RU2681717C1

RU2681717C1 - Axial control valve

Info

Publication number: RU2681717C1
Application number: RU2018111822A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Анна Борисовна Капранова; Александр Михайлович Мельцер; Дмитрий Викторович Воронин; Сергей Владимирович Неклюдов; Егор Михайлович Серов
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2019-03-12

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the valve production, in particular to the through flow control valves used in industrial pipeline fittings. Axial control valve contains external and internal housings, inlet and outlet flanges, a flow divider, coaxially with which a locking member is installed, connected to a rack and pinion drive by means of a stem, and an expansion sleeve placed in the outlet flange. Locking member is a locking disk attached to the stem, which has a curved surface on the stem side, and on the opposite side, connected to a flow divider, made in the form of guide rods installed parallel to the valve axis, where conical inserts of different diameters separating in the axial direction are located, arranged with a base in the direction of the output flange. Separating conical inserts of a larger diameter have holes in the central part, and between the separating conical inserts of smaller diameter and the expansion sleeve there is an annular gap. Hollow visor is attached to the side of the inner body, which has a cylindrical surface inside and is tapered on the outside.

EFFECT: proposed valve design reduces cavitation effects and increases tightness when closed.

1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к арматуростроению, в частности к регулирующим клапанам осевого потока, применяемым в промышленной трубопроводной арматуре, и предназначено для регулирования и перекрытия рабочих сред жидкостей и газов.The present invention relates to valve engineering, in particular to axial flow control valves used in industrial pipe fittings, and is intended for regulating and shutting off working fluids of liquids and gases.

Известен осевой регулирующий клапан DN 100-1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/flles/images/doc/pdf/31.pdf страница 15] содержащий корпус, входной и выходной патрубки с фланцами, делитель потока, выполненный в виде набора соосно установленных перфорированных полых цилиндров, поршень с приводом и преобразователем вращательного движения в поступательное, представляющим собой кривошипно-шатунный механизм.Known axial control valve DN 100-1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/flles/images/doc/pdf/31.pdf page 15] comprising a housing, inlet and outlet nozzles with flanges, a flow divider made in in the form of a set of coaxially mounted perforated hollow cylinders, a piston with a drive and a translational rotational motion transducer, which is a crank mechanism.

Недостатками данного клапана является возникновение кавитации по причине высокого перепада давлений и недостаточная герметичность в закрытом состоянии.The disadvantages of this valve is the occurrence of cavitation due to the high pressure drop and insufficient tightness in the closed state.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является осевой регулирующий клапан [http://www.mokveldm.com/attachments/article/10/1-1.pd] содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока. С целью установки внутренних деталей в выходном фланце размещена расширительная втулка.Closest to the proposed invention is an axial control valve [http://www.mokveldm.com/attachments/article/10/1-1.pd] containing the outer and inner bodies, inlet and outlet flanges, a flow divider, which is a perforated cylinder coaxially to which a locking member is mounted connected to the rack and pinion drive by means of a rod. In order to install internal parts, an expansion sleeve is placed in the output flange.

Недостатками данного клапана являются возникновение кавитации и недостаточная герметичность в закрытом состоянии.The disadvantages of this valve are the occurrence of cavitation and insufficient tightness in the closed state.

Задачей данного изобретения является создание осевого регулирующего клапана простой конструкции, позволяющего снизить кавитацию и повысить герметичность в закрытом состоянии.The objective of the invention is the creation of an axial control valve of simple design, which allows to reduce cavitation and increase tightness in the closed state.

Поставленная задача достигается тем, что в осевом регулирующем клапане, содержащем внешний и внутренний корпусы, входной и выходной фланцы, делитель потока, соосно которому установлен запирающий орган, соединенный с реечным приводом при помощи штока, размещенную в выходном фланце расширительную втулку, запирающий орган представляет собой прикрепленный к штоку запирающий диск, имеющий со стороны штока криволинейную поверхность, а с противоположной стороны соединенный с делителем потока, выполненным в виде установленных параллельно оси клапана направляющих стержней на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки разного диаметра, расположенные основанием в сторону выходного фланца, причем сепарирующие конические вставки большего диаметра имеют отверстия в центральной части, а между сепарирующими коническими вставками меньшего диаметра и расширительной втулкой выполнен кольцевой зазор, кроме того к боковой части внутреннего корпуса прикреплен полый козырек, имеющий внутри цилиндрическую поверхность и коническую снаружи.The task is achieved by the fact that in the axial control valve containing the outer and inner bodies, inlet and outlet flanges, a flow divider coaxially to which a locking member is mounted, connected to the rack drive by means of a rod, an expansion sleeve located in the output flange, the locking member is a locking disk attached to the stem, having a curved surface on the stem side and connected to a flow splitter on the opposite side, made in the form of parallel mounted valve guide rods on which axially alternating separating conical inserts of different diameters are located, the base is located towards the outlet flange, and the separating conical inserts of larger diameter have openings in the central part, and an annular gap is made between the separating conical inserts of smaller diameter and the expansion sleeve, except Moreover, a hollow visor is attached to the side of the inner case, having a cylindrical surface inside and a conical outside.

