RU51157U1 - CONTROL DISC VALVE WITH UNLOADING DEVICE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к регулирующей трубопроводной арматуре и предназначена для регулирования и перекрытия потока жидкой или газообразной среды в различных технологических линиях. Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством включает установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными окнами и центральный канал, седло контактирует с золотником, выполненным с вырезами. В золотнике установлен упор с центральным отверстием. Шпиндель проходит через крышку корпуса. В цилиндре золотника установлен поршень, образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью. Пазы на уплотняющей поверхности золотника образуют с поверхностью седла промежуточную камеру, которая сообщена с разгрузочной камерой и центральным каналом седла. Клапан снабжен упругим элементом. Седло, золотник и поршень установлены вдоль оси трубопроводной части корпуса. Разгрузка выполнена с одним, двумя или более поршнями. Золотник со шпинделем связан зубчатой передачей. Полезная модель позволяет увеличить пропускную способность клапана и надежность его работы.The utility model relates to control valves and is designed to control and block the flow of liquid or gaseous media in various production lines. The control disk valve with an unloading device includes a fixed seat mounted in the housing with pass-through profiled windows and a central channel, the seat contacts a spool made with cutouts. A stop with a central hole is installed in the spool. The spindle passes through the housing cover. A piston is installed in the spool cylinder, forming a discharge chamber with it, in communication with the drain cavity. The grooves on the sealing surface of the spool form an intermediate chamber with the surface of the seat, which is in communication with the discharge chamber and the central channel of the seat. The valve is equipped with an elastic element. The seat, spool and piston are installed along the axis of the pipeline part of the body. Unloading is performed with one, two or more pistons. Spool with spindle connected by gear. The utility model allows to increase the throughput of the valve and its reliability.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а точнее, к регулирующей трубопроводной арматуре и может быть использована в клапанах дискового типа для регулирования расхода и перекрытия потока жидкой или газообразной среды в различных технологических линиях.The utility model relates to the field of engineering, and more specifically, to regulating valves and can be used in valves of the disk type to control the flow and shut off the flow of liquid or gaseous medium in various technological lines.

В настоящее время на энергетических установках широко применяются в качестве регулирующих органов в трубопроводах различного рода клапаны и задвижки, которые обладают различными регулирующими характеристиками, но имеют неудовлетворительную надежность и недолговечность, а также недостаточную пропускную способность.Currently, in power plants, valves and valves are widely used as regulatory bodies in pipelines, which have different regulatory characteristics, but have unsatisfactory reliability and fragility, as well as insufficient throughput.

Известен регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством, содержащий установленные в корпусе неподвижное седло с профилированными периферийными окнами, центральным каналом седла, постоянно контактирующего с золотником, выполненным с вырезами и сообщенный с напорной и сливной полостями клапана цилиндр, в котором установлен поршень с образованием между собой разгрузочной камеры (SU 987257 А, Кл. F 16 K 39/00, опубл. 07.01.83 г.).Known regulating disk valve with an unloading device, comprising a fixed seat mounted in the housing with profiled peripheral windows, a central channel of the seat, constantly in contact with the valve, made with cutouts and in communication with the pressure and drain cavities of the valve cylinder, in which the piston is installed with the formation of the unloading chambers (SU 987257 A, CL. F 16 K 39/00, publ. 07.01.83).

Недостатком известного клапана является невысокая его пропускная способность. Это происходит из-за того, что поток рабочей среды, проходя через клапан, многократно меняет свое направление, что обусловлено его конструкцией. Кроме того, поток рабочей среды переменного направления создает эрозионный износ внутренней поверхности клапана, поэтому он становится недолговечным и ненадежным.A disadvantage of the known valve is its low throughput. This is due to the fact that the flow of the working medium, passing through the valve, repeatedly changes its direction, due to its design. In addition, the flow of the working fluid in a variable direction creates erosive wear on the inner surface of the valve, so it becomes short-lived and unreliable.

