RU2798965C1

RU2798965C1 - Direct flow control valve

Info

Publication number: RU2798965C1
Application number: RU2023105545A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Кирилл Сергеевич Шлыков; Дмитрий Алексеевич Крутилов; Александр Валентинович Сажин; Дарья Андреевна Назимова; Алина Андреевна Дудко; Леонид Сергеевич Изумрудов; Богдан Дмитриевич Клушин; Иван Александрович Стогов; Илья Игоревич Чубко; Иван Алексеевич Овчинников; Дмитрий Николаевич Тупин; Егор Алексеевич Есин; Александр Михайлович Чаленко
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-06-29

Abstract

FIELD: direct-flow control valves.

SUBSTANCE: direct-flow control valve comprises outer and inner casings, inlet and outlet pipes with flanges, respectively, an expansion sleeve located in the outlet pipe, a rack drive, a flow divider. The flow divider is a coaxially arranged perforated cylinders with holes arranged in circles. The locking body is mounted coaxially to the perforated cylinders and is made in the form of rods. The rods are installed in an annular array in the space between the coaxially arranged cylinders. On the side of the outlet branch pipe, a cylindrical spacer is attached to the ends of the rods, contacting the outer surface with the expansion sleeve. The spacer has a cylindrical hole in the central part. On the side of the inner body, the ends of the rods are connected to the ring. The cross section of the rods is a figure bounded by parallel straight lines on two opposite sides and by arcs of circles on the other two sides.

EFFECT: reduced cavitation and tightness in the closed position.

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 building, in particular, to axial flow control valves used in industrial pipeline fittings, and is intended for regulating and shutting off working fluids of liquids and gases.

Известен прямоточный регулирующий клапан DN 100 - 1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/files/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 direct-flow control valve DN 100 - 1800 PN 10-160 [http://gpvalve.ru/files/images/doc/pdf/31.pdf page 15] containing a housing, inlet and outlet pipes 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 converter of rotational motion into translational motion, which is a crank mechanism.

Недостатками данного клапана являются возникновение кавитации и не достаточная герметичность в закрытом положении.The disadvantages of this valve are the occurrence of cavitation and insufficient tightness in the closed position.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный регулирующий клапан [Патент РФ №2702021, МПК F6K 1/12, F6K 1/54, опубл. 03.10.2019, БИ №28], 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, размещенную в выходном фланце расширительную втулку. К торцевой части запирающего органа, со стороны выходного фланца, большим основанием присоединен полый усеченный конус на меньшем основании которого, соосно перфорированному цилиндру, размещен дополнительный перфорированный цилиндр контактирующий внешней боковой поверхностью с конической частью расширительной втулки, имеющей цилиндро-коническую форму и установленной в выходном фланце, причем углы конусности полого усеченного конуса и конической части расширительной втулки совпадают, а в полом усеченном конусе в зоне между перфорированными цилиндрами выполнены сквозные отверстия, расположенные по кругу.Closest to the proposed invention is a direct-flow control valve [RF Patent No. 2702021, IPC F6K 1/12, F6K 1/54, publ. 03.10.2019, BI No. 28], containing outer and inner housings, inlet and outlet flanges, a flow divider, which is a perforated cylinder, coaxially with a locking element connected to the rack and pinion drive by means of a rod, an expansion sleeve located in the outlet flange. A hollow truncated cone is attached to the end part of the locking body, on the side of the outlet flange, with a larger base, on the smaller base of which, coaxially to the perforated cylinder, an additional perforated cylinder is placed in contact with the outer side surface with the conical part of the expansion sleeve, which has a cylindrical-conical shape and is installed in the outlet flange , wherein the taper angles of the hollow truncated cone and the conical part of the expansion sleeve coincide, and in the hollow truncated cone in the area between the perforated cylinders there are through holes arranged in a circle.

Техническим результатом данного изобретения является создание прямоточного регулирующего клапана, позволяющего снизить кавитацию и обеспечить герметичность в закрытом положении.The technical result of this invention is the creation of a direct flow control valve that reduces cavitation and ensures tightness in the closed position.

