RU2685173C1

RU2685173C1 - Valve with rod drive through sealing elastic partition

Info

Publication number: RU2685173C1
Application number: RU2018100226A
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Никитин
Original assignee: Александр Андреевич Никитин
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-04-16

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: valve with rod drive through sealing resilient partition relates to chemical engineering, nuclear engineering, to the construction of shutoff valves of pipelines for pumping toxic liquids into sealed vessels, where high pressure processes are carried out in order of 200–300 atm. Longevity increase and reduction of labour intensity is ensured by implementation of generator of radial forces in the form of U-shaped rocker 6 rigidly connected with drive shaft 3 with cages 8 fixed on its ends, in which rollers 19 are mounted. Rollers 19 are installed parallel to stock 9. Rollers 20 are installed parallel to inner wall of housing 1. U-shaped balance arm 6 is connected with adjusting nut 12.EFFECT: increased durability and reduced labour intensity.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области химического машиностроения, атомной техники, а именно к конструкции запорной арматуры трубопроводов для перекачки токсичных жидкостей в герметичные сосуды, где осуществляются процессы в условиях высокого давления порядка 200-300 атм.The invention relates to the field of chemical engineering, nuclear engineering, in particular to the design of valves for pipelines for transferring toxic liquids into sealed vessels, where processes are carried out under conditions of high pressure of the order of 200-300 atm.

Известен вентиль с приводом штока через герметическую эластичную перегородку от волновой передачи, содержащей корпус с селом, клапан со штоком и гибкой гайкой, эластичную перегородку и генератор радиальных усилий на гибкие элементы вентиля. Эластичная перегородка образована несколькими концентричными эластичными трубами, в полостях между которыми поддерживается последовательно уменьшающееся давление (а.с. СССР №170254 F16К 39/02 1965 г.).The valve is known with a rod drive through a hermetic elastic partition from a wave transmission comprising a housing with a village, a valve with a stem and a flexible nut, an elastic partition and a generator of radial forces on the flexible elements of the valve. The elastic partition is formed by several concentric elastic tubes, in the cavities between which the successively decreasing pressure is maintained (AS USSR No. 170254 F16K 39/02 1965).

Недостатком известного вентиля является то, что разгрузочный элемент волновой передачи выполнен в виде нескольких концентричных эластичных труб (перегородок), в полостях между которыми поддерживается последовательно уменьшающееся давление. Нарушение герметичности хотя бы в одной полости приводит к выходу из строя всего устройства, то есть эта конструкция характеризуется низкой надежностью.A disadvantage of the known valve is that the discharge transmission element of wave transmission is made in the form of several concentric elastic tubes (partitions), in the cavities between which the successively decreasing pressure is maintained. Violation of tightness in at least one cavity leads to failure of the entire device, that is, this design is characterized by low reliability.

Недостатки данного вентиля устранены в выбранном в качестве прототипа вентиле, содержащем жестко связанный с приводным валом корпус, в котором помещена трубчатая эластичная герметичная оболочка с зубчатым венцом на внутренней поверхности, взаимодействующим с зубчатым венцом жесткой трубы. Жесткая труба расположена внутри эластичной герметичной оболочки с возможностью вращения. Внутри жесткой трубы установлен шток с уплотняющей пробкой на конце, имеющей резьбу, взаимодействующую с неподвижной гайкой. В корпусе закреплены генератор радиальных усилий в виде двух радиально расположенных прижимных элементов, включающих регулировочные винты, сухари и опорные шарики (см. а.с. СССР №246225 М. кл. 4 F16К 39/02. 1969 г., прототип).The disadvantages of this valve are eliminated in the valve selected as a prototype, containing a housing rigidly connected to the drive shaft in which a tubular elastic hermetic casing with a gear rim on the inner surface interacting with the gear rim of a rigid pipe is placed. The rigid pipe is located inside the elastic hermetic shell with the possibility of rotation. Inside the rigid pipe there is a stem with a sealing plug at the end having a thread that interacts with a fixed nut. The case contains a generator of radial forces in the form of two radially arranged clamping elements, including adjustment screws, crackers and support balls (see A.S. USSR №246225 M. class 4 F16K 39/02. 1969, prototype).

