RU2443924C2

RU2443924C2 - Valve with linear actuator

Info

Publication number: RU2443924C2
Application number: RU2010121596/06A
Authority: RU
Inventors: Владислав Сергеевич Черников (RU); Владислав Сергеевич Черников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Технопроект"
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2012-02-27
Also published as: RU2010121596A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in the valve with linear actuator, which contains the body with flow-through part, inlet and outlet connection pipes, movable control element in the form of a tube with a seat, sealing element, which are located on one axis, linear actuator, actuator stock performing back-and-forth movement, and return spring, the connection of actuator stock to control element is performed by means of a piston-rod that is connected to bell crank representing a gear wheel or its part and forming the engagement with teeth on the surface of control element with possibility of moving the control element towards the sealing element and back. Version of the valve design with additional connection pipe and sealing element is possible.

EFFECT: improving the valve reliability at control of flows of working media containing considerable amount of foreign inclusions.

2 cl, 2 dwg

Description

Устройство относится к машиностроению, и в частности к арматуростроению. Оно может быть использовано для управления потоками жидких и газообразных сред в трубопроводах.The device relates to mechanical engineering, and in particular to valve manufacturing. It can be used to control the flow of liquid and gaseous media in pipelines.

Известны клапаны с линейным приводом, содержащие корпус с седлом, входным и выходным патрубками, запорный орган, расположенный концентрично седлу корпуса, линейный привод.Known valves with linear actuator, comprising a housing with a seat, inlet and outlet nozzles, a locking element located concentrically to the seat of the housing, a linear actuator.

В патенте РФ №2143563, МПК F01D 17/10, F16K 31/143 описан пневмоклапан, содержащий корпус с седлом, клапан с уплотнителем (управляющим элементом), проточную часть, поршневой пневмопривод (линейный привод) с щелевым уплотнением поршня и штока, установленный непосредственно в проточную часть и управляемый с помощью рабочей среды.The RF patent No. 2143563, IPC F01D 17/10, F16K 31/143 describes a pneumatic valve comprising a housing with a seat, a valve with a seal (control element), a flow part, a piston pneumatic actuator (linear actuator) with a slotted piston and rod seal installed directly into the flow part and controlled by the working medium.

В патенте РФ №30908, МПК F16K 1/12 описан запорный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган (управляющий элемент) с пневмоприводом (линейным приводом), выполненным в виде размещенного в силовой полости, образованной в корпусе, поршня и взаимодействующего с ним штока.In RF patent No. 30908, IPC F16K 1/12, a shut-off valve is described, comprising a body with inlet and outlet nozzles, a shut-off element (control element) with a pneumatic actuator (linear actuator) made in the form of a piston and a piston located in the power cavity formed in the housing stem interacting with it.

Из всех устройств аналогичного назначения самым близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является золотниковый клапан, описанный в патенте WO 02/086361 A1 F16K 1/12, 17.04.2002. Он содержит корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижную герметизирующую трубу (управляющий элемент) с седлом, уплотнительный элемент, привод (линейный привод), рычаг для перемещения герметизирующей трубы (управляющего элемента).Of all devices of a similar purpose, the closest in technical essence to the proposed invention is the spool valve described in patent WO 02/086361 A1 F16K 1/12, 04/17/2002. It contains a housing with a flowing part, inlet and outlet pipes, a movable sealing pipe (control element) with a seat, a sealing element, a drive (linear actuator), a lever for moving the sealing pipe (control element).

