RU2373447C1

RU2373447C1 - Control leaf-type valve by zorin (versions)

Info

Publication number: RU2373447C1
Application number: RU2008129586/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Зорин (RU); Сергей Николаевич Зорин
Original assignee: Сергей Николаевич Зорин
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2009-11-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: group of inventions refers to accessories engineering and is designed to control over consumption of liquid or gaseous medium transported via pipeline. The control leaf-type valve consists of a cylinder case with diametre exceeding diametre of a pipeline. Swivelling kinematically connected with electro-magnetic drive leafs of a shut off element are installed in a case on axes parallel to axis of a pipeline. Each leaf has a sector working zone, a driven part with tooth surface and slots on surface of the sector zone and on surface of the driven part. The said slots are made on opposite planes; they are designed so, that the sector zone or driven part of conjugated leaves enter the slots. A guiding groove is made at least on one side radial plane of the sector zone of each leaf. The guiding groove has a shape of a paddle with a recess of alternate depth, one of ribs of the sector zone from the side of incoming flow of controlled medium and an indent to periphery of the sector zone of the leaf. There is a structure modification of a control leaf-type valve.

EFFECT: increased reliability of valve operation due to elimination of turbulent flow effect to walls of pipeline by generating a centralised flow and decreasing its turbulence in zone of control.

2 cl, 7 dwg

Description

Группа предлагаемых изобретений относится к арматуростроению, в частности к трубопроводной арматуре, предназначенной для регулирования расхода транспортируемой по трубопроводу жидкостной или газовой среды.The group of proposed inventions relates to valve engineering, in particular to pipeline valves designed to control the flow of liquid or gas medium transported through the pipeline.

Известен запорный и регулирующий клапан, предназначенный для регулирования потока пылегазовоздушной смеси, содержащий корпус с цилиндрическим проходным сечением, в котором установлены лепестки с возможностью поворота каждого из них вокруг оси, направленной по соответствующему радиусу поперечного проходного сечения корпуса клапана (SU 11764 A, кл. F16K, 30.09.1929 г.).Known shut-off and control valve designed to control the flow of dust and gas mixture containing a housing with a cylindrical bore in which the petals are mounted with the ability to rotate each of them around an axis directed along the corresponding radius of the cross-section of the bore of the valve body (SU 11764 A, class F16K September 30, 1929).

Недостаток клапана - неравномерность потока и неоднородность пылегазовоздушной смеси за клапаном, обусловленные тангенциальным ускорением потока, проходящего через клапан с частично открытыми лепестками, повернутыми вокруг радиуса поперечного проходного сечения. Поток пылегазовоздушной смеси закручивается вокруг продольной оси трубопровода и оттесняется к его внутренней поверхности.The disadvantage of the valve is the uneven flow and heterogeneity of the dust-gas mixture behind the valve, due to the tangential acceleration of the flow passing through the valve with partially open petals, turned around the radius of the cross section. The flow of dust and gas mixture swirls around the longitudinal axis of the pipeline and pushed to its inner surface.

Известен также запорный и регулирующий лепестковый клапан, содержащий корпус с цилиндрическим проходным сечением, в котором установлены, по меньшей мере, три лепестка с возможностью поворота каждого из них вокруг оси, направленной по соответствующей хорде проходного сечения корпуса, при этом лепестки выполнены в виде пластин, имеющих форму секторов поперечного проходного сечения корпуса клапана (RU №2145684, кл. F16K 1/20, F16K 15/03, 20.02.2000 г.).Also known is a shut-off and control flap valve containing a body with a cylindrical bore, in which at least three petals are mounted with the possibility of turning each of them around an axis directed along the corresponding chord of the bore of the casing, and the petals are made in the form of plates, shaped sectors of the cross section of the valve body (RU No. 2145684, class F16K 1/20, F16K 15/03, 02/20/2000).

Недостатком клапана является расположение осей запорных лепестковых элементов в проходном сечении клапана, что определяет возникновение турбулентности потока транспортируемой по трубопроводу среды даже при полностью открытом клапане. Кроме того, при регулировании расхода среды частичным перекрыванием проходного сечения клапана смыкающимися лепестками, имеющими форму секторов, происходит ускорение потока за лепестками с тангенциальными составляющими турбулентности.The disadvantage of the valve is the location of the axes of the locking flap elements in the passage section of the valve, which determines the occurrence of turbulence in the flow of the medium transported through the pipeline even with the valve fully open. In addition, when regulating the flow rate of the medium by partially overlapping the passage section of the valve with closing petals in the form of sectors, the flow accelerates behind the petals with the tangential components of turbulence.