Прототипу присущи такие недостатки, как относительно низкая долговечность и высокая трудоемкость его регулирования.The prototype has such disadvantages as relatively low durability and high complexity of its regulation.

Целью предлагаемого изобретения является повышение долговечности и снижение трудоемкости регулирования вентиля.The aim of the invention is to increase the durability and reduce the complexity of the control valve.

Поставленная цель достигается тем, что в вентиле с приводом штока через эластичную перегородку содержащим приводной вал, корпус с внутренней конической стенкой, генератор радиальных усилий, эластичную герметизирующую перегородку, шток с клапаном, взаимодействующий с эластичной герметизирующей перегородкой жесткий цилиндрический элемент согласно изобретению генератор радиальных усилий выполнен в виде жестко связанного с приводным валом П-образного коромысла с закрепленными на его концах обоймами, в которых вмонтированы ролики, причем ролики, контактирующие с эластичной герметизирующей перегородкой, установлены параллельно штоку, ролики, контактирующие с внутренней стенкой корпуса, установлены параллельно этой стенке, а П-образное коромысло связано с регулировочной гайкой.This goal is achieved by the fact that in a valve with a rod drive through an elastic partition containing a drive shaft, a housing with an internal conical wall, a generator of radial forces, an elastic sealing partition, a rod with a valve, and a rigid cylindrical element according to the invention, the generator of radial forces is made in the form of a U-shaped rocker rigidly connected to the drive shaft with clips fixed at its ends, in which the rollers are mounted, The rollers in contact with the elastic sealing partition are installed parallel to the stem, the rollers in contact with the inner wall of the housing are installed parallel to this wall, and the U-shaped rocker arm is connected to the adjusting nut.

По сравнению с прототипом заявляющий вентиль характеризуется большей долговечностью благодаря замене точечного контакта шариков на линейный контакт роликов, а также благодаря исключению изгибающих моментов, действующих на жесткий цилиндрический стакан. Исключение изгибающих моментов позволяет заменить трубу, закрепленную по торцам, на стакан, напресованный на шток, что снижает металлоемкость. Снижение металлоемкости жесткого цилиндрического элемента уменьшает инерционные нагрузки на резьбу этого элемента и герметизирующей эластичной перегородки, что также повышает долговечность.Compared with the prototype, the notifying valve is characterized by greater durability due to the replacement of the point contact of the balls with the linear contact of the rollers, as well as the elimination of bending moments acting on a rigid cylindrical cup. The exception of the bending moments allows you to replace the pipe, fixed at the ends, on the glass, pressed onto the rod, which reduces the metal consumption. Reducing the metal hard cylindrical element reduces the inertial load on the thread of this element and the sealing elastic partition, which also increases the durability.

Кроме того, в заявленном вентиле регулировка усилий деформирования герметизирующей эластичной перегородки осуществляется гораздо проще по сравнению с прототипом, так как осуществляется простым поворотом регулирующей гайки. В прототипе же сначала вывинчивают регулировочные винты, осуществляя при этом подсчет оборотов, затем завинчивают регулировочные винты также при одновременном подсчете числа оборотов.In addition, in the claimed valve, the adjustment of the deformation forces of the sealing elastic partition is much easier compared to the prototype, since it is performed by simply turning the adjusting nut. In the prototype, the adjusting screws are first unscrewed, while counting the revolutions, and then the adjusting screws are screwed in while counting the revolutions.