Данный клапан достаточно надежен, однако связь линейного привода с управляющим элементом посредством рычага накладывает на конструкцию клапана существенное ограничение, а именно ось линейного привода должна быть параллельна оси управляющего элемента. В противном случае происходит увеличение нагрузки на шарнир, вокруг которого поворачивается рычаг, в результате чего данный шарнир быстро изнашивается, а клапан перестает выполнять свое функциональное назначение, т.е. в устройстве не достигается технический результат, выраженный в повышении надежности клапана.This valve is reliable enough, however, the connection of the linear actuator with the control element by means of a lever imposes a significant restriction on the valve design, namely, the axis of the linear actuator must be parallel to the axis of the control element. Otherwise, the load on the hinge increases, around which the lever rotates, as a result of which the hinge wears out quickly, and the valve ceases to fulfill its functional purpose, i.e. the device does not achieve a technical result, expressed in increasing the reliability of the valve.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, - повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений, за счет применения предлагаемой связи между штоком привода и управляющим элементом, исключающей влияние шарнира на надежность клапана.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the reliability of the valve when controlling the flow of working media containing a significant number of foreign impurities, through the use of the proposed connection between the actuator stem and the control element, eliminating the effect of the hinge on the reliability of the valve.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане с линейным приводом, содержащим корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, связь штока привода с управляющим элементом выполнена посредством шатуна, который связан с кривошипом, представляющим собой зубчатое колесо или его часть и образующим с зубьями на поверхности управляющего элемента зубчатое зацепление, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно.The specified technical result is achieved by the fact that in the known valve with a linear actuator comprising a housing with a flow part, an inlet and an outlet nozzle, a movable control element in the form of a pipe with a seat, a sealing element located on the same axis, a linear actuator, the actuator rod, which makes a return - progressive movement, the connection of the actuator rod with the control element is made by means of a connecting rod, which is connected to the crank, which is a gear wheel or its part and forming with teeth on the surface of the control -governing element toothing, is movable operating element the sealing element and back.

Необходимо отметить, что возможен вариант конструктивного исполнения клапана с дополнительными патрубком и уплотнительным элементом.It should be noted that there is a possible embodiment of the valve with additional nozzle and sealing element.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не были обнаружены конструкторские решения, совокупность существенных признаков которых аналогична предлагаемому изобретению и обеспечивает достижение такого же технического результата. Реализация заявленного клапана с линейным приводом реально осуществима в условиях обычного машиностроительного предприятия. Таким образом, можно отметить, что предлагаемое изобретение представляет собой решение технической задачи, является новым, обеспечивает промышленную применимость и обладает изобретательским уровнем.As a result of a search on the sources of scientific, technical and patent information, no design solutions were found, the set of essential features of which is similar to the invention and ensures the achievement of the same technical result. The implementation of the inventive valve with linear actuator is feasible in a conventional engineering enterprise. Thus, it can be noted that the present invention is a solution to the technical problem, is new, provides industrial applicability and has an inventive step.

Суть предлагаемого изобретения поясняется на нижеследующей фигуре.The essence of the invention is illustrated in the following figure.

На фиг.1 изображено устройство клапана с линейным приводом в разрезе.In Fig.1 shows a valve device with a linear actuator in section.

Клапан с линейным приводом (фиг.1) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 11 и выходной 12 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительный элемент 4, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 9 привода. Шток 9 привода посредством шатуна 10 и кривошипа 6, представляющего собой зубчатое колесо и образующего с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полости линейного привода 2.The valve with a linear actuator (Fig. 1) contains a housing 1 with a flow part, an inlet 11 and an outlet 12 nozzles, a linear actuator 2. Inside the housing 1, a control element 3 with a seat made on it, a sealing element 4, o-rings 5. Inside the linear drive 2 mounted piston 6 with the rod 9 of the drive. The actuator rod 9 by means of a connecting rod 10 and a crank 6, which is a gear wheel and forming gear teeth with the teeth on the surface of the control element 3, presses the control element 3 against the sealing element 4. The nozzles 7 and 8 are designed to supply a control medium to a linear cavity drive 2.

