RU2382922C1

RU2382922C1 - Axial multipurpose disk valve

Info

Publication number: RU2382922C1
Application number: RU2008125763/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Яровой (RU); Владимир Андреевич Яровой; Анатолий Пантелеевич Пахомов (RU); Анатолий Пантелеевич Пахомов
Original assignee: Владимир Андреевич Яровой
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-02-27
Also published as: RU2008125763A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to piping accessories and is provided for disk valves of average and high diametres, applied in process lines of heat station, nuclear power plant and petrochemical manufacturing. Valve contains installed in casing stationary saddle with through-pas windows, mobile slide valve, connected to drive spindle by means of draw bar and lever. Slide valve is implemented in the form of separate leaf-gates, fixed on balancing arm and by shape of corresponding to through-pas windows of stationary saddle. Balancing arm is installed on central limit stop, including flat-thrust bearing, taking pressure force of leaves to saddle. Leaves are outfitted by float peripheral compression, implemented from several elements, compressed by springs to saddle and fixed by screws.

EFFECT: reliability growth and durability of valve operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к регулирующей трубопроводной арматуре средних и больших диаметров, и может быть использовано в дисковых клапанах для улучшения их работы, надежности и долговечности в различных технологических линиях ТЭЦ, АЭС и нефтехимического производства.The invention relates to the field of engineering, and more specifically to regulating valves of medium and large diameters, and can be used in disk valves to improve their performance, reliability and durability in various technological lines of thermal power plants, nuclear power plants and petrochemical production.

В настоящее время на энергетических установках широко применяются в качестве регулирующих органов в трубопроводах различного типа клапаны и задвижки, которые обладают различными регулирующими характеристиками, но имеют неудовлетворительную герметичность, надежность и долговечность.Currently, in power plants, valves and gate valves are widely used as regulatory bodies in pipelines of various types, which have different regulatory characteristics, but have poor sealing, reliability and durability.

Известно устройство клапана по патенту DE 1103097А, кл. 47g 27, МПК F06K, опубл. 23 марта 1961 г., содержащее корпус с установленными на входе и выходе кольцами, в которых через одно выполнены проходные окна. Между кольцами расположен поворотный диск, состоящий из двух соединенных между собой болтами цилиндров, в которых размещено эквивалентное число затворов, обеспечивающих при его вращении перекрытие окон колец. Поворот диска осуществлен червячной передачей. Поворотный диск установлен на полуосях, расположенных в нем, и соответствующих кольцах. Между полуосями в центральной расточке поворотного диска размещен стержень для предотвращения возможного смещения полуосей.Known valve device according to patent DE 1103097A, CL. 47g 27, IPC F06K, publ. March 23, 1961, containing a housing with rings installed at the inlet and outlet, in which through-holes are made through one. Between the rings there is a rotary disk, consisting of two cylinders interconnected by bolts, in which an equivalent number of shutters are placed, providing during its rotation overlapping the windows of the rings. The rotation of the disk is carried out by a worm gear. The rotary disk is mounted on the half shafts located therein and corresponding rings. A rod is placed between the half shafts in the central bore of the rotary disk to prevent possible displacement of the half shafts.

Недостатками данной конструкции являются недостаточная надежность и недолговечность работы клапана, а также недостаточная герметизация конструкции. Это объясняется следующим. Известный клапан не имеет разгрузки усилия от перепада давления. Седло и золотник в результате этого прижаты друг к другу и имеют большую силу трения при повороте. Поэтому происходит быстрый износ трущихся поверхностей уплотнения.The disadvantages of this design are the lack of reliability and fragility of the valve, as well as insufficient sealing of the structure. This is explained by the following. The known valve has no pressure relief from differential pressure. As a result, the saddle and spool are pressed against each other and have great friction when turning. Therefore, rapid wear of the rubbing surfaces of the seal occurs.

