RU2259508C2

RU2259508C2 - Control valve

Info

Publication number: RU2259508C2
Application number: RU2003116179/06A
Authority: RU
Inventors: М.О. Зилонов (RU); М.О. Зилонов
Original assignee: Зилонов Михаил Олегович
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2005-08-27
Also published as: RU2003116179A

Abstract

FIELD: valving engineering.

SUBSTANCE: control valve comprises housing with inlet and outlet branch pipes, gate valve with guiding member, and seat. The outlet branch pipe of the valve is made of a diffuser whose narrowest section is provided with the hollow bushing. The bushing projects into the branch pipe by 0.3-0.1 of its length. The face of the bushing that faces the outlet is plugged. The side of the bushing is provided with radial openings of equal or different diameters.

EFFECT: enhanced reliability.

2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к регулирующей арматуре и может быть использовано в нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности.The present invention relates to control valves and can be used in the petrochemical, gas and other industries.

Известны регулирующие клапаны, в которых регулирование потока среды в трубопроводе осуществляется путем поступательного перемещения затвора относительно седла (1).Known control valves in which the regulation of the flow of medium in the pipeline is carried out by translational movement of the valve relative to the seat (1).

Недостатком таких клапанов является то, что дроссельная пара (затвор - седло) не может противостоять эрозии и вибрации, возникающим в результате кавитации, свойственной клапанам, работающим при высоких статических давлениях. Кавитации можно избежать путем последовательной установки на трубопроводе двух и более клапанов, т.к. каждый из них принимает на себя часть общего перепада давления (3 стр.222). Однако такое решение экономически нецелесообразно.The disadvantage of such valves is that the throttle pair (valve - seat) cannot withstand erosion and vibration resulting from cavitation inherent in valves operating at high static pressures. Cavitation can be avoided by sequentially installing two or more valves on the pipeline, as each of them assumes part of the total pressure drop (3 p. 222). However, such a solution is not economically feasible.

Более эффективный метод применен в устройстве (2), где снижение перепада давления достигается путем установки диффузора за выходным патрубком, но такое решение значительно увеличивает габариты и массу клапана.A more effective method was applied in device (2), where the pressure drop is achieved by installing a diffuser behind the outlet pipe, but this solution significantly increases the dimensions and weight of the valve.

Наиболее близким из известных по технической сущности является клапан, принятый за прототип, в котором клетка, прижимающая седло к корпусу, содержит определенное число небольших отверстий, расположенных диаметрально противоположно друг другу (3). Достоинством этого клапана является то, что захлопывание (разрушение) каверн происходит в свободном пространстве вне непосредственной близости от внутренних деталей клапана. Следует отметить, однако, что при условных давлениях свыше 40 кгс/см² эффективность таких клапанов мала.The closest known by technical nature is the valve adopted for the prototype, in which the cell, pressing the saddle to the body, contains a certain number of small holes located diametrically opposite to each other (3). The advantage of this valve is that the slamming (destruction) of the caverns occurs in free space outside the immediate vicinity of the internal parts of the valve. It should be noted, however, that at nominal pressures in excess of 40 kgf / cm ^{2, the} effectiveness of such valves is small.

Изобретение направлено на достижение технического результата: повышение надежности работы клапана путем противостояния кавитационному разрушению при работе на условных давлениях до 160 кгс/см² и выше.The invention is aimed at achieving a technical result: improving the reliability of the valve by resisting cavitation failure when operating at nominal pressures up to 160 kgf / cm ² and above.