Прототипом, являющимся наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков, является регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством (RU 2232331 С2, кл. F 16 K 39/04, опубл. 2004.07.10), содержащий установленные в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, закрепленную с корпусом, цилиндр, в котором установлен поршень и образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью, пазы на уплотняющей поверхности, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с разгрузочной камерой и центральным каналом седла, и упругий элемент, размещенный с возможностью взаимодействия с золотником. Золотник жестко соединен с цилиндром.The prototype, which is the closest to the claimed utility model in terms of the essential features, is a control disc valve with an unloading device (RU 2232331 C2, class F 16 K 39/04, publ. 2004.07.10) containing a fixed seat in the body with passage profiled peripheral windows and a central channel in contact with a spool made with cut-outs, a spindle passing through a cover fixed to the housing, a cylinder in which a piston is mounted and forming an unloading chamber communicated with it with drain cavity grooves on the sealing surfaces forming together with the seat surface of the intermediate chamber communicating with the discharge chamber and the central channel of the saddle, and a resilient member arranged to cooperate with the spool. The spool is rigidly connected to the cylinder.

Недостатком известного клапана является невысокая его пропускная способность вследствие большого гидравлического сопротивления, происходящего из-за того, что поток рабочей среды, проходя через клапан, многократно меняет свое направление, что обусловлено его конструкцией. Кроме того, поток рабочей среды переменного направления создает опасность эрозионного износа внутренней поверхности клапана, что делает его недолговечным и ненадежным.A disadvantage of the known valve is its low throughput due to the large hydraulic resistance that occurs due to the fact that the flow of the working medium passing through the valve changes its direction many times, due to its design. In addition, the flow of the working fluid in a variable direction creates a risk of erosive wear on the inner surface of the valve, which makes it short-lived and unreliable.

Предлагаемой полезной моделью решается задача увеличения пропускной способности клапана и повышения надежности его работы.The proposed utility model solves the problem of increasing the throughput of the valve and increasing the reliability of its operation.

Для достижения указанного технического результата в регулирующем дисковом клапане с разгрузочным устройством, включающем установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень и образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью, пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с разгрузочной камерой и центральным каналом седла, и упругий элемент, седло, золотник и поршень установлены вдоль оси трубопроводной части корпуса, при этом разгрузка выполнена с одним, двумя или более поршнями, а связь золотника со шпинделем, предусмотренная для осуществления поворота золотника, выполнена в виде зубчатой передачи, причем угол поворота золотника предусмотрен более 90°, при этом расположенные на седле пропускные профилированные периферийные окна в узкой части пропускного сечения закрыты, а в широкой части пропускного сечения максимально открыты.To achieve the indicated technical result, in a control disk valve with an unloading device, including a fixed seat installed in the housing with pass-through profiled peripheral windows and a central channel in contact with a spool made with cutouts, a spindle passing through a cover fastened to the body, a spool cylinder, in which has a piston and forming with it a discharge chamber in communication with the drain cavity, grooves on the sealing surface of the spool, forming together with By the surface of the seat, the intermediate chamber in communication with the discharge chamber and the central channel of the seat, and the elastic element, seat, spool and piston are installed along the axis of the pipeline part of the housing, while unloading is performed with one, two or more pistons, and the spool is provided with a spindle for the implementation of the rotation of the spool, made in the form of a gear transmission, and the rotation angle of the spool is provided for more than 90 °, while located on the saddle pass through profiled peripheral windows in a narrow part echeniya closed and in a wide cross-section of the crossing as much as possible open.

Отличительными признаками предлагаемого регулирующего дискового клапана с разгрузочным устройством от указанного выше известного, наиболее близкого к нему по совокупности существенных признаков, является то, что седло, золотник и поршень установлены вдоль оси трубопроводной части корпуса. Разгрузка выполнена с одним, двумя или более поршнями. Связь золотника со шпинделем, предусмотренная для осуществления поворота золотника, выполнена в виде зубчатой передачи. Угол поворота золотника предусмотрен более 90°, при этом расположенные на седле пропускные профилированные периферийные окна в узкой части пропускного сечения закрыты, а в широкой части пропускного сечения максимально открыты.Distinctive features of the proposed control disk valve with an unloading device from the above known, closest to it in combination of essential features, is that the seat, spool and piston are installed along the axis of the pipeline part of the body. Unloading is performed with one, two or more pistons. The connection of the spool with the spindle, provided for the rotation of the spool, is made in the form of a gear transmission. The rotation angle of the spool is provided for more than 90 °, while the passage-shaped profiled peripheral windows located on the saddle are closed in the narrow part of the passage section and open as wide as possible in the wide part of the passage section.