Клапан работает следующим образом. В полость 11 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 9 привода посредством шатуна 10 и кривошипа 6 прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полости 11 и 12. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 7 и подаче управляющей среды в патрубок 8 поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и посредством шатуна 10 и кривошипа 6 отжимает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4. Рабочая среда из полости 11 входного патрубка перетекает в полость 12 выходного патрубка. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7 поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и возвращает шатун 10, кривошип 6 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 11 и 12 разобщаются.The valve operates as follows. A working medium is supplied into the cavity 11 of the inlet pipe of the valve body 1. The control medium is supplied to the pipe 7, as a result of which the piston 6 with the actuator rod 9 by means of the connecting rod 10 and the crank 6 presses the control element 3 against the sealing element 4, thereby separating the cavities 11 and 12. The sealing rings 5 provide sealing in the connection of the housing 1 - control element 3. When the control medium is discharged from the linear actuator 2 through the nozzle 7 and the control medium is supplied to the nozzle 8, the piston 6 with the actuator rod 9 moves forward and, by means of the connecting rod 10 and the crank 6, presses the control element 3 t of the sealing member 4. The working environment of the cavity inlet 11 flows into the outlet chamber 12. When the control medium is discharged from the linear actuator 2 through the nozzle 8 and the control medium is supplied to the nozzle 7, the piston 6 with the actuator stem 9 moves forward and returns the connecting rod 10, crank 6 and control element 3 to their original position. Cavities 11 and 12 are separated.

Именно такая конструкция клапана с линейным приводом, содержащая корпус с проточной частью, входной и выходной патрубки, подвижный управляющий элемент в виде трубы с седлом, уплотнительный элемент, расположенные на одной оси, линейный привод, шток привода, совершающий возвратно-поступательное движение, а связь штока привода с управляющим элементом выполнена посредством шатуна, который связан с кривошипом, представляющим собой зубчатое колесо или его часть и образующим с зубьями на поверхности управляющего элемента зубчатое зацепление, с возможностью перемещения управляющего элемента к уплотнительному элементу и обратно, обеспечивает технический результат, направленный на повышение надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений.It is such a design of a valve with a linear actuator, comprising a housing with a flowing part, an inlet and an outlet nozzle, a movable control element in the form of a pipe with a seat, a sealing element located on the same axis, a linear actuator, a actuator stem reciprocating, and communication the drive rod with the control element is made by means of a connecting rod, which is connected to the crank, which is a gear wheel or its part and forming gearing with teeth on the surface of the control element, with the possibility of moving the control element to the sealing element and vice versa, it provides a technical result aimed at increasing the reliability of the valve when controlling the flow of working media containing a significant number of foreign inclusions.

Возможен вариант конструктивного исполнения клапана с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом. На фиг.2 изображено устройство клапана с линейным приводом в разрезе с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом.A possible embodiment of the valve with a third additional nozzle and a second additional sealing element. Figure 2 shows a valve device with a linear actuator in section with a third additional nozzle and a second additional sealing element.

Клапан с линейным приводом с третьим дополнительным патрубком и вторым дополнительным уплотнительным элементом (фиг.2) содержит корпус 1 с проточной частью, входной 11 и выходные 12, 14 патрубки, линейный привод 2. Внутри корпуса 1 установлен управляющий элемент 3 с выполненным на нем седлом, уплотнительные элементы 4 и 13, уплотнительные кольца 5. Внутри линейного привода 2 установлен поршень 6 со штоком 9 привода. Шток 9 привода посредством шатуна 10 и кривошипа 6, представляющего собой зубчатое колесо и образующего с зубьями на поверхности управляющего элемента 3 зубчатое зацепление, прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4. Патрубки 7 и 8 предназначены для подачи управляющей среды в ту или иную полости линейного привода 2.A valve with a linear actuator with a third additional nozzle and a second additional sealing element (Fig. 2) contains a housing 1 with a flow part, an inlet 11 and an outlet 12, 14 nozzles, a linear actuator 2. A control element 3 with a seat made on it is installed inside the housing 1 , sealing elements 4 and 13, sealing rings 5. Inside the linear actuator 2, a piston 6 with a rod 9 of the actuator is installed. The actuator rod 9 by means of a connecting rod 10 and a crank 6, which is a gear wheel and forming gear teeth with the teeth on the surface of the control element 3, presses the control element 3 against the sealing element 4. The nozzles 7 and 8 are designed to supply a control medium to a linear cavity drive 2.

