RU2374540C1 - Globe valve of ovander system - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention is intended for use in pipeline systems of oil- and gas pipelines, water supply and multitude of other hydraulic units. Globe valve contains casing with one or two covers with channels for liquid passing, sphere valve with pass and controlling spindle, floating between two saddles from elements with high and low rigidity, located in covers and casing in joints of channels to gate. Rigid element of saddle is implemented in the form of ring from rigid and strong material with antifriction properties on surface of contact to gate and is installed without initial tightness by gate. Soft element of saddle is located on external surface of rigid element and is implemented in the form of flange collar. Blade of each collar allows tightness by sphere valve. Flange part of collar is located with diametral tightness in enveloping it housing or cover boring.

EFFECT: invention is directed to multiple increasing of permissible diametres of passes and pressure difference of liquid and also to increasing of work resource of globe valve with floating gate at simultaneous reduction of labour-intensiveness of manufacturing and moment on controlling spindle.

1 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может использоваться в трубопроводных системах нефти- и газопроводов, водоснабжения и множестве других гидравлических устройств.The invention relates to pipe fittings and can be used in pipeline systems of oil and gas pipelines, water supply and many other hydraulic devices.

Известны шаровые краны, содержащие корпус с одной или двумя крышками с каналами для прохода жидкости, шаровой затвор с проходным каналом и управляющим шпинделем, плавающий между двумя седлами, размещенными в крышках или корпусе в стыках каналов с затвором. (См. книгу А.Ф.Быкова «Арматура с шаровым затвором для гидравлических систем», М., Машиностроение, 1971 г., стр.8, рис.1.) Их недостатками являются:Known ball valves containing a housing with one or two covers with channels for the passage of fluid, a ball valve with a through channel and a control spindle, floating between two saddles located in the covers or housing at the joints of the channels with the shutter. (See the book by A.F. Bykov, “Valves with a ball valve for hydraulic systems”, M., Mechanical Engineering, 1971, p. 8, Fig. 1.) Their disadvantages are:

- малые допустимые диаметры проходных каналов и перепады давлений жидкости, связанные с опасностью перегрузки материала седел, на которые действует вся нагрузка на шаровой затвор от перепада давления жидкости, и с возможностью выдавливания седел из их посадочных мест силами от перепада давления жидкости на седлах;- small permissible diameters of passage channels and fluid pressure drops associated with the danger of overloading the seat material, which is affected by the entire load on the ball valve from the pressure drop of the liquid, and with the possibility of squeezing the seats out of their seats by forces from the pressure drop of the liquid on the seats;

- большая трудоемкость изготовления, определяемая необходимостью для обеспечения герметичности затвора высокой точности изготовления его шаровой поверхности и жестко нормированного натяга между седлами и затвором;- the great complexity of manufacturing, determined by the need to ensure the tightness of the valve with high precision manufacturing of its ball surface and the strictly standardized interference between the seats and the valve;

- высокий и нестабильный момент на управляющем шпинделе от трения затвора по седлам при малых перепадах давления жидкости из-за большой жесткости седел и изменения их натяга с затвором при их тепловом расширении и изнашивании;- high and unstable moment on the control spindle from the friction of the shutter on the saddles at small differences in fluid pressure due to the high stiffness of the seats and changes in their interference with the shutter during their thermal expansion and wear;

- невысокий ресурс работы, определяемый малым запасом на износ седел от трения и потока жидкости.- low service life, determined by the small margin for seat wear from friction and fluid flow.

Известны принятые за прототип шаровые краны, содержащие корпус с одной или двумя крышками с каналами для прохода жидкости, шаровой затвор с проходным каналом и управляющим шпинделем, плавающий между двумя седлами из элементов с высокой и низкой жесткостью, размещенными в крышках или корпусе в стыках каналов с затвором. (См. статью Рафаэля Ангелини «Шаровые краны для тяжелых условий эксплуатации» в журнале «Арматуростроение» №2, 2006 г., стр.42, рис.1.) Такие краны, благодаря выполнению седел из чередующихся слоев жестких элементов (стальных дисков) и мягких элементов (междисковых слоев графита), имеют повышенный ресурс работы в тяжелых условиях эксплуатации. Остальные недостатки, перечисленные у выше приведенного аналога, сохраняются и у этого прототипа, так как в нем жесткие элементы не выполняют функции опоры затвора, а лишь усиливают мягкие элементы, повышая их жесткость и, соответственно, снижая герметизирующую способность.Known for the prototype are ball valves containing a housing with one or two covers with channels for fluid passage, a ball valve with a passage channel and a control spindle floating between two saddles of elements with high and low stiffness located in the covers or housing at the joints of the channels with shutter. (See the article by Rafael Angelini “Ball valves for severe operating conditions” in the journal “Armastroenostroenie” No. 2, 2006, p. 42, Fig. 1.) Such cranes, due to the execution of saddles from alternating layers of rigid elements (steel disks) and soft elements (inter-disk layers of graphite), have an increased service life in harsh operating conditions. The remaining disadvantages listed in the above analogue are also preserved in this prototype, since in it the rigid elements do not perform the function of supporting the shutter, but only strengthen the soft elements, increasing their rigidity and, accordingly, reducing the sealing ability.