Наиболее близким техническим решением по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому регулирующему лепестковому клапану является регулирующий клапан, имеющий цилиндрический корпус с диаметром, превышающим диаметр трубопровода, и в корпусе, на осях, параллельных оси трубопровода, установлены пластинчатые поворотные лепестки запорного органа, кинематически связанные с электромагнитным приводом (SU 1663297 A1, кл. F16K 31/02, 15.07.1991 г. - прототип). В каждом из пластинчатых лепестков запорного органа, имеющем секторную рабочую зону с радиусом, равным или большим радиуса трубопровода, и приводную часть с зубчатой поверхностью, на противолежащих плоскостях выполнены пазы, обеспечивающие возможность захода в них секторной зоны или приводной части сопряженных лепестков.The closest technical solution to the purpose, technical nature and the achieved result to the claimed control flap valve is a control valve having a cylindrical body with a diameter greater than the diameter of the pipeline, and in the body, on axes parallel to the axis of the pipeline, plate rotary lobes of the shut-off element are installed, kinematically associated with an electromagnetic drive (SU 1663297 A1, class F16K 31/02, July 15, 1991 - prototype). In each of the lamellar petals of the locking body having a sector working zone with a radius equal to or greater than the radius of the pipeline, and a drive part with a serrated surface, grooves are made on opposing planes to allow them to enter the sector zone or the drive part of the mating petals.

Недостатком клапана является создание дополнительной турбулентности потока регулируемой среды за частично открытыми лепестками, что усложняет процесс регулирования. Кроме того, при перекрывании сечения трубопровода смыкающиеся секторные зоны лепестков создают препятствие, за которым возможно возникновение кавитационных процессов, вызывающих эрозионный износ поверхности лепестков и поверхности трубопровода за клапаном.The disadvantage of the valve is the creation of additional turbulence in the flow of the controlled medium behind the partially open lobes, which complicates the regulation process. In addition, when the section of the pipeline is overlapped, the closing sector zones of the petals create an obstacle behind which cavitation processes can occur that cause erosion of the surface of the petals and the surface of the pipeline behind the valve.

Задачей заявляемого технического решения является предотвращение воздействия на стенки трубопровода турбулизированного потока, путем формирования центрированного потока, при уменьшении его турбулентности в зоне регулирования.The objective of the proposed technical solution is to prevent exposure to the walls of the pipeline turbulent flow, by forming a centered flow, while reducing its turbulence in the regulation zone.

Поставленная задача решается тем, что в регулирующем лепестковом клапане, имеющем цилиндрический, с диаметром, превышающим диаметр трубопровода, корпус, в котором на осях, параллельных оси трубопровода, установлены поворотные, кинематически связанные с электромагнитным приводом, пластинчатые лепестки запорного органа, каждый из которых имеет секторную рабочую зону с радиусом, равным или большим радиуса трубопровода, и приводную часть с зубчатой поверхностью, и пазы на поверхности секторной зоны и поверхности приводной части, выполненные на противолежащих плоскостях с возможностью захода в них секторной зоны или приводной части сопряженных лепестков, согласно изобретению хотя бы на одной из боковых радиальных плоскостей секторной зоны каждого лепестка выполнена направляющая расточка, имеющая форму лопатки с выборкой переменной глубины по одному из ребер секторной зоны со стороны входящего потока и с углублением к периферии секторной зоны лепестка.The problem is solved in that in the control flap valve having a cylindrical, with a diameter greater than the diameter of the pipeline, a housing in which on the axes parallel to the axis of the pipeline are installed rotary, kinematically connected with an electromagnetic drive, lamellar lobes of the shut-off member, each of which has sector working area with a radius equal to or greater than the radius of the pipeline, and the drive part with a gear surface, and grooves on the surface of the sector zone and the surface of the drive part, made according to the invention, at least one of the lateral radial planes of the sector zone of each petal has a guiding boring having the shape of a blade with a variable depth sampling along one of the edges of the sector zone the incoming stream and with a recess to the periphery of the sector zone of the petal.

