RU176803U1

RU176803U1 - AXIAL FLOW VALVE

Info

Publication number: RU176803U1
Application number: RU2017117630U
Authority: RU
Inventors: Михаил Михайлович Уфимцев; Вячеслав Владимирович Изофатенко; Сергей Александрович Пупынин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТРЭМ ИННОВАЦИИ"
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-01-29

Abstract

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к конструкции запорно-регулирующего клапана осевого потока, предназначенного для установки на трубопроводах различных отраслей промышленности, в частности нефтегазодобывающей. Клапан содержит корпус (1), внутри которого размещен обтекатель (2) с образованным между ними кольцевым каналом. Выходная часть упомянутого кольцевого канала перекрыта сепаратором (4), внутри которого размещен выполненный с возможностью осевого перемещения поршень (3). Последний закреплен на штоке (6) зубчато-реечной передачи, а шток находится в косозубом зацеплении со шпинделем (5) и размещен внутри направляющей втулки (9). Основной отличительной особенностью клапана является наличие на шпинделе (5) стопорного кольца, а в корпусе - упорной втулки (8) для этого кольца, что позволяет избежать выталкивание шпинделя из корпуса клапана в случае выхода из строя косозубого зацепления шпинделя со штоком и, следовательно, выброса газа в атмосферу. С целью увеличения ресурса работы зубчато-реечной передачи путем снижения износа штока (6) и шпинделя (5) на штоке (6) и в упорной втулке (8) установлены антифрикционные кольца, а на штоке (6), кроме того, установлены манжетные уплотнения, что дополнительно позволяет предотвратить попадание газа в направляющую втулку (9).The utility model relates to the field of valve engineering, in particular to the design of an axial flow shut-off and control valve designed for installation on pipelines of various industries, in particular, oil and gas. The valve comprises a housing (1), inside of which a cowl (2) is placed with an annular channel formed between them. The output part of the said annular channel is blocked by a separator (4), inside of which a piston (3) is arranged for axial movement. The latter is fixed on the rod (6) of the rack and pinion gear, and the rod is helical with the spindle (5) and placed inside the guide sleeve (9). The main distinctive feature of the valve is the presence of a retaining ring on the spindle (5), and a thrust sleeve (8) for this ring in the housing, which avoids expelling the spindle from the valve body in case of failure of the helical gearing of the spindle with the rod and, consequently, ejection gas to the atmosphere. In order to increase the service life of the rack and pinion transmission by reducing the wear of the rod (6) and spindle (5), antifriction rings are installed on the rod (6) and in the thrust sleeve (8), and lip seals are also installed on the rod (6) , which additionally prevents the ingress of gas into the guide sleeve (9).

Description

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности к конструкции клапана осевого потока, предназначенного для установки на трубопроводах различных отраслей промышленности, в частности нефтегазодобывающей.The utility model relates to the field of valve engineering, in particular to the design of the axial flow valve, designed for installation on pipelines of various industries, in particular oil and gas.

Известно выбранное в качестве ближайшего аналога решение запорно-регулирующего клапана осевого потока, корпус которого выполнен с внутренним обтекателем. Между корпусом клапана и обтекателем образован кольцевой канал. Внутри корпуса с возможностью осевого перемещения установлен поршень, закрепленный на штоке зубчато-реечной передачи. Шток находится в косозубом зацеплении с вертикальным шпинделем и размещен внутри направляющей втулки, установленной в обтекателе корпуса клапана (RU 162908 кл. F16K 1/12, опубликовано 27.06.2016).It is known that the solution of the axial flow shutoff-control valve, the body of which is made with an internal fairing, selected as the closest analogue. An annular channel is formed between the valve body and the cowling. A piston is mounted inside the housing with the possibility of axial movement, mounted on a rod of a rack-and-pinion gear. The stem is helical gearing with a vertical spindle and is located inside the guide sleeve installed in the fairing of the valve body (RU 162908 class F16K 1/12, published 06/27/2016).

Известное решение не предохраняет клапан от возможного выброса скопившегося в нем газа в атмосферу в случае выхода из строя зубчато-реечной передачи между штоком и шпинделем.The known solution does not protect the valve from the possible release of gas accumulated in it into the atmosphere in case of failure of the rack-and-pinion transmission between the rod and spindle.

Задача полезной модели состоит в повышении эксплуатационных характеристик клапана.The objective of the utility model is to improve valve performance.

Названная задача обеспечена техническим результатом, связанным с повышением надежности и безопасности работы клапана, путем предотвращения его разгерметизации, а также уменьшением износа зубчато-реечной передачи и трущейся пары втулка-шток.The named task is ensured by the technical result associated with increasing the reliability and safety of the valve by preventing its depressurization, as well as reducing the wear of the rack and pinion gear and the friction sleeve-stem pair.

Технический результат достигнут в полезной модели с помощью следующих признаков.The technical result is achieved in a utility model using the following features.