Прототипом, наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков, является запорный клапан по патенту RU 2239113 С2, 7МПК F16K 3/08, опубл. 2004.10.27, включающий корпус, исполнительный орган, выполненный в виде двух взаимодействующих дисков, в которых выполнены проходные окна, причем один из дисков неподвижно установлен в корпусе, а второй соединен с приводом для сообщения ему вращательного движения. Торцевые поверхности дисков разделены на равное количество секторов, в которых через один выполнены проходные окна, ограниченные по высоте дугами окружностей. В секторах подвижного диска, расположенных между секторами с проходными окнами неподвижного диска, в окнах установлены затворы. Затворы по конфигурации соответствуют проходным окнам неподвижного диска, и их геометрические размеры обеспечивают при повороте подвижного диска перекрытие окон в неподвижном диске. В корпусе со стороны входа перед подвижным диском установлен дополнительный неподвижный диск, который выполнен из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой ребрами так, что они располагаются в пространстве между проходными окнами неподвижного диска. На подвижном диске установлен сектор, в котором выполнен червячный венец, взаимодействующий с червячным валом привода клапана. Неподвижный и дополнительный диски вблизи оси снабжены ступицами. Расточки в ступицах служат опорами для вала, на котором установлен подвижный диск. В секторах поворотного диска выполнены глухие гнезда, в которых расположены затворы. Эти затворы выполнены в виде ползунов, наружная и внутренняя поверхности - радиальные контактные поверхности по большому и малому диаметрам - каждого из которых выполнены сферическими.The prototype closest to the claimed invention in terms of essential features is a shut-off valve according to patent RU 2239113 C2, 7MPK F16K 3/08, publ. 2004.10.27, comprising a housing, an executive body, made in the form of two interacting disks in which pass-through windows are made, one of the disks being fixedly mounted in the housing, and the second connected to the drive to communicate rotational motion to it. The end surfaces of the disks are divided into an equal number of sectors in which through one windows are made through, limited in height by arcs of circles. In sectors of the movable disk located between sectors with through-windows of the fixed disk, shutters are installed in the windows. According to their configuration, the gates correspond to the passage windows of the fixed disk, and their geometrical dimensions ensure that the windows in the fixed disk overlap when the movable disk is rotated. An additional fixed disk is installed in the housing on the entrance side in front of the movable disk, which is made of the outer and inner rings interconnected by ribs so that they are located in the space between the passage windows of the fixed disk. A sector is installed on the movable disk in which a worm gear is made, interacting with the valve drive worm shaft. The fixed and additional disks near the axis are equipped with hubs. Bores in the hubs support the shaft on which the movable disk is mounted. In sectors of the rotary disk, blind sockets are made in which the gates are located. These gates are made in the form of sliders, the outer and inner surfaces are radial contact surfaces of large and small diameters - each of which is made spherical.

Недостатком известного клапана является недостаточная надежность и недолговечность работы клапана из-за отсутствия разгрузки усилия прижатия затворов к седлу, а также недостаточная герметизация его в закрытом положении. Это объясняется тем, что затвор выполнен в виде цельного металлического элемента и за счет больших размеров не способен обеспечить высокую герметичность из-за неплоскостности и затвора, и неподвижного диска, которые прогибаются под действием перепада давления.A disadvantage of the known valve is the lack of reliability and fragility of the valve due to the lack of unloading of the force of pressing the bolts to the seat, as well as its insufficient sealing in the closed position. This is because the shutter is made in the form of a solid metal element and due to its large size is not able to provide high tightness due to the non-flatness of both the shutter and the fixed disk, which bend under the action of a differential pressure.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и долговечности работы осевого запорно-регулирующего дискового клапана за счет наличия разгрузки усилия прижатия лепестков к седлу.The present invention solves the problem of increasing the reliability and durability of the axial locking-regulating disk valve due to the unloading of the force of pressing the petals to the saddle.