Благодаря наличию этих признаков увеличивается пропускная способность клапана при сохранении линейной регулирующей характеристики, обеспечивая надежную его работу при любых перепадах давления.Due to the presence of these signs, the valve capacity increases while maintaining a linear regulatory characteristic, ensuring reliable operation at any pressure drop.

Расположение седла, золотника и поршня вдоль оси трубопроводной части корпуса («осевое» расположение), при этом вход и выход потока рабочей среды находятся на одной оси, создает потоку прямолинейное направление. Отсутствие многократных изменений направления потока уменьшает его сопротивление и увеличивает пропускную способность клапана, а также повышает надежность клапана за счет отсутствия эрозионного износа внутренних поверхностей.The location of the seat, spool and piston along the axis of the pipeline part of the body ("axial" location), while the inlet and outlet of the working fluid flow are on the same axis, creates a straight flow direction. The absence of multiple changes in the direction of flow reduces its resistance and increases the throughput of the valve, and also increases the reliability of the valve due to the absence of erosive wear on the internal surfaces.

Выполнение разгрузки с двумя и более поршнями дает возможность уменьшить диаметр цилиндра, что уменьшает внутреннее сопротивление потоку и увеличивает пропускную способность клапана.Performing unloading with two or more pistons makes it possible to reduce the diameter of the cylinder, which reduces the internal resistance to flow and increases the throughput of the valve.

Наличие зубчатой передачи позволяет золотнику осуществлять поворот от шпинделя и привода в процессе регулирования расхода рабочей среды.The presence of a gear transmission allows the spool to rotate from the spindle and drive in the process of controlling the flow of the working medium.

При повороте золотника на угол более 90°, расположенные на седле пропускные профилированные периферийные окна открыты с большей площадью в широкой части, чем закрыты в узкой части, что дополнительно увеличивает пропускную площадь прохождения рабочей среды при сохранении линейной расходной характеристики.When the spool is rotated by an angle of more than 90 °, the pass-through profiled peripheral windows located on the saddle are open with a larger area in the wide part than they are closed in the narrow part, which further increases the throughput area of the working medium passage while maintaining a linear flow characteristic.

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.The essence of the utility model is illustrated by the drawings presented in figures 1-3.

На фиг.1 - схематично показан общий вид регулирующего дискового клапана с разгрузочным устройством в разрезе;Figure 1 - schematically shows a General view of a control disk valve with a discharge device in section;

на фиг.2 - вид золотника с седлом в закрытом положении;figure 2 is a view of the spool with a saddle in the closed position;

на фиг.3 - вид золотника с седлом в открытом положении.figure 3 is a view of the valve with the seat in the open position.

Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством содержит корпус 1 (фиг.1), напорную 2 и сливную 3 полости, расположенные в трубопроводной части корпуса 1, неподвижное седло 4, поворотный дисковый золотник 5 с вырезами (фиг.2). Седло 4 (фиг.1) жестко зафиксировано в опорном кольце 6, установленном в корпусе 1. Седло 4 снабжено профилированными окнами 7 (фиг.3) для прохождения регулируемой среды и сквозным центральным продольным каналом 8 (фиг.1). Между поверхностями седла 4 и золотника 5 образована промежуточная камера 9. Седло 4 соединено с золотником 5 посредством упора 10 с центральным отверстием 11. Золотник 5 связан с цилиндром 12, в котором расположен поршень 13 с уплотнением 14. Поршень 13 может быть выполнен одноступенчатым или многоступенчатым. На крышке 15 золотника 5 установлена пружина 16, закрепленная в опоре 17, которая обеспечивает прижатие золотника 5 к седлу 4. Под поршнем 13 в цилиндре 12 образована разгрузочная камера 18, которая сообщается с промежуточной камерой 9 центральным отверстием 11 упора 10. Золотник 5 снабжен зубчатым колесом 19, входящим в зацепление с шестерней 20, которая установлена на шпинделе 21. Шпиндель 21 с комплектом уплотнений установлен в крышке 22 и связан с приводом 23 через муфту 24. Привод 23 закреплен на корпусе 1 посредством бугеля 25. Шпиндель 21 служит для передачи крутящего момента от привода 23 к золотнику 5 в процессе регулирования расхода рабочей среды.The control disk valve with a discharge device comprises a housing 1 (Fig. 1), a pressure 2 and a drain 3 cavity located in the pipeline part of the housing 1, a fixed seat 4, a rotary disk spool 5 with cutouts (Fig. 2). The saddle 4 (Fig. 1) is rigidly fixed in the support ring 6 installed in the housing 1. The saddle 4 is equipped with profiled windows 7 (Fig. 3) for passing the controlled medium and a through central longitudinal channel 8 (Fig. 1). An intermediate chamber 9 is formed between the surfaces of the seat 4 and spool 5. The seat 4 is connected to the spool 5 by means of a stop 10 with a central hole 11. The spool 5 is connected to the cylinder 12, in which the piston 13 with the seal 14 is located. The piston 13 can be made single-stage or multi-stage . A spring 16 is mounted on the cover 15 of the spool 5, which is fixed in the support 17, which ensures that the spool 5 is pressed against the seat 4. Under the piston 13, a discharge chamber 18 is formed in the cylinder 12, which communicates with the intermediate chamber 9 with a central hole 11 of the stop 10. The spool 5 is provided with a gear a wheel 19 engaged with the gear 20, which is mounted on the spindle 21. The spindle 21 with a set of seals is installed in the cover 22 and connected to the drive 23 through the coupling 24. The drive 23 is mounted on the housing 1 by means of a yoke 25. The spindle 21 is used for gears and torque from the drive 23 to the spool 5 in the process of regulating the flow of the working medium.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