По варианту выполнения регулирующего лепесткового клапана согласно изобретению на поверхности секторной рабочей зоны каждого лепестка со стороны входящего потока выполнена выборка в форме сектора сферы, при этом центр суммарной сферы на поверхности лепестков запорного органа в положении клапана «закрыто» расположен на оси трубопровода, а вершина сферы - в центре рабочей зоны лепестков.According to an embodiment of the control flap valve according to the invention, a sphere sector sample is made on the surface of the sector working zone of each lobe from the inlet stream, while the center of the total sphere on the surface of the lobes of the shut-off element in the closed position of the valve is located on the axis of the pipeline, and the top of the sphere - in the center of the working area of the petals.

Выполнение лепестков запорного органа с направляющей расточкой хотя бы на одной из боковых радиальных плоскостей секторной рабочей зоны в форме лопатки, с выборкой переменной глубины по одному из ребер и с углублением к периферии секторной рабочей зоны лепестка, создает на поверхности лепестков запорного органа направляющие канавки, сужающиеся к центру клапана, что обеспечивает реализацию запорным органом функций направляющего аппарата. Расширенная на периферийной части секторной рабочей зоны лепестка выборка по одному из ее ребер захватывает поток регулируемой среды и, благодаря выполнению указанных выборок с уменьшением глубины к центру клапана, направляет его, сжимая периферийные слои регулируемой среды, к центру проходного сечения клапана, что позволяет уменьшить тангенциальные составляющие потока. В центрированном потоке уменьшается турбулентность, исключаются кавитационные явления и вызываемые ими эрозионные последствия, что повышает срок службы клапана и трубопровода.The execution of the petals of the locking body with a guiding bore at least on one of the lateral radial planes of the scapular sector working area, with a variable depth sampling along one of the ribs and with a recess to the periphery of the sector working area of the petal, creates guiding grooves on the surface of the petals of the locking body to the center of the valve, which ensures the implementation by the locking body of the functions of the guide apparatus. An extended sample on one of its ribs on the peripheral part of the petal sector of the working zone of the lobe captures the flow of the controlled medium and, by performing the indicated samples with a decrease in depth to the center of the valve, directs it, compressing the peripheral layers of the controlled medium, to the center of the valve cross-section, which reduces tangential flow components. In a centered flow, turbulence is reduced, cavitation phenomena and erosion consequences caused by them are eliminated, which increases the service life of the valve and pipeline.

Альтернативное выполнение лепестков запорного органа с выборкой на поверхности секторной зоны лепестка оказывает аналогичное воздействие на поток регулируемой среды. Суммарная сферическая выборка, формирующаяся на лепестках запорного органа, образуемая выборками на поверхности секторной рабочей зоны каждого лепестка со стороны входящего потока, выполненными в форме сектора сферы, направляет его по поверхности выборки на каждом лепестке к центру проходного сечения клапана и трубопровода, центрирует поток, предотвращая воздействия на стенки последнего.An alternative implementation of the lobes of the locking organ with a sample on the surface of the sector zone of the lobe has a similar effect on the flow of the controlled environment. The total spherical sampling, formed on the petals of the locking organ, formed by the samples on the surface of the sector working zone of each petal from the inlet flow, made in the form of a sector of the sphere, directs it along the sampling surface on each petal to the center of the passage section of the valve and pipeline, centers the flow, preventing impact on the walls of the latter.

Обеспечиваемое альтернативными вариантами выполнения выборок на лепестках регулирующего клапана центрирование потока регулируемой среды позволяет уменьшить гидродинамическое сопротивление клапана и снизить энергетические затраты на транспортирование среды.The centering of the flow of the controlled medium provided by alternative sampling options on the petals of the control valve makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance of the valve and reduce the energy costs of transporting the medium.

Примеры выполнения вариантов регулирующего лепесткового клапана Зорина приведены на чертежах.Examples of options for regulating the flap valve Zorin are shown in the drawings.

На фиг.1 представлен общий вид регулирующего клапана по варианту 1 с положением запорного органа «открыто».Figure 1 presents a General view of the control valve according to option 1 with the position of the locking element "open".