Отличительные от прототипа признаки необходимы, а вместе с ограничительными признаками достаточны для достижения поставленной цели. Действительно, использование в генераторе радиальных усилий роликов вместо шариков значительно увеличивает площади контакта, благодаря чему сокращается износ, то есть увеличивается долговечность. Выполнение генератора радиальных усилий в виде связанного с приводным валом и регулировочной гайкой П-образного коромысла, на концах которого закреплены обоймы, с вмонтированными в них роликами, и установка внутренних роликов параллельно штоку, а внешних параллельно внутреннем конической стенке корпуса позволяет при регулировании усилий деформирования герметизирующей эластичной оболочки, одновременно устанавливать в нужное положение обе обоймы. Это упрощает процесс регулировки, снижает его трудоемкость по сравнению с поочередной регулировкой прижимных элементов в прототипе. Кроме того, заявляемое конструктивное исполнение генератора радиальных усилий исключает возникновение радиальных сил, действующих на жесткий цилиндрический элемент, так как усилия, с которыми действуют через эластичную герметизирующую оболочку на жесткий цилиндрический элемент ролики двух противолежащих обойм компенсируют друг друга. Отсутствие радиальных сил, создающих изгибающие моменты, действующие на жесткий цилиндрический элемент, повышает долговечность вентиля. Таким образом, отличительные от прототипа признаки являются «существенными».Distinctive from the prototype signs are necessary, and together with restrictive signs are sufficient to achieve the goal. Indeed, the use of radial forces of rollers instead of balls in the generator significantly increases the contact area, thereby reducing wear, that is, increasing durability. The implementation of the radial force generator in the form of a U-shaped rocker arm connected to the drive shaft and an adjusting nut, on the ends of which the cage is fixed, with the rollers mounted in them, and the installation of the inner rollers parallel to the stem and the outer parallel to the inner conical wall of the housing when adjusting the deformation forces elastic sheath, at the same time to establish in the necessary position both clips. This simplifies the process of adjustment, reduces its complexity compared to the alternate adjustment of the clamping elements in the prototype. In addition, the claimed design of the generator of radial forces eliminates the occurrence of radial forces acting on a rigid cylindrical element, since the forces that act through the elastic sealing sheath on a rigid cylindrical element rollers of two opposite clips compensate each other. The absence of radial forces, creating bending moments acting on a rigid cylindrical element, increases the durability of the valve. Thus, the distinctive features of the prototype are “essential”.

Заявляемый вентиль отвечает критерию «существенные отличия», так как отличительные от прототипа признаки в исследованных аналогах не обнаружены.The inventive valve meets the criterion of "significant differences", as the distinctive features of the prototype in the studied analogues were not found.

Сущность пояснена чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез вентиля, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А.The essence is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the valve; FIG. 2 is a transverse section AA.

Заявляемый вентиль содержит корпус 1, основание 2, приводной вал 3, маховик 4, герметизирующую эластичную перегородку 5, П-образное коромысло 6 с закрепленными посредством болтов 7 на его концах обоймами 8, штоком 9 с клапаном 10, напресованный на свободном конце штока 9 жесткий цилиндрический стакан 11, регулирующую гайку 12, патрубок 13. Патрубок 13, посредством резьбового соединения связан с основанием 2, которое ввинчено в корпус 1. В торец корпуса 1, противолежащий патрубку 13, ввинчена регулирующая гайка 12. Внутренняя стенка корпуса на участке, прилежащем к обоймам 8, выполнена конической.The inventive valve includes a housing 1, a base 2, a drive shaft 3, a flywheel 4, a sealing elastic partition 5, a U-shaped rocker 6 with fasteners 8 fixed by bolts 7 at its ends, a stem 9 with valve 10, pressed on the free end of the rod 9 hard cylindrical cup 11, regulating nut 12, nozzle 13. Pipe 13, through a threaded connection, is connected to the base 2, which is screwed into the housing 1. In the butt of the housing 1, opposite the nozzle 13, the adjusting nut 12 is screwed in. The inner wall of the housing in the area attached Eight to the clips 8, is made conical.

К П-образному коромыслу 6 приварен приводной вал 3. Само же П-образное коромысло 6 посредством выполненной в нем проточки 14 бронзовой втулки 15 с выступом, входящим в проточку 14, и штифтов 16 соединено с регулируемой гайкой 12. Герметизирующая эластичная перегородка 5 одним своим концом болтами 17 прикреплена к основанию 2. Другой конец герметизирующей эластичной перегородки оснащен хвостовиком 13, установленном с возможностью продольного перемещения в гнезде П-образного коромысла 6, на внутренней поверхности герметизирующей эластичной перегородки 5 выполнена нарезка, которая контактирует с наружной нарезкой жесткого цилиндрического стакана 11. В обоймах 8 установлены ролики 19, параллельные оси штока 9, и ролики 20, параллельные конической части внутренней стенки корпуса 1.The drive shaft 3 is welded to the U-shaped rocker 6. The U-shaped rocker 6 itself is welded through the groove 14 of the bronze bushing 15 with the protrusion entering the groove 14 and the pins 16 is connected to the adjustable nut 12. The sealing elastic partition 5 is one the end of the bolts 17 is attached to the base 2. The other end of the sealing elastic partition is equipped with a shank 13 installed with the possibility of longitudinal movement in the slot of the U-shaped rocker arm 6, on the inner surface of the sealing elastic recess These 5 are made to be cut, which is in contact with the external cutting of a rigid cylindrical cup 11. In sleeves 8, rollers 19 are installed parallel to the axis of rod 9 and rollers 20 parallel to the conical part of the inner wall of housing 1.