Также как в ближайшем аналоге запорно-регулирующий клапан осевого потока содержит корпус и размещенный внутри корпуса обтекатель с образованным между корпусом и обтекателем кольцевым каналом. Выходная часть упомянутого кольцевого канала перекрыта сепаратором, внутри которого размещен выполненный с возможностью осевого перемещения поршень. Последний закреплен на штоке зубчато-реечной передачи, а шток находится в косозубом зацеплении со шпинделем и размещен внутри направляющей втулки.As in the closest analogue, the axial flow shut-off and control valve comprises a housing and a cowling located inside the housing with an annular channel formed between the housing and the cowling. The output part of the said annular channel is blocked by a separator, inside of which a piston arranged for axial movement is placed. The latter is mounted on the rod of the rack and pinion gear, and the rod is helical with the spindle and placed inside the guide sleeve.

В отличие от ближайшего аналога на шпинделе выполнена кольцевая канавка, в которой установлено стопорное кольцо, а в корпусе соосно шпинделю расположена упорная втулка для этого кольца. Стопорное кольцо предотвращает вылет шпинделя из корпуса клапана при разрушении зубчато-реечной передачи и служит ограничителем хода шпинделя при работе.In contrast to the closest analogue, an annular groove is made on the spindle, in which a retaining ring is installed, and a thrust sleeve for this ring is located coaxially with the spindle. The circlip prevents the spindle from escaping from the valve body during the destruction of the rack and pinion transmission and serves as a limiter to the spindle during operation.

Для удобства сборки указанное стопорное кольцо может быть выполнено разъемным из двух частей, соединенных крепежными элементами, но оно может быть выполнено и зацело со шпинделем клапана.For ease of assembly, said snap ring can be made detachable from two parts connected by fasteners, but it can be made integrally with the valve spindle.

Клапан снабжен двумя опорно-направляющими кольцами для шпинделя, установленными в упорной втулке. На внутренней стороне этих опорно-направляющих колец расположены антифрикционные кольца, взаимодействующие со шпинделем.The valve is equipped with two support rings for the spindle mounted in the thrust sleeve. On the inside of these support rings are antifriction rings that interact with the spindle.

С обоих концов штока расположены дополнительные антифрикционные кольца и манжетные уплотнения.At both ends of the stem are additional anti-friction rings and lip seals.

Указанные кольца предназначены для снижения износа трущихся деталей кинематических пар шпиндель-упорная втулка и шток-направляющая втулка.These rings are designed to reduce wear of the rubbing parts of the kinematic pairs of the spindle-thrust sleeve and the rod-guide sleeve.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан осевой разрез части клапана в открытом положении; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 4 - вид В на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1 (укрупнено); на фиг. 6 - вид Д на фиг. 1 (укрупнено).A utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows an axial section through a portion of a valve in an open position; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1 (enlarged); in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1 (enlarged); in FIG. 4 is a view B in FIG. 1 (enlarged); in FIG. 5 is a view D in FIG. 1 (enlarged); in FIG. 6 is a view D in FIG. 1 (enlarged).

Изображенный на фиг. 1 запорно-регулирующий клапан осевого потока выполнен литой конструкции сложной формы с внутренним обтекателем яйцеобразной формы, позволяющим снизить газодинамическое сопротивление клапана. Между корпусом 1 клапана и обтекателем 2 образован кольцевой канал для прохода газа. В полости обтекателя расположена зубчато-реечная передача для линейного перемещения поршня 3 внутри сепаратора 4. Внутренняя поверхность корпуса 1 клапана имеет криволинейную конфигурацию для создания турбулентного пограничного слоя, который позволяет газу обтекать поверхность с резкими изгибами без срыва потока и дополнительно позволяет снизить газодинамическое сопротивление. Благодаря тому, что все поверхности внутри клапана имеют плавную обтекаемую форму, не происходит резкого падения давления за элементами, находящимися на пути потока газа и все отверстия сепаратора пропускают равное количество газа. Как результат, клапан имеет низкую шумовую характеристику и сопротивляемость входящему потоку газа, а также обеспечивает возможность регулирования потока газа по линейной или равнопроцентной зависимости от хода поршня.Depicted in FIG. 1, the axial flow shut-off and control valve is made of a cast structure of complex shape with an internal egg-shaped cowl, which allows to reduce the gas-dynamic resistance of the valve. An annular channel for gas passage is formed between the valve body 1 and the cowl 2. A gear rack is located in the cowl cavity for linear movement of the piston 3 inside the separator 4. The inner surface of the valve body 1 has a curved configuration to create a turbulent boundary layer, which allows gas to flow around the surface with sharp bends without disrupting the flow and further reduces gas dynamic resistance. Due to the fact that all surfaces inside the valve have a smooth streamlined shape, there is no sharp drop in pressure behind the elements located on the gas flow path and all the separator openings allow an equal amount of gas to pass through. As a result, the valve has a low noise characteristic and resistance to the incoming gas flow, and also provides the ability to control the gas flow in a linear or equal percentage depending on the stroke of the piston.