Цель изобретения - повышение допустимых диаметров проходных каналов и перепадов давления жидкости, снижение трудоемкости изготовления, уменьшение момента на управляющем шпинделе, повышение ресурса работы шарового крана.The purpose of the invention is to increase the permissible diameters of the passage channels and pressure drops of the liquid, reducing the complexity of manufacturing, reducing the torque on the control spindle, increasing the life of the ball valve.

Поставленная цель достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с одной или двумя крышками с каналами для прохода жидкости, шаровой затвор с проходным каналом и управляющим шпинделем, плавающий между двумя седлами из элементов с высокой и низкой жесткостью, размещенными в крышках или корпусе в стыках каналов с затвором, согласно изобретению жесткий элемент седла выполнен в виде кольца из жесткого и прочного материала с антифрикционными свойствами на поверхности контакта с затвором и установлен без начального натяга по затвору, а мягкий элемент седла расположен на наружной поверхности жесткого элемента и выполнен в виде фланцевой манжеты, лопасть которой имеет натяг по шаровому затвору, а фланцевая часть размещена с диаметральным натягом в охватывающей ее расточке корпуса или крышки.This goal is achieved by the fact that in a ball valve containing a housing with one or two covers with channels for fluid passage, a ball valve with a passage channel and a control spindle floating between two saddles of elements with high and low stiffness placed in the covers or body in the joints of the channels with the shutter, according to the invention, the rigid element of the saddle is made in the form of a ring of hard and durable material with antifriction properties on the contact surface with the shutter and is installed without an initial interference with the shutter, and the soft seat element is located on the outer surface of the rigid element and is made in the form of a flange cuff, the blade of which has an interference fit on the ball valve, and the flange part is placed with a diametrical interference fit in the body or cover bore that surrounds it.

Такое техническое решение за счет разделения опорной и уплотнительной функций седла между жестким опорным кольцом из высокопрочного материала и мягкой уплотнительной манжетой позволяет многократно увеличить допустимые нагрузки на седло и, соответственно, допустимые перепады давления жидкости и допустимые диаметры проходных каналов. Трудоемкость изготовления шарового крана снижается благодаря замене многоэлементного седла на конструкцию из двух деталей. Этому способствует и то, что жесткий опорный элемент одновременно выполняет функцию фиксатора манжеты в ее посадочном месте. Использование мягкой манжеты с натягом по затвору в основном за счет растяжения ее лопасти по диаметру, а не сжатию по сечению, как в прототипе обеспечивает более пологую зависимость ее сил на контакте с затвором от деформации лопасти и лучшую компенсацию погрешностей формы и взаимного положения контактирующих поверхностей, что снижает требования к точности изготовления затвора и величине натяга между ним и манжетой, уменьшает трение манжеты о затвор и момент на управляющем шпинделе, а также увеличивает запас на износ манжеты и, соответственно, повышает ресурс работы шарового крана. Повышение ресурса также достигается благодаря защитному действию опорных колец, препятствующих экструзии мягких манжет в зазоры между затвором и крышками под действием давления жидкости.This technical solution due to the separation of the support and sealing functions of the saddle between a rigid support ring of high strength material and a soft sealing cuff allows you to repeatedly increase the allowable load on the saddle and, accordingly, the permissible differential pressure of the fluid and the permissible diameters of the passage channels. The complexity of manufacturing a ball valve is reduced by replacing the multi-seat saddle with a two-piece structure. This is facilitated by the fact that the rigid support element simultaneously performs the function of a cuff lock in its seat. The use of a soft cuff with an interference fit on the shutter is mainly due to the expansion of its blade in diameter, rather than compression over the cross section, as in the prototype provides a more gentle dependence of its forces on contact with the shutter on the deformation of the blade and better compensation of errors in the shape and relative position of the contacting surfaces, which reduces the requirements for the accuracy of manufacture of the shutter and the magnitude of the interference between it and the cuff, reduces the friction of the cuff against the shutter and the moment on the control spindle, and also increases the margin for wear of the cuff and, accordingly Twain, increases service life of the ball valve. The increase in resource is also achieved due to the protective action of the support rings, which prevent the extrusion of soft cuffs into the gaps between the valve and the covers under the action of liquid pressure.