На фиг.2 - общий вид регулирующего клапана по варианту 2 с положением запорного органа «открыто».In Fig.2 is a General view of the control valve according to option 2 with the position of the locking element "open".

На фиг.3 приведен разрез А-А на фиг.1 в положении «закрыто».Figure 3 shows a section aa in figure 1 in the "closed" position.

На фиг.4. изображен общий вид лепестка.In figure 4. shows a general view of the petal.

На фиг.5 - лепесток с расточкой в форме лопатки на одной из радиальных плоскостей секторной рабочей зоны.Figure 5 - petal with a boring in the form of a scapula on one of the radial planes of the sector work area.

На фиг.6 - лепесток с расточкой в форме лопатки на двух радиальных плоскостях секторной рабочей зоны.Figure 6 - petal with a boring in the form of a scapula on two radial planes of the sector work area.

На фиг.7 приведен вид сбоку лепестка с выборкой в форме сектора сферы на поверхности секторной рабочей зоны.Figure 7 shows a side view of a petal with a sample in the form of a sector of a sphere on the surface of a sector work area.

Регулирующий лепестковый клапан, установленный в трубопроводе 1, содержит цилиндрический герметичный, выполненный из магнитопроницаемого материала, корпус 2, в котором размещен ротор 3 из ферромагнитного материала, на внутренней кольцевой поверхности которого выполнены зубья 4, входящие в зацепление с зубьями 5 на приводной части 6 лепестков 7, образующих запорный орган и установленных с возможностью поворота на осях 8, закрепленных в торцевых плоскостях 9 цилиндрического корпуса клапана параллельно оси трубопровода. Лепестки 7, выполненные из прочного материала (например, легированной стали), имеют секторную рабочую зону 10 с радиусом, равным или большим радиуса трубопровода, ограниченную боковыми радиальными плоскостями 11 и 12. На плоскости лепестков 7, со стороны входящего потока, выполнен паз 13 для захода в него секторной рабочей зоны 10 смежного лепестка в закрытом положении запорного органа, а на противолежащей плоскости 14 лепестка 7 в приводной части выполнен паз 15, чтобы не мешать свободному повороту смежного лепестка. Снаружи корпуса 2 расположен электромагнит 16.The control flap valve installed in the pipeline 1 contains a cylindrical tight, made of magnetically permeable material, a housing 2, in which a rotor 3 of ferromagnetic material is placed, on the inner annular surface of which teeth 4 are made, which mesh with the teeth 5 on the drive part 6 of the petals 7, forming a locking body and mounted with rotation on the axes 8, fixed in the end planes 9 of the cylindrical valve body parallel to the axis of the pipeline. Petals 7 made of durable material (for example, alloy steel) have a sector work area 10 with a radius equal to or greater than the radius of the pipeline bounded by the lateral radial planes 11 and 12. On the plane of the petals 7, from the inlet side, a groove 13 is made for the entry into it of the sector working zone 10 of the adjacent petal in the closed position of the locking element, and on the opposite plane 14 of the petal 7 in the drive part, a groove 15 is made so as not to interfere with the free rotation of the adjacent petal. Outside the housing 2 is an electromagnet 16.

При изготовлении клапана по первому варианту (фиг.5) на одной радиальной плоскости 11 или на обеих радиальных плоскостях 11 и 12 (фиг.6) секторной рабочей зоны 10 лепестка 7 выполнены расточки 17 в форме лопатки, с выборкой переменной глубины по одному из ребер между радиальной плоскостью 11 или 12 и плоскостью лепестка со стороны входящего потока. Каждая из расточек 17, за счет выборки переменной глубины, имеет расширенную часть на периферийной части секторной рабочей зоны лепестка и сужается к противоположному ребру между радиальной плоскостью 11 или 12 и плоскостью 13 секторной рабочей зоны лепестка и к центу запорного органа.In the manufacture of the valve according to the first embodiment (Fig. 5) on one radial plane 11 or on both radial planes 11 and 12 (Fig. 6) of the sector working zone 10 of the petal 7, boring 17 is made in the form of a blade, with a variable depth sample along one of the ribs between the radial plane 11 or 12 and the plane of the lobe from the incoming stream. Each of the bores 17, due to a sample of variable depth, has an expanded part on the peripheral part of the sector working area of the petal and tapers to the opposite edge between the radial plane 11 or 12 and plane 13 of the sector working area of the petal and to the center of the locking element.