На фиг. 1 изображена схема осевого регулирующего клапана в промежуточном положении.In FIG. 1 shows a diagram of an axial control valve in an intermediate position.

На фиг. 2 показано расположение делителя потока в открытом состоянии.In FIG. 2 shows the location of the flow divider in the open state.

На фиг. 3 представлен клапан полностью закрытым.In FIG. 3 shows the valve fully closed.

Осевой регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной 3 и выходной 4 фланцы, реечный привод 5.Axial control valve contains external 1 and internal 2 cases, input 3 and output 4 flanges, rack drive 5.

Запирающий орган представляет собой прикрепленный к штоку 6 запирающий диск 7, имеющий со стороны штока криволинейную поверхность, а с противоположной стороны соединен с делителем потока. Делитель потока выполнен в виде установленных параллельно оси клапана направляющих стержней 8 на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки 9 и 11 разного диаметра, расположенные основанием в сторону выходного фланца 4.The locking member is a locking disc 7 attached to the stem 6, having a curved surface on the stem side and connected to the flow divider on the opposite side. The flow divider is made in the form of guide rods 8 mounted parallel to the axis of the valve on which axial separating conical inserts 9 and 11 of different diameters are located, located with the base in the direction of the outlet flange 4.

Сепарирующие конические вставки 9 имеют больший диаметр, содержат отверстия 10 в центральной части. Сепарирующие конические вставки 11 имеют меньший диаметр. Между ними и поверхностью расширительной втулки 12, предназначенной для монтажа внутренних элементов, выполнен кольцевой зазор. К боковой части внутреннего корпуса 2 прикреплен полый козырек 13, имеющий внутри цилиндрическую поверхность и коническую снаружи. Диаметр внутренней цилиндрической части полого козырька равен диаметру сепарирующих конических вставок 9, имеющих больший диаметр чем сепарирующие конические вставки 11.The separating conical inserts 9 have a larger diameter, contain holes 10 in the central part. The separating conical inserts 11 have a smaller diameter. An annular gap is made between them and the surface of the expansion sleeve 12 for mounting the internal elements. A hollow visor 13 is attached to the side of the inner casing 2, having a cylindrical surface inside and a conical outside. The diameter of the inner cylindrical part of the hollow visor is equal to the diameter of the separating conical inserts 9 having a larger diameter than the separating conical inserts 11.

Осевой регулирующий клапан работает следующим образом.Axial control valve operates as follows.

При полностью отрытом клапане запирающий орган находится в крайнем левом положении, полностью находясь внутри полого козырька (Фиг. 2). В этом случае жидкость поступает в его внутренний объем клапана через отверстие во входном фланце 3, обтекает внутренний корпус 2 и внешнюю поверхность полого козырька, в котором убран делитель потока, и направляется к выходному фланцу 4, а далее в трубопровод. В этом положении клапан имеет максимальную пропускную способность и минимальное гидравлическое сопротивление, так как сепарирующие конические вставки делителя потока, создающие сопротивление потоку, полностью убраны внутрь полого козырька 13, внешняя коническая поверхность которого гладкая плавно направляет жидкость в зазор между последней сепарирующей конической вставкой делителя потока и расширительной втулкой 12.When the valve is fully open, the locking body is in the extreme left position, completely inside the hollow visor (Fig. 2). In this case, the liquid enters its internal volume of the valve through an opening in the inlet flange 3, flows around the inner case 2 and the outer surface of the hollow visor, in which the flow divider is removed, and is sent to the outlet flange 4, and then into the pipeline. In this position, the valve has maximum flow capacity and minimum hydraulic resistance, since the separating conical inserts of the flow divider that create the flow resistance are completely removed inside the hollow visor 13, whose smooth external conic surface smoothly directs the fluid into the gap between the last separating conical insert of the flow divider and expansion sleeve 12.