В положении «закрыто» (фиг.2) окна 7 седла 4 закрыты золотником 5. Золотник 5 и седло 4 прижаты к опорному кольцу 6 пружиной 16 и давлением рабочей среды. Давление рабочей среды в промежуточной камере 9 равно давлению в сливной полости 3. Рабочая среда не поступает в сливную полость. Клапан закрыт. Разгрузка золотника 5 обеспечивается упором 10.In the closed position (figure 2), the windows 7 of the saddle 4 are closed by the spool 5. The spool 5 and the saddle 4 are pressed against the support ring 6 by the spring 16 and the pressure of the working medium. The pressure of the working medium in the intermediate chamber 9 is equal to the pressure in the drain cavity 3. The working medium does not enter the drain cavity. The valve is closed. Unloading the spool 5 is provided by the emphasis 10.

Для установки клапана в положение «открыто» (фиг.3) приводом 23 (фиг.1) через муфту 24 приводим во вращение шпиндель 21 с шестерней 20. Зубчатое колесо 19, входящее в зацепление с шестерней 20, поворачивает золотник 5 таким образом, что вырезы золотника 5 совмещаются с окнами 7 седла 4 и открывают их, образуя сквозной проход. Напорная полость 2 соединяется со сливной полостью 3. При этом происходит следующее: Рабочая среда поступает в напорную полость 2 трубопроводной части корпуса 1, проходит в вырезы золотника 5 и попадает в окна седла 4, откуда выходит в сливную полость 3 трубопроводной части корпуса 1. При этом давление рабочей среды, образуемое в сливной полости 3, передается через центральный канал 8 седла 4, промежуточную камеру 9 и центральное отверстие 11 упора 10 в разгрузочную камеру 18 под поршнем 13. За счет действия разницы давлений в напорной полости 2 и разгрузочной камеры 18 на поршень 13 действует усилие, передаваемое через упор 10 на седло 4. При этом золотник 5 прижимается к седлу 4 с минимальным усилием, которое позволяет золотнику 5 поворачиваться с моментом трения о седло 4, не превышающим заданную величину момента. При закрытии окон 7 седла 4 в узкой части одновременно открываются окна 7 в широкой части, при этом площадь открытия увеличивается до максимальных размеров. Это увеличивает угол поворота при открытии окон 7 седла 4 до величины, превышающей 90°, вместо 90° в прототипе и других аналогичных устройствах. За счет этого увеличивается пропускная способность клапана при обеспечении линейной расходной характеристики.To set the valve in the open position (Fig. 3), the actuator 23 (Fig. 1) drives the spindle 21 with the gear 20 through the coupling 24. The gear 19, which engages with the gear 20, rotates the spool 5 so that the slots of the spool 5 are combined with the windows 7 of the saddle 4 and open them, forming a through passage. Pressure cavity 2 is connected to drain cavity 3. The following occurs: The medium enters the pressure cavity 2 of the pipeline part of the housing 1, passes into the cut-outs of the spool 5 and enters the windows of the saddle 4, from where it enters the drain cavity 3 of the pipeline part of the housing 1. When this pressure of the working medium generated in the drain cavity 3 is transmitted through the Central channel 8 of the seat 4, the intermediate chamber 9 and the Central hole 11 of the stop 10 in the discharge chamber 18 under the piston 13. Due to the pressure difference in the pressure cavity 2 and uzochnoy chamber 18 acts on the piston 13 force is transmitted through the stop 10 on the seat 4. In this case, the spool 5 is pressed against the valve seat 4 with a minimum of effort, which allows the spool 5 rotatable with the friction torque on the seat 4, not exceeding a predetermined torque value. When closing the windows 7 of the saddle 4 in the narrow part, the windows 7 in the wide part open simultaneously, while the opening area increases to the maximum size. This increases the angle of rotation when opening the windows 7 of the saddle 4 to a value exceeding 90 °, instead of 90 ° in the prototype and other similar devices. Due to this, the throughput of the valve increases while ensuring a linear flow characteristics.