Для достижения указанного технического результата в осевом запорно-регулирующем дисковом клапане, включающем корпус, исполнительный орган в виде неподвижного седла с проходными окнами, установленного в корпусе, и подвижного золотника, связанного с приводом, сообщающим ему вращательное движение, с затворами, по форме соответствующими проходным окнам неподвижного седла и обеспечивающими при повороте золотника перекрытие проходных окон неподвижного седла, пружины, согласно изобретению золотник выполнен в виде отдельных лепестков-затворов, закрепленных на коромысле, установленном на центральном упоре, причем лепестки снабжены плавающими периферийными уплотнениями, выполненными из нескольких элементов, при этом пружины установлены по периметру этих уплотнений, а связь между золотником и приводом осуществлена рычажным механизмом.To achieve the technical result in an axial locking and regulating disk valve, comprising a housing, an actuator in the form of a fixed seat with passage windows installed in the housing, and a movable spool associated with the actuator that informs it of the rotational movement, with shutters in the shape corresponding to the passage the windows of the fixed seat and providing, when the spool is rotated, overlapping the passage windows of the fixed saddle, spring, according to the invention, the spool is made in the form of separate shutter petals moat attached to a yoke mounted on the center stop, wherein the peripheral lobes provided with floating seals made of several elements, wherein the spring mounted on the perimeter of the seal, and the connection between the slide valve and actuator carried lever mechanism.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является выполнение золотника в виде отдельных лепестков-затворов, закрепленных на коромысле, установленном на центральном упоре. Лепестки снабжены плавающими периферийными уплотнениями, выполненными из нескольких элементов. По периметру уплотнений установлены пружины. Связь между золотником и приводом осуществлена рычажным механизмом.Distinctive features of the proposed device from the above known, closest to it, is the execution of the spool in the form of individual petals-shutters, mounted on a beam mounted on a central stop. Petals are equipped with floating peripheral seals made of several elements. On the perimeter of the seals installed springs. The connection between the spool and the drive is carried out by a lever mechanism.

Благодаря тому что золотник выполнен в виде отдельных лепестков-затворов, закрепленных на коромысле, установленном на центральном упоре, усилие от перепада давления, действующего на всю площадь лепестков, воспринимается центральным упором, который обеспечивает полную разгрузку клапана, при этом трение золотника о седло минимально, что обеспечивает надежность и долговечность работы трущихся частей и, следовательно, всего клапана.Due to the fact that the spool is made in the form of separate shutter petals mounted on the rocker mounted on the central stop, the force from the pressure drop acting on the entire area of the petals is perceived by the central stop, which ensures complete unloading of the valve, while the friction of the spool on the seat is minimal, which ensures the reliability and durability of the work of the rubbing parts and, therefore, the entire valve.

Наличие плавающих периферийных уплотнений, выполненных из нескольких элементов, и наличие пружин по всему периметру уплотнений позволяет каждому отдельному элементу максимально плотно прижиматься к седлу, создавая мягкое, гибкое уплотнение, что обеспечивает герметичность запорного устройства золотник-седло, исключая протечки. При этом плавающее периферийное уплотнение не подвержено воздействию усилий от перепада давления. Таким образом, повышая герметичность клапана, повышаем его надежность и долговечность по сравнению с прототипом.The presence of floating peripheral seals made of several elements and the presence of springs around the entire perimeter of the seals allow each individual element to be pressed as tightly as possible to the seat, creating a soft, flexible seal, which ensures the tightness of the spool-seat shut-off device, eliminating leakage. At the same time, the floating peripheral seal is not affected by pressure differential forces. Thus, increasing the tightness of the valve, we increase its reliability and durability compared with the prototype.

Наличие рычажного механизма между золотником и приводом обеспечивает надежность и долговечность клапана за счет упрощения конструкции, т.к. она значительно проще в технологии изготовления и не требует точной настройки по сравнению с прототипом.The presence of a lever mechanism between the spool and the actuator provides reliability and durability of the valve due to the simplification of the design, because it is much simpler in manufacturing technology and does not require fine tuning compared to the prototype.

Предлагаемая конструкция осевого запорно-регулирующего дискового клапана иллюстрируется чертежом, где схематично показан общий вид клапана в разрезе.The proposed design of an axial locking regulating disk valve is illustrated in the drawing, which schematically shows a General view of the valve in section.

