RU2249742C2 - Regulating valve - Google Patents
Regulating valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249742C2 RU2249742C2 RU2003107644/06A RU2003107644A RU2249742C2 RU 2249742 C2 RU2249742 C2 RU 2249742C2 RU 2003107644/06 A RU2003107644/06 A RU 2003107644/06A RU 2003107644 A RU2003107644 A RU 2003107644A RU 2249742 C2 RU2249742 C2 RU 2249742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- main
- valve
- honeycombs
- main hole
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Valves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к регулирующим устройствам трубопроводов пара, воды, других газов и жидкостей.The invention relates to the field of valve engineering, in particular to control devices for pipelines of steam, water, other gases and liquids.
Известен регулирующий клапан, содержащий корпус с входным, выходным отверстиями и седлом, соединенный со штоком запорный орган в виде цилиндра с коническим участком для регулирования проходного сечения потока, привод штока (см. патент России №2064110, F 16 K 1/02, oпубл. в БИ №20, 1996 г.). Известен игольчатый клапан со сменным седлом и игольчатым, конусно-параболическим, органом регулирования (см. Благов Э.Е., Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и АЭС. - М.: Энергоатомииздат, 1990 г., с.54, рис.4.5).Known control valve containing a housing with an inlet, outlet and seat, connected to the rod, a locking element in the form of a cylinder with a conical section for regulating the flow passage, the actuator of the rod (see Russian patent No. 2064110, F 16
Недостатком устройств является сложность регулировки при больших перепадах давления на клапане в области малых расходов рабочей среды, для этого необходимо поддерживать очень маленькие зазоры между седлом и запорным органом (для срабатывания большей части входного давления среды), что создает трудности в регулировке. При этом в указанном зазоре имеют место высокие скорости потока, что приводит к размыву поверхностей седла и сопрягаемой с ней поверхности запорного органа, в дальнейшем регулировка в области малых расходов становится невозможной, а запорная функция клапана утрачивается. При попадании твердых частиц из потока рабочей среды в вышеуказанные зазоры возможно повреждение поверхностей седла и запорного органа и нарушение работоспособности (потеря запорной функции) клапана. В основе дросселирования использован принцип инерционного сопротивления (потеря давления связана с инерционными силами и ударами струй среды). Изменение условной пропускной характеристики требует изменения конструкции клапана.The disadvantage of the devices is the difficulty of adjusting at large pressure drops on the valve in the region of low flow rates of the medium; for this, it is necessary to maintain very small gaps between the seat and the shut-off element (for most of the input pressure of the medium to operate), which makes it difficult to adjust. At the same time, there are high flow rates in the indicated gap, which leads to erosion of the surfaces of the saddle and the surface of the locking element mating with it, later adjustment in the low flow area becomes impossible, and the locking function of the valve is lost. If solid particles get from the flow of the working medium into the above clearances, damage to the surfaces of the seat and the shutoff body and malfunction (loss of shutoff function) of the valve may occur. The throttling principle is based on the principle of inertial resistance (pressure loss is associated with inertial forces and impacts of jets of the medium). Changing the conditional throughput characteristic requires a change in valve design.
Известен многоступенчатый клетковый клапан для больших расходов, содержащий корпус с входным, выходным отверстиями, седло-втулку (клетку) с радиально перфорированными отверстиями, соединенный со штоком запорный орган в виде перфорированного радиальными отверстиями плунжера, связанного с седлом-втулкой (см. клапаны фирмы Honeywell, Introl в кн. Благов Э.Е., Ивницкий Б.Я., Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и АЭС. - М.: Энергоатомииздат, 1990г., с.58-61, рис.4.8, 4.10).Known multi-stage cage valve for high costs, comprising a housing with inlet and outlet openings, a saddle-sleeve (cage) with radially perforated holes, a locking member connected to the stem in the form of a plunger perforated by radial holes connected to the saddle-sleeve (see Honeywell valves , Introl in the book Blagov E.E., Ivnitsky B.Ya., Throttle-control valves of thermal power plants and nuclear power plants .-- M .: Energoatomiizdat, 1990, p. 58-61, fig. 4.8, 4.10).
Данный клапан имеет преимущество перед описанным выше аналогом, т.к. путем замены втулок (клеток) может быть изменена условная пропускная характеристика (более широкий диапазон регулирования).This valve has an advantage over the analogue described above, because by replacing the bushings (cells), the conditional throughput characteristic (a wider range of regulation) can be changed.