Дополнительные преимущества:Additional benefits:

- «осевое» расположение клапана позволяет отказаться от эрозионно-стойкого стакана (нержавеющего) внутри корпуса;- "axial" location of the valve allows you to abandon the erosion-resistant glass (stainless) inside the body;

- при уменьшении диаметра разгрузки за счет выполнения поршня одноступенчатым или многоступенчатым увеличивается пропускная площадь, что дает возможность уменьшить диаметр трубопроводной - when reducing the diameter of the discharge due to the execution of the piston single-stage or multi-stage increases the flow area, which makes it possible to reduce the diameter of the pipeline

части корпуса, что позволяет изготовить корпус и патрубок одинакового диаметра (в одной трубе), что значительно уменьшает вес корпуса и, вес клапана в целом, и следовательно, его стоимость.parts of the body, which allows you to make the body and pipe of the same diameter (in one pipe), which significantly reduces the weight of the body and, the weight of the valve as a whole, and therefore its cost.

Таким образом, благодаря особенностям расположения и выполнения элементов конструкции клапана увеличивается его пропускная способность при сохранении линейной расходной характеристики, повышается надежность клапана, а также увеличивается срок службы, значительно уменьшается вес клапана и его стоимость.Thus, due to the peculiarities of the arrangement and design elements of the valve, its throughput increases while maintaining a linear flow rate, the reliability of the valve increases, as well as the service life, the valve weight and its cost are significantly reduced.

Claims (2)

1. Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством, включающий установленное в корпусе неподвижное седло с пропускными профилированными периферийными окнами и центральным каналом, контактирующее с золотником, выполненным с вырезами, шпиндель, проходящий через крышку, скрепленную с корпусом, цилиндр золотника, в котором установлен поршень и образующий с ним разгрузочную камеру, сообщенную со сливной полостью, пазы на уплотняющей поверхности золотника, образующие вместе с поверхностью седла промежуточную камеру, сообщенную с разгрузочной камерой и центральным каналом седла, и упругий элемент, отличающийся тем, что седло, золотник и поршень установлены вдоль оси трубопроводной части корпуса, при этом разгрузка выполнена с одним, двумя или более поршнями, а связь золотника со шпинделем, предусмотренная для осуществления поворота золотника, выполнена в виде зубчатой передачи.1. A control disk valve with an unloading device, including a fixed seat installed in the housing with pass-through profiled peripheral windows and a central channel in contact with a spool made with cut-outs, a spindle passing through a cover fastened to the body, a spool cylinder in which the piston and forming with it an unloading chamber in communication with the drain cavity, grooves on the sealing surface of the spool, forming together with the surface of the saddle an intermediate chamber in communication with a loading chamber and a central channel of the seat, and an elastic element, characterized in that the seat, spool and piston are installed along the axis of the pipeline part of the housing, while unloading is performed with one, two or more pistons, and the connection of the spool with the spindle, provided for the rotation of the spool made in the form of a gear. 2. Регулирующий дисковый клапан с разгрузочным устройством по п.1, отличающийся тем, что угол поворота золотника предусмотрен более 90°, при этом расположенные на седле пропускные профилированные периферийные окна в узкой части пропускного сечения закрыты, а в широкой части пропускного сечения максимально открыты.

2. The control disk valve with the unloading device according to claim 1, characterized in that the angle of rotation of the spool is more than 90 °, while the flow-through profiled peripheral windows located on the saddle are closed in the narrow part of the passage section and open as wide as possible in the wide part of the passage section.