Этот технический результат достигается тем, что выходной патрубок клапана выполнен в виде диффузора, в узкой части которого закреплена полая втулка, выступающая внутрь патрубка на 0,3...1,0 его длины. Торец втулки, обращенный к выходу, заглушен, и на ее боковой поверхности выполнены радиальные отверстия одинакового или разного диаметра. Отверстия расположены у заглушенного торца втулки на расстоянии 0,3...0,5 ее длины. Кроме того, радиальные отверстия расположены в концентрических плоскостях и смещены в угловом направлении.This technical result is achieved in that the outlet pipe of the valve is made in the form of a diffuser, in the narrow part of which a hollow sleeve is fixed, which protrudes into the pipe by 0.3 ... 1.0 of its length. The end face of the sleeve facing the outlet is plugged, and radial holes of the same or different diameter are made on its side surface. The holes are located at the plugged end of the sleeve at a distance of 0.3 ... 0.5 of its length. In addition, the radial holes are located in concentric planes and offset in the angular direction.

В результате анализа технической и патентной информации в данной области техники не обнаружено технических решений, которые обладали бы признаками, отличающими заявленное техническое решение от прототипа (3), то есть заявляемый объект отвечает признаку «новизна».As a result of the analysis of technical and patent information in the technical field, no technical solutions were found that would possess features distinguishing the claimed technical solution from the prototype (3), that is, the claimed object meets the sign of "novelty."

Предлагаемое изобретение является «промышленно полезным», что подтверждается нижеследующим описанием со ссылками на чертеж, где показан продольный разрез клапана.The present invention is "industrially useful", which is confirmed by the following description with reference to the drawing, which shows a longitudinal section of a valve.

Регулирующий клапан содержит корпус 1, в котором размещены седло 2 и клетка 3 с отверстиями для прохода рабочей среды. Клетка 3 служит направляющей для затвора 4, соединенного при помощи штока 5 с исполнительным механизмом (на чертеже не показан). На корпусе 1 установлена обойма 6, в которой размещен сальник 7, подпружиненный пружиной 8. Обойма 6 закреплена гайкой 9 и через шайбу 10 и клетку 3 поджимает седло 2 к корпусу 1 через прокладку 11. Шайба 10 отделена от клетки 3 и обоймы 6 уплотнительными прокладками 12. Между корпусом 1 и обоймой 6 установлена прокладка 13. Каналы 14 в затворе 4 служат для выравнивания давления среды над и под затвором, делая его уравновешенным. Уплотнительное кольцо 15 устраняет протечку рабочей среды между клеткой 3 и затвором 4.The control valve comprises a housing 1, in which a seat 2 and a cage 3 with openings for the passage of the working medium are placed. Cell 3 serves as a guide for the shutter 4, connected by a rod 5 to the actuator (not shown in the drawing). A cage 6 is installed on the housing 1, in which a gland 7 is placed, spring-loaded with a spring 8. The cage 6 is fixed with a nut 9 and presses the seat 2 through the washer 10 and cage 3 through the gasket 11. The washer 10 is separated from the cage 3 and the cage 6 by gaskets 12. Between the housing 1 and the holder 6, a gasket 13 is installed. The channels 14 in the shutter 4 serve to equalize the pressure of the medium above and below the shutter, making it balanced. The sealing ring 15 eliminates the leakage of the working medium between the cell 3 and the shutter 4.

Выходной патрубок 16 выполнен в виде диффузора, в узкой части которого закреплена полая втулка 17, с радиальными отверстиями 18 одинакового или разного диаметра на ее боковой поверхности. Втулка 17 выступает внутрь патрубка 16 на 0,3...1,0 его длины, в зависимости от величины условного давления, что повышает надежность работы клапана в широком диапазоне давлений. Торец втулки 17, обращенный к выходу, заглушен, и радиальные отверстия 18 расположены у заглушенного торца на расстоянии 0,3...0,5 ее длины. Радиальные отверстия 18 расположены в концентрических плоскостях и смещены в угловом направлении, что приводит к закручиванию потока и повышению пропускной способности.The outlet pipe 16 is made in the form of a diffuser, in the narrow part of which a hollow sleeve 17 is fixed, with radial holes 18 of the same or different diameter on its side surface. The sleeve 17 protrudes into the pipe 16 by 0.3 ... 1.0 of its length, depending on the magnitude of the nominal pressure, which increases the reliability of the valve in a wide pressure range. The end face of the sleeve 17, facing the exit, is muffled, and the radial holes 18 are located at the muffled end at a distance of 0.3 ... 0.5 of its length. The radial holes 18 are located in concentric planes and are offset in the angular direction, which leads to swirling flow and increase throughput.