Недостатками клапана являются: сложность конструкции и изготовления (сотни и тысячи отверстий необходимо проделать в прочном материале втулки и плунжера, часто имеющих эрозионно-износостойкие наплавки); осуществить регулировку в области малых и сверхмалых расходов затруднительно, т.к. невозможно сделать тысячи отверстий малого диаметра, менее 0,5...0,1 мм). Широта диапазона регулирования ограничена и при изменении условной пропускной характеристики необходимо сменить втулку(клетку) и(или) регулирующий орган или сделать их с большими размерами. Таким образом, функциональные возможности клапана ограничены. Арматуру клеткового типа не рекомендуется применять на загрязненных твердыми частицами средах из-за попадания последних в зону трения плунжера с втулкой, повышенного износа поверхностей трения и быстрого выхода их из строя (заклинивание плунжера).The disadvantages of the valve are: the complexity of the design and manufacture (hundreds and thousands of holes must be made in the durable material of the sleeve and plunger, often having erosion-resistant surfacing); It is difficult to make adjustments in the field of small and ultra-low costs. it is impossible to make thousands of small diameter holes, less than 0.5 ... 0.1 mm). The breadth of the control range is limited, and when changing the conditional throughput characteristic, it is necessary to change the sleeve (cage) and (or) the regulatory body or make them larger. Thus, valve functionality is limited. Cell type valves are not recommended for use on media contaminated with solid particles due to the latter entering the friction zone of the plunger with the sleeve, increased wear of the friction surfaces and their quick failure (jamming of the plunger).
Задачами изобретения являются: расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования как в областях малых, так и больших расходов среды, повышение стойкости работы в средах, которые содержат твердые частицы, снижение эрозионного износа элементов дросселирования потока среды.The objectives of the invention are: expanding functionality by providing regulation in both small and large flow media, increasing the stability of work in environments that contain solid particles, reducing erosive wear of throttling elements of the medium flow.
Технический результат достигается тем, что в клапане регулирующем, содержащем корпус с входным, выходным и основным отверстиями, соединенный со штоком регулирующий элемент в виде поршня, который установлен с зазором в основное отверстие корпуса и имеет возможность перемещения в соосно расположенном с ним основном отверстии корпуса, поршень выполнен с наружной рельефной, а основное отверстие - с рельефной внутренней поверхностями, выполненными, например, в виде радиальных кольцевых ребер или сотов.The technical result is achieved by the fact that in the control valve, comprising a housing with inlet, outlet and main openings, a control element connected to the rod in the form of a piston, which is installed with a gap in the main housing opening and has the ability to move in the main housing opening coaxially located with it, the piston is made with an external relief, and the main hole with a relief internal surfaces made, for example, in the form of radial annular ribs or honeycombs.
Сущность изобретения заключается в том, что применение рельефной ребристой, сотовой поверхности поршня и основного отверстия позволяет значительно снизить эрозионный износ деталей клапана, улучшить работоспособность клапана в загрязненных средах твердыми частицами, т.к. клапан имеет постоянный относительно большой зазор между поршнем и основным отверстием, достаточным для прохождения твердых частиц с размерами меньшими, чем величина зазора.The essence of the invention lies in the fact that the use of a relief ribbed, honeycomb surface of the piston and the main hole can significantly reduce the erosion wear of valve parts, improve the valve performance in contaminated environments with solid particles, because the valve has a constant relatively large gap between the piston and the main hole, sufficient for the passage of solid particles with sizes smaller than the size of the gap.
Краткое описание фигур чертежей.A brief description of the figures of the drawings.
На фиг.1, 2 представлены фронтальные сечения выполнения клапана в рабочем положении, на фиг.3, 4 - вид А, Б на боковую поверхность поршня, внутреннюю поверхность основного отверстия. На фиг.5-10 представлены сечения лунок сотов и межреберного пространства.In Fig.1, 2 presents the frontal section of the valve in the working position, Fig.3, 4 is a view A, B on the side surface of the piston, the inner surface of the main hole. Figure 5-10 presents the cross section of the wells of cells and intercostal space.
