleeve, is equal to 0.9-1.1 the area of the plot of the plane of the cross section of the pr the drive sleeve, limited by the outer edge of the surface of the narrow part of the drive sleeve, and the glass and the drive sleeve are made with the possibility of simultaneous reciprocating motion on the stroke of the glass of the drive sleeve. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде винта, наружная резьба которого соответствует внутренней резьбе, нарезанной на внутренней поверхности приводной втулки.2. The valve according to claim 1, characterized in that the actuator is made in the form of a screw, the external thread of which corresponds to the internal thread cut on the inner surface of the drive sleeve. 3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что винт приводится во вращение маховиком, а приводная втулка фиксируется от вращения с помощью прикрепленного к приводной втулке штифта, перемещающегося в пазу закрепленной на корпусе гайки.3. The valve according to claim 2, characterized in that the screw is rotated by the flywheel, and the drive sleeve is fixed from rotation by means of a pin attached to the drive sleeve, moving in a groove fixed to the nut body. 4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен электромагнитным.4. The valve according to claim 1, characterized in that the actuator is electromagnetic. 5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен пневматическим.5. The valve according to claim 1, characterized in that the actuator is pneumatic. 6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что приводная втулка и стакан соединены между собой байонетным соединением, обеспечивающим возможность продольного перемещения приводной втулки относительно стакана.6. The valve according to claim 1, characterized in that the drive sleeve and the glass are interconnected by a bayonet connection, allowing longitudinal movement of the drive sleeve relative to the glass. 7. Клапан по п.1, отличающийся тем, что вкладыш выполнен пустотелым.7. The valve according to claim 1, characterized in that the liner is made hollow. 8. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в него введены два снабженных фланцами патрубка, герметично соединенные с корпусом клапана, отверстия в которых являются продолжениями входного и выходного отверстий соответственно.8. The valve according to claim 1, characterized in that two flanged nozzles are introduced into it, hermetically connected to the valve body, the openings of which are extensions of the inlet and outlet openings, respectively. 9. Клапан по п.1, отличающийся тем, что шток выполнен с продольным отверстием, сообщающимся с внутренней полостью вкладыша.9. The valve according to claim 1, characterized in that the rod is made with a longitudinal hole communicating with the inner cavity of the liner. 10. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что угол наклона стакана приводной втулки к оси симметрии отверстий патрубков составляет 30-60°.10. The valve according to claim 1 or 2, characterized in that the angle of inclination of the cup of the drive sleeve to the axis of symmetry of the nozzle holes is 30-60 °. 11. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что между внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса сформирован, по крайней мере, один канал для перетока рабочей среды при перемещении вкладыша.11. The valve according to claim 1 or 2, characterized in that between the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the housing, at least one channel is formed for the overflow of the working medium when moving the liner. 12. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что внешняя поверхность широкой части приводной втулки выполнена с ребрами жесткости, расположенными с образованием каналов между внешней поверхностью широкой части приводной втулки и внутренней поверхностью корпуса для перетока рабочей среды.12. The valve according to claim 1 or 2, characterized in that the outer surface of the wide part of the drive sleeve is made with stiffeners located with the formation of channels between the outer surface of the wide part of the drive sleeve and the inner surface of the housing for the overflow of the working medium. 13. Клапан по п.12, отличающийся тем, что ребра жесткости расположены в виде спиралей.13. The valve according to item 12, wherein the stiffeners are arranged in the form of spirals. 14. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что контактная часть приводной втулки выполнена расположенной на плоскости, расположенной под острым углом к оси стакана приводной втулки.14. The valve according to claim 1 or 2, characterized in that the contact part of the drive sleeve is made located on a plane located at an acute angle to the axis of the glass of the drive sleeve. 15. Клапан по п.1, отличающийся тем, что широкая часть приводной втулки выполнена цилиндрической, а приводная втулка выполнена с обеспечением ее поворота на 180° вокруг оси цилиндра широкой части приводной втулки при продольном перемещении стакана приводной втулки между крайними положениями.15. The valve according to claim 1, characterized in that the wide part of the drive sleeve is cylindrical, and the drive sleeve is configured to rotate 180 ° about the cylinder axis of the wide part of the drive sleeve with longitudinal movement of the drive sleeve glass between the extreme positions. 16. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что седло клапана выполнено эллиптическим.16. The valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve seat is elliptical. 17. Клапан по п.1, отличающийся тем, что площадь участка поперечного сечения стакана, ограниченная внутренней поверхностью стенок стакана, по крайней мере, в три раза меньше площади участка поперечного сечения приводной втулки, ограниченного внешней поверхностью узкой части приводной втулки.17. The valve according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the cup limited by the inner surface of the walls of the cup is at least three times smaller than the cross-sectional area of the drive sleeve bounded by the outer surface of the narrow part of the drive sleeve.

Images