При полностью закрытом клапане делитель потока находится в крайнем правом положении, полностью выдвинувшись из полого козырька 13 и убравшись в расширительную втулку 12 (Фиг. 3). В этом случае жидкость заперта во внутреннем объеме клапана. Выход жидкости полностью закрыт запирающим диском 7, который упирается в поверхность расширительной втулки 12. При таком способе закрытия обеспечивается практически полная герметичность.With the valve fully closed, the flow divider is in the extreme right position, fully extended from the hollow visor 13 and retracted into the expansion sleeve 12 (Fig. 3). In this case, the fluid is locked in the internal volume of the valve. The fluid outlet is completely closed by a locking disk 7, which abuts against the surface of the expansion sleeve 12. With this method of closure, almost complete tightness is ensured.

В промежуточном положении делитель потока находится в промежуточном положении, частично заходя внутрь полого козырька и, частично в расширительную втулку 12 (Фиг. 1).In the intermediate position, the flow divider is in the intermediate position, partially going inside the hollow visor and partially in the expansion sleeve 12 (Fig. 1).

При таком расположении делителя потока жидкость поочередно обтекает сепарирующие конические вставки 9 (проходит сквозь центральное отверстие 10) и 11 (обтекание происходит с внешней стороны в кольцевом зазоре) которые находятся вне полого козырька 13. Сепарирующие конические вставки 9 и 11, находящиеся во внутренней полости полого козырька 13 в процессе регулирования не участвуют. Обтекание набора сепарирующих конических вставок происходит при высоком гидравлическом сопротивлении, что способствует снижению расхода жидкости, вызванное многократным делением потока на отдельные струи, сменой направления на противоположные, что способствует эффективному регулированию и предотвращению кавитации.With this arrangement of the flow divider, the liquid alternately flows around the separating conical inserts 9 (passes through the central hole 10) and 11 (flowing from the outside in the annular gap) which are outside the hollow visor 13. The separating conical inserts 9 and 11 located in the internal cavity of the hollow the visor 13 is not involved in the regulatory process. The flow around a set of separating conical inserts occurs at high hydraulic resistance, which helps to reduce fluid flow caused by multiple division of the flow into separate jets, changing directions to the opposite, which contributes to the effective regulation and prevention of cavitation.

Гидравлическое сопротивление потоку в процессе регулирования пропорционально числу обтекаемых сепарирующих конических вставок, которое можно изменять перемещением делителя потока вдоль оси клапана. Чем больше сепарирующих конических вставок убрано в полый козырек 13 тем меньше гидравлическое сопротивление потоку и выше расход жидкости.The hydraulic resistance to flow during regulation is proportional to the number of streamlined separating conical inserts, which can be changed by moving the flow divider along the axis of the valve. The more separating conical inserts are removed into the hollow visor 13, the lower the hydraulic resistance to the flow and the higher the liquid flow rate.

Привод делителя потока осуществляется при помощи реечного привода 5 по средствам штока 6.The drive of the flow divider is carried out using a rack drive 5 by means of the rod 6.

Криволинейная поверхность запирающего диска 7 со стороны штока 6 позволяет плавно перенаправить потоки при закрытии клапана и уменьшить гидравлический удар.The curved surface of the locking disc 7 from the side of the stem 6 allows you to smoothly redirect the flow when closing the valve and reduce water hammer.

Наличие установленных параллельно оси клапана направляющих стержней 8 на которых размещены чередующиеся в осевом направлении сепарирующие конические вставки 9 и 11 позволяет без потери жесткости равномерно распределить нагрузку в делителе потока.The presence of guide rods 8 mounted parallel to the valve axis on which axially separating conical inserts 9 and 11 are arranged alternately allows the load to be evenly distributed in the flow divider without loss of stiffness.

Предлагаемая конструкция осевого регулирующего клапана обладает сравнительной простотой и снижает кавитационные эффекты и повышает герметичность в закрытом состоянии.The proposed design of the axial control valve has a comparative simplicity and reduces cavitation effects and increases tightness when closed.

Регулирование гидравлического сопротивления в данной конструкции клапана происходит путем перемещения делителя потока лабиринтного типа вдоль оси клапана.The hydraulic resistance in this valve design is controlled by moving the labyrinth type flow divider along the valve axis.

Claims

An axial control valve comprising an outer and inner case, an inlet and an outlet flange, a flow divider coaxially to which a locking member is mounted connected to the rack and pinion drive by a rod, an expansion sleeve located in the outlet flange, characterized in that the locking member is attached to the rod a locking disk having a curved surface on the stem side and connected to a flow splitter on the opposite side, made in the form of guides installed parallel to the valve axis rods on which axially separating conical inserts of different diameters are placed, the base is located towards the outlet flange, and the separating conical inserts of larger diameter have holes in the central part, and an annular gap is made between the separating conical inserts of smaller diameter and the expansion sleeve, in addition a hollow visor is attached to the side of the inner case, having a cylindrical surface inside and a conical outside.