Клапан регулирующий содержит корпус 1 с входным 2, выходным 3, основным 4 отверстиями. Со штоком 5 соединен регулирующий элемент в виде поршня 6 с осью 7, который имеет возможность перемещения в соосно расположенном основном отверстии 4 с осью 8 корпуса 1 и диаметр меньший, чем диаметр основного отверстия 4. Наружная часть 9 поршня 6 выполнена с рельефной поверхностью, например, в виде радиальных кольцевых ребер 10 (фиг.3), четырехгранных, например прямоугольных, квадратных или шестигранных сотов 11 (фиг.3). Кольцевые ребра 10, соты 11 наружной части 9 поршня 6 могут быть выполнены с наклоном к оси 7 поршня 6 (фиг.3). Основное отверстие 4 выполнено с рельефной поверхностью, например, в виде радиальных кольцевых ребер 12, сотов 13 (фиг.4). Кольцевые ребра 19, 12, соты 11, 13 могут быть выполнены с наклоном к оси 8 основного отверстия 4 (фиг.2), причем для разноименных деталей наклон может быть выполнен в противоположные стороны.The control valve comprises a
Соты 10, 12 могут быть с внутренней многогранной призматической формой, например четырехгранной формой, например прямоугольными в нормальном сечении или многогранной пирамидальной формой. Формы сечения лунок сотов 11, 13 и пространства между ребер 10, 12 показаны на фиг.5-10 и могут быть: с радиальным расположением боковых стенок (фиг.5, 6, 7), с наклонным расположением боковых стенок (фиг.8, 9, 10), с плоской цилиндрической (в сечении выглядят одинаково) формой дна (фиг.6, 8), со сферической формой дна (фиг.6, 7, 9, 10), с параллельным расположением внутренних поверхностей - многогранной (призматической), цилиндрической формы (фиг.5, 6, 8, 9), с непараллельным наклонным расположением внутренних поверхностей, например с образованием пирамидальной или конической внутренней поверхности лунки (фиг.7, 10). Для межреберного пространства могут быть варианты: с цилиндрической формой дна (фиг.5, 8), с тороидальной формой дна (фиг.6, 7, 9, 10), с параллельным расположением внутренних поверхностей ребер (фиг.5, 6, 8, 9) и непараллельным расположением внутренних поверхностей ребер (фиг.7, 10).
Для рельефных поверхностей поршня и основного отверстия могут быть использованы: коррозионно-стойкий материал, например нержавеющая сталь, износостойкий материал, например минералокерамика, эррозионно-стойкий материал (в среде пара, газа, агрессивных сред), например стеллит, простые материалы, но с коррозионно-стойким, эррозионно-стойким покрытиями по всему объему материала.For the relief surfaces of the piston and the main bore, the following can be used: corrosion-resistant material, for example stainless steel, wear-resistant material, for example cermets, erosion-resistant material (in steam, gas, aggressive environments), for example stellite, simple materials, but with corrosion -resistant, erosion-resistant coatings throughout the volume of the material.
Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.
Рабочая среда поступает через входное отверстие 2 в основное отверстие 4 к поршню 6, дросселируется, проходя через щель, образованную основным отверстием 4 и наружной поверхностью 9 поршня 6 в виде ребер 10, 12 или сотов 11, 3 (фиг.3, 4). При этом в потоке среды происходит появление смерчеобразных струй (вихрей) в лунках сотовой или межреберной рельефной поверхности, порожденных трением вязкого потока об обтекаемую поверхность, которые увеличивают сопротивление канала протоку среды в зависимости от конструктивных особенностей гребней (ребер) или сотов, их формы, размеров и размера щели (см. В.В.Алексеев И.А.Гачечепидзе и др. Смерчевой энергообмен на трехмерных вогнутых рельефах - структура самоорганизующихся течений, их визуализация и механизмы обтекания поверхности// Труды второй Российской конференции по теплообмену. Т.6. - М.: И-во МЭИ, 1998, с.37-42). При этом срабатывает определенная часть входного рабочего давления. Чем ниже опущен поршень 6 в отверстии 4, тем больше длина канала протока среды, сопротивление прохождению рабочей среды возрастает, перепад на клапане при одинаковом расходе возрастает или при постоянном перепаде давления уменьшается расход среды, проходящей через клапан. Когда поршень 6 полностью войдет в основное отверстие 4, сопротивление прохождению рабочей среды максимально. Применение сотов 11, 13 позволяет ужесточить конструкцию, что важно при больших расходах, где имеют место большие скорости потока, т.к. на соты действуют значительные тангенциальные усилия со стороны потока среды. В каждой лунке сотов 11, 13 образуются вихри - смерчи, вектор скорости которых, при правильно выбранных размерах лунок, направлен против движения основного потока, что приводит к динамическому его гашению, т.е. вихрь, возникший при обтекании лунки, гасит скорость потока и срабатывает давление среды. Выполнение ребер 10, 12 или сотов 11, 13 наклонными к оси 7 поршня 6 и к оси 8 основного отверстия 4 с образованием острого угла между их стенками и направлением потока среды (фиг.2) увеличивают общее торможение потоку, энергию вихрей и векторов их скоростей, направленных против потока среды. При этом наклоны ребер 10, 12, сот 11, 13 на поршне 6 и в основном отверстии 4 имеют противоположные направления для образования острого угла между направлением потока и стенками ребер и сотов.The working medium enters through the