На чертеже представлена конструкция заявленного шарового крана. Он состоит из корпуса 1 с крышкой 2, имеющих каналы 3 для прохода жидкости, шарового затвора 4 с проходным каналом 5 и управляющим шпинделем 6, плавающего между двумя седлами из жестких 7 и мягких 8 элементов. Жесткий элемент выполнен в виде опорного кольца из жесткого и прочного материала, например бронзы или стали, с бронзофторопластовым покрытием поверхности 9, контактирующей с затвором, и установлен без начального натяга к поверхности затвора. Мягкий элемент расположен на наружной поверхности 10 жесткого элемента и представляет собой фланцевую уплотнительную манжету, например из фторопласта, с лопастью 11 и фланцем 12. Лопасть манжеты имеет натяг по затвору, а фланцевая часть размещена с диаметральным натягом в охватывающей ее расточке 13 корпуса или крышки.The drawing shows the design of the claimed ball valve. It consists of a housing 1 with a cover 2, having channels 3 for liquid passage, a ball valve 4 with a passage channel 5 and a control spindle 6, floating between two saddles of hard 7 and soft 8 elements. The rigid element is made in the form of a support ring of hard and durable material, such as bronze or steel, with a bronze-fluoroplastic coating of the surface 9 in contact with the shutter, and installed without initial interference with the shutter surface. The soft element is located on the outer surface 10 of the rigid element and is a flange sealing cuff, for example of fluoroplastic, with a blade 11 and a flange 12. The cuff blade has an interference fit on the shutter, and the flange part is placed with a diametrical interference fit in the housing or cover bore 13 surrounding it.

Шаровой кран работает следующим образом. В открытом положении затвора, когда оси каналов в корпусе, крышке и затворе совпадают, жидкость свободно проходит через кран. При повороте затвора на 90 градусов каналы в корпусе и крышке перекрываются сплошной частью поверхности шарового затвора. Под действием перепада давления плавающий между седлами затвор смещается в сторону действия давления и прижимается к опорному кольцу седла, расположенного за затвором. При этом в седле перед затвором между опорным кольцом и затвором образуется зазор, в который проходит жидкость и, воздействуя на тыльную сторону манжеты этого седла, отжимает ее лопасть от затвора и подходит к манжете, расположенной за затвором. Эта манжета воспринимает давление своей передней частью и надежно герметизирует затвор при низких и высоких давлениях жидкости, так как опирается на опорное кольцо, беззазорно контактирующее с затвором и выполняющее функцию антиэкструзионной защиты манжеты. Благодаря наличию утолщенной фланцевой части, расположенной с диаметральным натягом в охватывающей ее расточке корпуса или крышки, манжеты седел надежно удерживается от уноса потоком жидкости в моменты закрытия и открытия крана.Ball valve works as follows. In the open position of the shutter, when the axis of the channels in the housing, cover and shutter match, the fluid flows freely through the valve. When the shutter rotates 90 degrees, the channels in the housing and the lid overlap with the solid part of the surface of the ball valve. Under the action of a differential pressure, the valve floating between the seats shifts toward the pressure and is pressed against the support ring of the seat located behind the valve. At the same time, a gap is formed in the saddle in front of the shutter between the support ring and the shutter, into which the liquid passes and, acting on the back side of the cuff of this saddle, squeezes its blade away from the shutter and approaches the cuff located behind the shutter. This cuff perceives pressure with its front part and reliably seals the shutter at low and high fluid pressures, as it relies on a support ring, contactlessly contacting the shutter and performing the function of anti-extrusion protection of the cuff. Due to the presence of a thickened flange part located with a diametric interference fit in the body or cover bore surrounding it, the seat cuff is reliably prevented from being carried away by the fluid flow at the moments of closing and opening the valve.

Технический результат предлагаемого шарового крана по сравнению с базовым объектом, за который принят прототип, заключается в многократном увеличении допустимых диаметров проходных каналов и перепадов давления жидкости, а также ресурса его работы при одновременном существенном снижении трудоемкости изготовления и момента на управляющем шпинделе.The technical result of the proposed ball valve in comparison with the base object, for which the prototype is adopted, consists in a multiple increase in the permissible diameters of the passage channels and pressure drops of the liquid, as well as the resource of its operation, while significantly reducing the complexity of manufacturing and torque on the control spindle.

Claims (1)

Шаровой кран, содержащий корпус с одной или двумя крышками с каналами для прохода жидкости, шаровой затвор с проходным каналом и управляющим шпинделем, плавающий между двумя седлами из элементов с высокой и низкой жесткостью, размещенными в крышках и корпусе в стыках каналов с затвором, отличающийся тем, что жесткий элемент седла выполнен в виде кольца из жесткого и прочного материала с антифрикционными свойствами на поверхности контакта с затвором и установлен без начального натяга по затвору, а мягкий элемент седла расположен на наружной поверхности жесткого элемента и выполнен в виде фланцевой манжеты, лопасть которой имеет натяг по шаровому затвору, а фланцевая часть размещена с диаметральным натягом в охватывающей ее расточке корпуса или крышки. A ball valve comprising a housing with one or two covers with channels for the passage of fluid, a ball valve with a passage channel and a control spindle floating between two saddles of elements with high and low stiffness, located in the covers and the housing at the joints of the channels with the shutter, characterized in that the rigid element of the saddle is made in the form of a ring of hard and durable material with antifriction properties on the contact surface with the valve and installed without initial interference with the valve, and the soft element of the saddle is located on the outside the surface of the rigid element and is made in the form of a flange cuff, the blade of which has an interference fit on the ball valve, and the flange part is placed with a diametrical interference fit in the body or cover bore surrounding it.