Осевой запорно-регулирующий дисковый клапан содержит корпус 1, напорную 2 и сливную 3 полости, исполнительный орган, выполненный в виде неподвижного седла 4 с проходными окнами и подвижного золотника 5. Золотник 5 установлен на центральном упоре 6, который выполнен в виде упорного шарикоподшипника 7, расположенного наружным кольцом во втулке 8 и внутренним кольцом на втулке 9 центральной оси 10, жестко закрепленной в седле 4. В корпусе 1 установлено ребро жесткости 11. Золотник 5 выполнен в виде коромысла 12, на котором подвешены, например, два отдельных лепестка 13, и закреплены болтами 14. По периферии и всему периметру лепестков 13 в направляющих 15 установлены по скользящей посадке металлические плавающие уплотнения 16. Уплотнения 16 выполнены из нескольких элементов, которые закреплены болтами 17 на лепестке 13 и снабжены пружинами 18, прижимающими уплотнения 16 к седлу 4. Такая конструкция обеспечивает герметичность клапана. Золотник 5 посредством рычажного механизма, выполненного в виде тяги 19, установленной на коромысле 12, и рычага 20, установленного на шпинделе 21, расположенном в корпусе 1, через муфту 22 связан с приводом 23. На корпусе 1 установлена крышка 24. Между направляющей 15 и уплотнением 16 установлено мягкое уплотнение 25. Разгрузка выполнена упорным шарикоподшипником 7 центрального упора 6, который опирается на ребро 11 корпуса 1. Усилие прижатия лепестков 13 к седлу 4, воспринимаемое упорным шарикоподшипником 7 и ребром 11, составляет от 20 до 50 тонн. Трущиеся поверхности золотника 5 и седла 4 выполнены из износостойкого материала.The axial locking and regulating disk valve comprises a housing 1, a pressure 2 and a drain 3 cavity, an actuator made in the form of a fixed seat 4 with passage windows and a movable spool 5. The spool 5 is mounted on the central stop 6, which is made in the form of a thrust ball bearing 7, located on the central axis 10 by an outer ring in the sleeve 8 and an inner ring on the sleeve 9, rigidly mounted in the seat 4. A stiffener 11 is installed in the housing 1. The spool 5 is made in the form of a rocker arm 12, on which, for example, two sections are suspended lobes 13, and secured with bolts 14. Along the periphery and the entire perimeter of the lobes 13 in the guides 15, metal floating seals 16 are installed along a sliding fit. Seals 16 are made of several elements that are bolted 17 to the lobe 13 and are equipped with springs 18 that press the seals 16 to seat 4. This design ensures valve tightness. The spool 5 by means of a lever mechanism made in the form of a rod 19 mounted on the beam 12, and a lever 20 mounted on the spindle 21 located in the housing 1, through the clutch 22 is connected to the actuator 23. A cover 24 is mounted on the housing 1. Between the guide 15 and the seal 16 has a soft seal 25. The unloading is performed by a thrust ball bearing 7 of the central stop 6, which is supported by a rib 11 of the housing 1. The pressing force of the petals 13 against the seat 4, perceived by the thrust ball bearing 7 and the rib 11, is from 20 to 50 tons. The friction surfaces of the spool 5 and the seat 4 are made of wear-resistant material.

Работа клапана.Valve operation.

Привод 23 через муфту 22 передает движение шпинделю 21, который поворачивает рычаг 20, передавая движение на тягу 19, коромысло 12 с лепестками 13 золотника 5, который, вращаясь, открывает окна седла 4 для прохождения рабочей среды. Вращением шпинделя 21 меняют угол поворота золотника 5. Полное открытие клапана достигается при полном открытии окон седла 4. Для закрытия клапана перекрытие окон седла 4 происходит в обратной последовательности.The drive 23 through the coupling 22 transmits the movement to the spindle 21, which rotates the lever 20, transmitting the movement to the rod 19, the beam 12 with the petals 13 of the spool 5, which, rotating, opens the windows of the saddle 4 for the passage of the working medium. By rotating the spindle 21, the rotation angle of the spool 5 is changed. The valve is fully opened when the seats of the seat 4 are fully open. To close the valve, the windows of the seat 4 are closed in the reverse order.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения золотника, установке оригинального плавающего периферийного уплотнения, наличию разгрузки клапана и рычажного механизма изобретение позволяет обеспечить герметичность клапана, надежность и долговечность его работы.Thus, due to the peculiarities of the execution of the spool, the installation of the original floating peripheral seal, the presence of the discharge of the valve and the lever mechanism, the invention allows to ensure the tightness of the valve, the reliability and durability of its operation.

Claims

An axial locking and regulating disk valve, comprising a housing, an actuator in the form of a fixed seat with passage windows installed in the housing, and a movable spool associated with a drive informing it of the rotational movement, with shutters in shape corresponding to the passage windows of the fixed seat and providing the rotation of the slide valve overlapping the passage windows of the fixed saddle, spring, characterized in that the slide valve is made in the form of separate shutter petals mounted on a beam mounted on a center cial abutment, wherein the peripheral lobes provided with floating seals made of several elements, wherein the spring mounted on the perimeter of the seal, and the connection between the slide valve and actuator carried lever mechanism.