Уменьшение зазора между поршнем 6 и основным отверстием 4 увеличивает сопротивление потоку среды, не только за счет увеличения сил вязкостного трения при увеличении скорости потока, но и за счет увеличения энергии вихрей, которая пропорциональна скорости потока среды в степени более 2, которые более интенсивно погашают скорость и энергию основного потока из-за взаимного встречного движения.Reducing the gap between the
Выполнение сотов 11, 13 многогранными, особенно шестигранными, обеспечивает наибольшую прочность конструкции в тангенциальном направлении, четырехгранными - большую технологичность и простоту изготовления. Выполнение сотов с плоским и цилиндрическим дном технологично, но при работе с загрязняющими примесями затрудняется эвакуация твердых частиц, которые могут попасть в застойные угловые зоны (фиг.5, 8). Более рациональна конструкция сечения сотов со сферической формой дна (фиг.6, 7, 9, 10), что обеспечивает самоочищение ячейки сотов, а также обеспечивает эффект увеличения скорости и энергии вихря за счет создания благоприятных для его закрутки условий по сферической поверхности дна лунки. Перечисленные выше эффекты могут быть усилены за счет наклона боковых стенок сотов (фиг.9) за счет улучшения условий входа основного потока в лунку сотов и за счет пирамидальной, конусообразной (фиг.10), формы внутренней поверхности лунки, где нет вообще застойных угловых зон. Для межреберного пространства это означает выполнение формы дна в сечении тороидальной формы (фиг.6, 7, 9, 10) и с конической формой сечения внутреннего межреберного пространства (фиг.7, 10).The implementation of
Одна из особенностей клапана - низкая чувствительность к изменению размера щели при эрозионном износе ребер и ребер сотов рельефной поверхности, изменение размера щели незначительно изменяет сопротивление щели, а основным является правильный выбор параметров ребер и лунок сотов, чтобы организовать вихри-смерчи максимальной энергии и скорости для торможения основного потока.One of the features of the valve is its low sensitivity to changes in the size of the slit during erosive wear of ribs and ribs of honeycombs on the embossed surface, a change in the size of the slit slightly changes the resistance of the gap, and the main thing is the correct choice of the parameters of the ribs and holes of the honeycombs to organize vortex tornadoes of maximum energy and speed braking of the main stream.
Другая важная особенность клапана - самоцентрирование, самоустановка поршня и отсутствие автоколебательных процессов, т.к. радиальные центростремительные усилия, действующие на поршень со стороны вихрей, очень значительны и уменьшение зазора в каком-то месте приведет к увеличению радиальной составляющей силы, действующей на поршень в том же месте, что приведет к его смещению и выравниванию зазора, т.е самоустановке. Поршень постоянно находится в состоянии уравновешивания, поэтому отсутствуют усилия, способствующие образованию его автоколебательного движения, а значит вибрации и шума, более того клапан снижает имеющиеся пульсации давления потока и стабилизирует его на выходе.Another important feature of the valve is self-centering, piston self-installation and the absence of self-oscillating processes, as the radial centripetal forces acting on the piston from the vortices are very significant and a decrease in the gap in some place will lead to an increase in the radial component of the force acting on the piston in the same place, which will lead to its displacement and alignment of the gap, i.e., self-installation. The piston is constantly in a state of balancing, therefore there are no efforts contributing to the formation of its self-oscillating motion, which means vibration and noise, moreover, the valve reduces the existing pressure pulsations of the flow and stabilizes it at the outlet.
Основная особенность клапана - применение принципа вязкостного трения и гидродинамического гашения скорости потока вихрями, которые образуются при обтекании потоком рельефной ячеистой поверхности, при которых сводятся к минимуму износ элементов клапана, из-за удаления от ячеистой поверхности (в середине щелевого потока среды) процесса столкновения вихрей с основным потоком. Клапан обладает низким уровнем шума и может работать в условии загрязнения рабочей среды.The main feature of the valve is the application of the principle of viscous friction and hydrodynamic damping of the flow velocity by vortices, which are formed when a stream flows around a relief cellular surface, at which the wear of the valve elements is minimized due to the removal of the vortex collision process from the cellular surface (in the middle of the slit medium flow). with the main thread. The valve has a low noise level and can work in conditions of contamination of the working environment.