Клапан работает следующим образом: при подаче управляющего сигнала на привод последний через шток 5 перемещает затвор 4 относительно седла 2, изменяя его проходное сечение. Рабочая среда, проходя через отверстия в клетке 3, дросселируется, снижая перепад давления на седле. Попадая во втулку 17, рабочая среда проходит большую часть пути через ее центральное отверстие сравнительно большого диаметра. На этом участке скорость потока низкая, давление высокое, и кавитация не наблюдается. По мере приближения к закрытому торцу втулки среда проходит через гораздо меньшие радиальные отверстия, длина их мала, что создает эффект, подобно соплу с острой кромкой. В этих точках скорость потока значительно увеличивается, давление уменьшается до величины упругости насыщенных паров или ниже, и в потоке образуются каверны. Попадая в диффузор, поток расширяется, скорость возрастает, и происходит дальнейшее снижение давления на выходе из клапана.The valve operates as follows: when a control signal is applied to the actuator, the latter through the rod 5 moves the shutter 4 relative to the seat 2, changing its flow area. The working medium, passing through the holes in the cage 3, is throttled, reducing the pressure drop across the seat. Getting into the sleeve 17, the working medium passes most of the way through its central hole of a relatively large diameter. In this section, the flow rate is low, the pressure is high, and cavitation is not observed. As you approach the closed end of the sleeve, the medium passes through much smaller radial holes, their length is small, which creates an effect, like a nozzle with a sharp edge. At these points, the flow velocity increases significantly, the pressure decreases to the value of the elasticity of saturated vapors or lower, and caverns form in the flow. Once in the diffuser, the flow expands, the speed increases, and there is a further decrease in pressure at the outlet of the valve.

Благодаря такой конструкции, по мере удаления среды от седла снижается перепад давления на клапане, и каверны разрушаются после того, как среда оказывается за пределами поверхностей затвора и седла, что предупреждает возможность их разрушения от кавитации, обеспечивает снижение шума и вибрации клапана.Due to this design, as the medium moves away from the seat, the pressure drop across the valve decreases, and the caverns are destroyed after the medium is outside the surfaces of the shutter and seat, which prevents the possibility of their destruction from cavitation, and reduces valve noise and vibration.

Подбором количества и диаметра радиальных отверстий и их расположением добиваются изменения характеристики клапана.By selecting the number and diameter of the radial holes and their location, changes in the characteristics of the valve are achieved.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:

1. Авторское свидетельство СССР №502167, кл. F 16 К 1/04, 1974 г.1. USSR Copyright Certificate No. 502167, cl. F 16K 1/04, 1974

2. Авторское свидетельство СССР №426100, кл. F 16 K 27/03, 1974 г.2. Copyright certificate of the USSR No. 426100, cl. F 16 K 27/03, 1974

3. «Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа». Справочное пособие под ред. Котелевского Ю.М., М., 1976 г., стр.223, рис. IX.20. - прототип.3. "Modern designs of pipeline valves for oil and gas." Reference manual, ed. Kotelevsky Yu.M., M., 1976, p. 223, Fig. IX.20. - prototype.

Claims

1. The control valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a balanced valve with a guide cage, and a seat, located in it, characterized in that the outlet nozzle of the valve is made in the form of a diffuser, in the narrow part of which a hollow sleeve protrudes into the nozzle by 0, 3 ... 0.1 of its length, the end face of the sleeve facing the outlet is plugged, and radial holes of the same or different diameter are made on its side surface.

2. The control valve according to claim 1, characterized in that the radial holes are located at the muffled end of the sleeve at a distance of 0.3 ... 0.5 of its length.

3. The control valve according to claim 1, characterized in that the radial holes are located in concentric planes and are offset in the angular direction.