Генератор радиальных усилий выполнен в виде жестко связанного с приводным валом 3 П-образного коромысла с закрепленными на его концах обоймами.The generator of radial forces is made in the form of a U-shaped rocker rigidly connected to the drive shaft 3 with clips fixed at its ends.

Регулирование скорости подачи рабочей жидкости в заявляемом вентиле осуществляют изменением зазора между клапаном 10 и посадочным седлом патрубка 13. Изменение этого зазора осуществляют следующим образом. Сначала герметизирующей эластичной перегородке придают форму эллипса. Для этого, вывинчивая регулирующую гайку 12 из корпуса 1, перемещают П-образное коромысло 6 в сторону уменьшения диаметра конуса внутренней стенки корпуса 1. Ролики 20, входя в сужающуюся часть конуса внутренней стенки корпуса, сдвигают обоймы 8 к центру. При этом ролики 19 деформируют герметизирующую эластичную перегородку 5, придавая ей в сечении форму эллипса. Затем маховиком 4 электродвигателем (на чертеже не показан) вращают в нужном направлении приводной вал 3, вместе с которым вращается П-образное коромысло 6. В зонах малой оси эллипса кольцевые канавки, нарезанные на внутренней поверхности герметизирующей эластичной перегородки 5, входят в зацепление с резьбой жесткого цилиндрического стакана 11. При вращении П-образного коромысла 6 зацепление резьбовой нарезки герметизирующей эластичной перегородки 5 с резьбовой нарезкой цилиндрического стакана 11 происходит в разных точках окружности.Regulation of the flow rate of the working fluid in the inventive valve is carried out by changing the gap between the valve 10 and the seat of the nozzle 13. The change of this gap is as follows. First, the sealing elastic septum is shaped into an ellipse. To do this, unscrewing the adjusting nut 12 from the housing 1, move the U-shaped rocker 6 in the direction of reducing the diameter of the cone of the inner wall of the housing 1. The rollers 20, entering the tapering part of the cone of the inner wall of the housing, shift the yoke 8 towards the center. In this case, the rollers 19 deform the sealing elastic partition 5, giving it an ellipse shape in cross section. Then the flywheel 4 with an electric motor (not shown) rotates the drive shaft 3 in the desired direction, with which the U-shaped rocker 6 rotates. In the zones of the minor axis of the ellipse, the annular grooves cut on the inner surface of the sealing elastic partition 5 engage with the thread hard cylindrical glass 11. During rotation of the U-shaped rocker 6, the engagement of the threaded cutting of the sealing elastic partition 5 with the threaded cutting of the cylindrical glass 11 occurs at different points of the circle.

По сравнению с прототипом, предложенное техническое решение обладает большей долговечностью благодаря замене точечного контакта шариков на линейный контакт роликов.Compared with the prototype, the proposed technical solution has greater durability due to the replacement of the point contact of the balls with the linear contact of the rollers.

Кроме того, регулировка усилий деформирования герметизирующей эластичной перегородки осуществляется гораздо проще, что снижает трудоемкость регулировки.In addition, the adjustment of the efforts of the deformation of the sealing elastic partition is much easier, which reduces the complexity of the adjustment.

Claims

Valve with a rod drive through a sealing elastic partition containing a drive shaft, a housing with an internal conical wall, a generator of radial forces, an elastic sealing partition, a rod with a valve, and a rigid cylindrical element interacting with an elastic sealing partition, characterized in rigidly connected with the drive shaft of the U-shaped rocker with the clips fixed at its ends, in which the rollers are mounted, and the rollers are in contact tion with an elastic sealing septum mounted parallel to the rod, the rollers in contact with the inner wall of the housing, set parallel to this wall and the U-shaped yoke is connected with the adjusting nut.