Клапан обладает расширенными функциональными возможностями за счет обеспечения широкого диапазона, разнообразия возможных характеристик регулирования в областях малых и больших расходов среды, низкого износа элементов дросселирования и возможности работы с загрязненными средами.The valve has expanded functionality by providing a wide range, a variety of possible control characteristics in the areas of low and high flow rates, low wear of throttling elements and the ability to work with contaminated media.
Конструкция клапана обладает простотой, т.к. используются рельефно-ячеистые материалы, которые обычно применяют в области уплотнения турбомашин, поэтому нет необходимости в технологических операциях сверления, прошивки отверстий, при этом упрощена технология изготовления. Рельефно-ячеистая поверхность может быть получена и методами накатывания, штамповки, прессования, электроэрозионной обработкой и т.д.The design of the valve is simple because embossed cellular materials are used, which are usually used in the field of sealing turbomachines, so there is no need for technological operations of drilling, flashing holes, and the manufacturing technology is simplified. The relief-cellular surface can be obtained by rolling, stamping, pressing, EDM, etc.
Обычно попадание нескольких абразивных частиц в зону регулирования или запирания клапана приводит к выходу его из строя. В данном случае клапан имеет преимущество, т.к. он мало чувствителен к загрязнениям рабочей среды, размер которых сравним с зазором между поршнем и основным отверстием. Более крупные частицы выводятся из зазора путем западания в лунку сот или межреберного пространства.Typically, the ingress of several abrasive particles into the control zone or locking of the valve leads to its failure. In this case, the valve has the advantage, because it is little sensitive to contamination of the working environment, the size of which is comparable with the gap between the piston and the main hole. Larger particles are removed from the gap by dropping into the well of the honeycomb or intercostal space.
Данный регулирующий клапан может быть использован в системах гидравлики, пневматики, энергетики, медицины.This control valve can be used in hydraulics, pneumatics, energy, medicine.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107644/06A RU2249742C2 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Regulating valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107644/06A RU2249742C2 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Regulating valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003107644A RU2003107644A (en) | 2004-12-10 |
RU2249742C2 true RU2249742C2 (en) | 2005-04-10 |
Family
ID=35612004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003107644/06A RU2249742C2 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Regulating valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249742C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542728C2 (en) * | 2010-05-25 | 2015-02-27 | Эмерсон Процесс Менеджмент (Тяньцзинь) Волв Ко., Лтд. | Valve gate mechanism having cavity to receive dirt from sealing surface |
RU2768632C1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Angle control valve of cell type (options) |
-
2003
- 2003-03-20 RU RU2003107644/06A patent/RU2249742C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542728C2 (en) * | 2010-05-25 | 2015-02-27 | Эмерсон Процесс Менеджмент (Тяньцзинь) Волв Ко., Лтд. | Valve gate mechanism having cavity to receive dirt from sealing surface |
US9115814B2 (en) | 2010-05-25 | 2015-08-25 | Emerson Process Management (Tianjin) Valve Co., Ltd. | Valve trim apparatus having a cavity to receive contaminates from a sealing surface |
RU2768632C1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Angle control valve of cell type (options) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2174050B1 (en) | Valve with cage | |
CA1249762A (en) | Flow stabilizing valve, method and pressure reducer | |
US6935370B2 (en) | Fluid pressure reduction device | |
US4569370A (en) | Balanced double cage choke valve | |
US3880399A (en) | Multistage noise reducing flow control valve | |
EP2310731B1 (en) | Choke valve with flow impeding recesses | |
US6161584A (en) | High energy loss fluid control device | |
US20030192601A1 (en) | Low noise fluid control valve | |
WO2003083336A1 (en) | Noise reduction device for fluid flow systems | |
US6039076A (en) | High energy loss fluid control device | |
CN109519580B (en) | Control valve with guide vane | |
RU2249742C2 (en) | Regulating valve | |
US11060635B2 (en) | Additively manufactured control valve flow element | |
US4735224A (en) | Method for stabilizing the flow of fluids at the time of expansion accompanied by kinetic energy degradation, a valve and a pressure reducer for carrying out said method | |
RU2285176C2 (en) | Control valve | |
RU2327920C1 (en) | Control valve | |
US20230194017A1 (en) | Valve Trim | |
RU2514328C1 (en) | Throttle control device | |
CN220037497U (en) | Throttle piston and regulating valve | |
US11598449B2 (en) | Compact multi-stage control valve trim | |
Kiesbauer | Control valves for critical applications | |
KR200213464Y1 (en) | cage assembly for high pressure -fluid control valve | |
RU2249741C2 (en) | Regulating valve | |
RU2253784C2 (en) | Control valve | |
RU2406001C1 (en) | Throttling insert |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060321 |