Зубчато-реечная передача состоит из шпинделя 5 и штока 6, на которых выполнены косые зубья, для преобразования вертикального движения шпинделя в осевое перемещение штока. Шток 6 жестко связан с поршнем 3 с помощью конической гайки 7. Шпиндель 5 выполнен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости в упорной втулке 8. Шток 5 выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направляющей втулке 9.The rack-and-pinion transmission consists of a spindle 5 and a rod 6, on which oblique teeth are made, for converting the vertical movement of the spindle into axial movement of the rod. The rod 6 is rigidly connected to the piston 3 using a conical nut 7. The spindle 5 is arranged to move in a vertical plane in the thrust sleeve 8. The rod 5 is made to move in a horizontal plane in the guide sleeve 9.

Для повышения надежности и плавности перемещения шпиндель 5 установлен в упорной втулке 8. Также для увеличения выдерживаемой радиальной нагрузки между шпинделем 5 и упорной втулкой 8 установлены опорно-направляющие кольца 10, внутри которых расположены кольца 11, выполненные из антифрикционного материала (фиг. 2, 4). Благодаря этому повышена надежность работы уплотнений 18 шпинделя 5, а также исключена возможность образования адгезионных связей между соответствующими деталями клапана с последующим их разрушением.To increase reliability and smoothness of movement, the spindle 5 is installed in the thrust sleeve 8. Also, to increase the withstand radial load between the spindle 5 and the thrust sleeve 8, support-guide rings 10 are installed, inside of which are rings 11 made of antifriction material (Fig. 2, 4 ) Due to this, the reliability of the seals 18 of the spindle 5 is increased, and the possibility of the formation of adhesive bonds between the corresponding valve parts with their subsequent destruction is excluded.

Управляющий привод присоединен непосредственно к корпусу 1 клапана без переходных шайб и втулок. Поскольку внутри клапана создается высокое давление, в случае аварийной поломки зубьев реечной передачи шпиндель 5 может под давлением газа быть вытолкнут из корпуса клапана. Чтобы не допустить разгерметизацию внутренней полости клапана, которая может привести к утечке газа в атмосферу, использовано специальное стопорное кольцо 12 (фиг. 2), состоящее из двух частей 13 и 14, которые установлены в канавке шпинделя 5 и дополнительно зафиксированы стопорными винтами 15 (фиг. 3). Благодаря чему полностью исключена возможность выталкивания шпинделя 5.The control actuator is connected directly to the valve body 1 without adapter washers and bushings. Since high pressure is generated inside the valve, in the event of an emergency breakdown of the rack and pinion teeth, the spindle 5 may be pushed out of the valve body under gas pressure. To prevent depressurization of the valve’s internal cavity, which can lead to gas leakage into the atmosphere, a special retaining ring 12 (Fig. 2) is used, consisting of two parts 13 and 14, which are installed in the spindle groove 5 and are additionally fixed by the locking screws 15 (Fig. . 3). Thanks to which the possibility of pushing out the spindle 5 is completely excluded.

Для снижения потерь на трение шток 6 покрыт смазкой и имеет с обоих концов кольца 16, выполненные из антифрикционного материала. Для исключения возможности попадания газа во внутреннюю полость направляющей втулки за кольцами 16 установлены уплотнения 17 манжетного типа (фиг. 5, 6). Уплотнения манжетного типа необходимы для предотвращения попадания газа во внутреннюю полость направляющей втулки штока клапана и сохранения условий работы зубчато-реечной передачи клапана. Благодаря этим элементам и смазке значительно уменьшен износ зубчато-реечной передачи, а также трущейся пары: внутренняя поверхность втулки 9 - наружная поверхность штока 6.To reduce friction losses, the stem 6 is coated with grease and has rings 16 made of antifriction material at both ends. To exclude the possibility of gas entering the internal cavity of the guide sleeve behind the rings 16, lip seals 17 are installed (Fig. 5, 6). Cuff type seals are necessary to prevent gas from entering the internal cavity of the valve stem guide sleeve and to maintain the operating conditions of the rack and pinion valve transmission. Thanks to these elements and lubrication, the wear of the rack and pinion gear, as well as the rubbing pair, is significantly reduced: the inner surface of the sleeve 9 is the outer surface of the rod 6.

Все элементы клапана, подверженные износу, являются быстросъемными и легкозаменяемыми.All valve elements subject to wear are quick-detachable and easily replaceable.

Claims

1. An axial flow valve comprising a housing and a cowl located inside the housing with an annular channel formed between them, the outlet of which is blocked by a separator, inside of which there is an axially movable piston mounted on a rack-and-pinion gear rod, the rod being helical meshing with the spindle and placed inside the guide sleeve, characterized in that a lock ring is mounted on the spindle, and a thrust sleeve for this ring is located coaxially with the spindle.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the retaining ring is installed in the annular groove of the spindle and is made detachable from two parts connected by fasteners.

3. The valve according to claim 1, characterized in that it is provided with support-guide rings for the spindle installed in the thrust sleeve.

4. The valve according to claim 1, characterized in that on the inner side of the support-guide rings there are antifriction rings interacting with the spindle.

5. The valve according to claim 1, characterized in that additional antifriction rings are located at the ends of the stem.

6. The valve according to claim 1, characterized in that lip seals are installed on both ends of the stem.