При изготовлении клапана по второму варианту (фиг.7) на секторной рабочей зоне лепестка 7 выполнены выборки 18 в форме секторов сферы, при этом центр суммарной сферы, при закрытом положении запорного органа, расположен на оси трубопровода, а вершина сферы - в центре рабочей зоны лепестков.In the manufacture of the valve according to the second embodiment (Fig. 7), samples 18 are made in the form of sectors of a sphere on the sector working zone of the petal 7, with the center of the total sphere, with the shut-off element closed, located on the axis of the pipeline, and the top of the sphere in the center of the working zone petals.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

Электромагнитом 16 создается вращающееся магнитное поле, приводящее в движение ротор 3, который передает вращение соединенным с ним кинематически лепесткам 7. Зубьями 4, входящими в зацеплением с зубьями 5 на приводной части 6, лепестки запорного органа поворачиваются вокруг осей 8 в положение «открыто» или «закрыто», уменьшая или увеличивая площадь проходного сечения клапана. При перемещении лепестков запорного органа в положение «закрыто» секторные рабочие зоны 10 смежных лепестков входят в пазы 13, выполненные на плоскостях лепестков со стороны входящего потока. При перемещении лепестков в положение «открыто» площадь проходного сечения клапана увеличивается, поток регулируемой среды центрируется благодаря расточкам 17 на одной радиальной плоскости 11, или на обеих радиальных плоскостях 11 и 12 секторной рабочей зоны 10, или при выполнении клапана по второму варианту благодаря выборкам 18, выполненным в форме секторов сферы на плоскости лепестка со стороны входящего потока.Electromagnet 16 creates a rotating magnetic field, which drives the rotor 3, which transmits rotation to the kinematically connected petals 7. The teeth 4, which engage with the teeth 5 on the drive part 6, the petals of the locking member rotate around the axis 8 in the "open" position or "Closed", reducing or increasing the area of the valve passage area. When moving the petals of the locking member to the “closed” position, sectoral working zones 10 of the adjacent petals enter the grooves 13 made on the planes of the petals from the incoming stream. When the petals are moved to the “open” position, the valve’s flow area increases, the flow of the controlled medium is centered due to the bores 17 on one radial plane 11, or on both radial planes 11 and 12 of the sectoral working area 10, or when the valve is made according to the second embodiment due to samples 18 made in the form of sectors of a sphere on the plane of the lobe from the side of the incoming stream.

Предлагаемые варианты выполнения клапана обеспечивают снижение последствий воздействия на стенки трубопровода турбулизированного потока регулируемой среды благодаря формированию центрированного потока и уменьшению его турбулентности в зоне регулирования.The proposed valve embodiments provide a reduction in the effects of the turbulent flow of a controlled medium on the pipe walls due to the formation of a centered flow and a decrease in its turbulence in the control zone.

Claims

1. The control flap valve, having a cylindrical, with a diameter greater than the diameter of the pipeline, a housing in which on the axes parallel to the axis of the pipeline mounted rotary, kinematically connected with an electromagnetic actuator petals of the locking member, each of which has a sector working area and a drive part with serrated surface and grooves on the surface of the sector zone and the surface of the drive part, made on opposite planes with the possibility of entering the sector zone or drive part in them x petals, characterized in that at least one of the lateral radial planes of the sector zone of each petal has a guiding boring having the shape of a scapula with variable depth sampling along one of the ribs of the sector zone from the side of the incoming flow of the controlled medium and with a recess to the periphery of the sector zone of the petal .

2. A control flap valve having a cylindrical one with a diameter greater than the diameter of the pipeline, a housing in which, on axes parallel to the axis of the pipeline, rotary, kinematically connected with an electromagnetic drive, shutter body petals are installed, each of which has a sector working area and a drive part with serrated surface and grooves on the surface of the sector zone and the surface of the drive part, made on opposite planes with the possibility of entering the sector zone or drive part in them x petals, characterized in that on the surface of the sector working zone of each petal from the inlet stream, a sample was made in the form of a sector of a sphere, the center of which in the closed position is located on the axis of the pipeline, and the top of the sphere is in the center of the working zone of the petals.