Клапан работает следующим образом. В полость 11 входного патрубка корпуса 1 клапана подается рабочая среда. В патрубок 7 подается управляющая среда, в результате чего поршень 6 со штоком 9 привода посредством шатуна 10 и кривошипа 6 прижимает управляющий элемент 3 к уплотнительному элементу 4, чем разобщает полость 11 от полостей 12, 14 и соединяет между собой полости 12 и 14. Уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметизацию в соединении корпус 1 - управляющий элемент 3. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 7 и подаче управляющей среды в патрубок 8, поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и посредством шатуна 10 и кривошипа 6 перемещает управляющий элемент 3 от уплотнительного элемента 4 к уплотнительному элементу 13. Рабочая среда из полости 11 входного патрубка перетекает в полость 12 выходного патрубка, полости 11 и 12 отделяются от полости 14. При сбросе управляющей среды из линейного привода 2 через патрубок 8 и подаче управляющей среды в патрубок 7, поршень 6 со штоком 9 привода совершает поступательное движение и возвращает шатун 10, кривошип 6 и управляющий элемент 3 в исходное положение. Полости 12 и 14 соединяются, отсоединяясь при этом от полости 11.The valve operates as follows. A working medium is supplied into the cavity 11 of the inlet pipe of the valve body 1. The control medium is supplied to the pipe 7, as a result of which the piston 6 with the actuator rod 9 by means of the connecting rod 10 and the crank 6 presses the control element 3 against the sealing element 4, thereby separating the cavity 11 from the cavities 12, 14 and interconnects the cavities 12 and 14. Sealing the rings 5 provide sealing in the connection of the housing 1 - the control element 3. When the control medium is discharged from the linear actuator 2 through the pipe 7 and the control medium is supplied to the pipe 8, the piston 6 with the actuator rod 9 performs translational motion and by means of Una 10 and crank 6 moves the control element 3 from the sealing element 4 to the sealing element 13. The working medium from the cavity 11 of the inlet pipe flows into the cavity 12 of the output pipe, the cavities 11 and 12 are separated from the cavity 14. When the control medium is discharged from the linear actuator 2 through the pipe 8 and the supply of the control medium to the pipe 7, the piston 6 with the rod 9 of the actuator performs translational motion and returns the connecting rod 10, crank 6 and the control element 3 to its original position. Cavities 12 and 14 are connected, disconnecting from the cavity 11.

Для проверки работоспособности клапан с линейным приводом был установлен в систему очистки воды установки для мойки автомобилей. До этого в систему был установлен клапан марки КЭО. Замена его была обусловлена частыми жалобами обслуживающего персонала на недостаточную надежность клапана при работе с водой со значительным содержанием посторонних включений. В результате опытной эксплуатации не было выявлено ни одного случая отказа клапана с линейным приводом описанной конструкции, что подтверждает правильность предложенного технического решения.To test the operability, a valve with a linear actuator was installed in the water treatment system of a car wash installation. Prior to this, a KEO valve was installed in the system. Its replacement was due to frequent complaints by maintenance personnel about the insufficient reliability of the valve when working with water with a significant content of foreign matter. As a result of trial operation, not a single case of a valve failure with a linear actuator of the described design was detected, which confirms the correctness of the proposed technical solution.

В качестве примеров конкретного выполнения можно сообщить следующее: корпусные части клапана могут быть изготовлены из стали 40X13, 08Х18Н10Т. Реализация клапана с линейным приводом возможна в условиях обычного машиностроительного предприятия на универсальном оборудовании.As examples of specific performance, the following can be reported: valve body parts can be made of steel 40X13, 08X18H10T. The implementation of a valve with a linear actuator is possible in a conventional machine-building enterprise with universal equipment.

Как видно из вышеописанного, именно конструктивные особенности предлагаемого изобретения способствуют повышению надежности клапана при управлении потоками рабочих сред, содержащих значительное количество посторонних включений.As can be seen from the above, it is the design features of the present invention that improve the reliability of the valve when controlling the flow of working media containing a significant number of foreign impurities.

Claims

1. The valve with a linear actuator, comprising a housing with a flowing part, inlet and outlet nozzles, a movable control element in the form of a pipe with a seat, a sealing element located on the same axis, a linear actuator, a actuator rod reciprocating, characterized in that that the connection of the actuator rod with the control element is made by means of a connecting rod, which is connected to the crank, which is a gear wheel or its part and forming gearing with teeth on the surface of the control element, with possibility of moving the operating element the sealing element and back.

2. The valve with linear actuator according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional nozzle and a sealing element.