Технический результат достигается тем, что предлагается прямоточный регулирующий клапан, содержащий внешний и внутренний корпусы, входной и выходной патрубки с фланцами соответственно, размещенную в выходном патрубке расширительную втулку, реечный привод, делитель потока, представляющий собой коаксиально расположенные цилиндры с отверстиями, размещенными кругами, соосно перфорированным цилиндрам установлен запирающий орган.The technical result is achieved by the fact that a direct-flow control valve is proposed, containing an outer and inner housing, inlet and outlet pipes with flanges, respectively, an expansion sleeve located in the outlet pipe, a rack drive, a flow divider, which is a coaxially arranged cylinders with holes arranged in circles, coaxially the perforated cylinders are equipped with a locking organ.

Отличительными конструктивными признаками изобретения является то, что запирающий орган выполнен в виде стержней, установленных кольцевым массивом в пространстве между коаксиально расположенными цилиндрами, причем со стороны выходного патрубка к концам стержней присоединена контактирующая внешней поверхностью с расширительной втулки цилиндрическая распорка, имеющая цилиндро-коническое отверстие в центральной части, а со стороны внутреннего корпуса концы стержней соединены с кольцом, поперечное сечение стержней представляет собой фигуру, с двух противоположных сторон ограниченную параллельными прямыми, а с двух других - дугами окружностей.Distinctive design features of the invention is that the locking body is made in the form of rods installed by an annular array in the space between coaxially located cylinders, and from the side of the outlet branch pipe to the ends of the rods is attached a cylindrical spacer contacting the outer surface with the expansion sleeve, having a cylindrical-conical hole in the central parts, and from the side of the inner body, the ends of the rods are connected to the ring, the cross section of the rods is a figure, bounded by parallel straight lines on two opposite sides, and arcs of circles on the other two.

На фиг. 1 изображена схема прямоточного регулирующего клапана.In FIG. 1 shows a diagram of a direct flow control valve.

На фиг. 2 показан запирающий орган, выполненный в виде стержней с цилиндрической распоркой и кольцом.In FIG. 2 shows a locking element made in the form of rods with a cylindrical spacer and a ring.

На фиг. 3 представлено поперечное сечение стержней (увеличено 4:1).In FIG. 3 shows a cross section of the rods (magnified 4:1).

Прямоточный регулирующий клапан содержит внешний 1 и внутренний 2 корпусы, входной и выходной патрубки 3 и 4 с фланцами 5 и 6 соответственно, размещенную в выходном патрубке 4 расширительную втулку 7, реечный привод 8, делитель потока, представляющий собой коаксиально расположенные цилиндры 9 и 10 с отверстиями 11 и 12, размещенными кругами, соосно перфорированным цилиндрам 9 и 10 установлен запирающий орган. Запирающий орган выполнен в виде стержней 13, установленных кольцевым массивом в пространстве между коаксиально расположенными цилиндрами 9 и 10, причем со стороны выходного патрубка 4 к концам стержней 13 присоединена, контактирующая внешней поверхностью с расширительной втулки 7, цилиндрическая распорка 14, имеющая цилиндро-коническое отверстие 15 в центральной части. Со стороны внутреннего корпуса 2 концы стержней 13 соединены с кольцом 16. Поперечное сечение стержней 13 представляет собой фигуру, с двух противоположных сторон ограниченную параллельными прямыми, а с двух других дугами окружностей. Радиусы вышеописанных дуг окружностей равны радиусам перфорированных цилиндров 9 и 10, что обеспечивает контакт стержней 13 с перфорированными цилиндрами 9 и 10.The direct-flow control valve includes an outer 1 and an inner 2 body, inlet and outlet pipes 3 and 4 with flanges 5 and 6, respectively, an expansion sleeve 7 located in the outlet pipe 4, a rack drive 8, a flow divider, which is a coaxially located cylinders 9 and 10 with holes 11 and 12, placed in circles, coaxially perforated cylinders 9 and 10, a locking body is installed. The locking body is made in the form of rods 13 installed by an annular array in the space between coaxially located cylinders 9 and 10, and from the side of the outlet pipe 4 to the ends of the rods 13 is attached, contacting the outer surface with the expansion sleeve 7, a cylindrical spacer 14 having a cylindrical-conical hole 15 in the central part. On the side of the inner body 2, the ends of the rods 13 are connected to the ring 16. The cross section of the rods 13 is a figure bounded on two opposite sides by parallel straight lines, and on the other two by arcs of circles. The radii of the arcs of circles described above are equal to the radii of the perforated cylinders 9 and 10, which ensures the contact of the rods 13 with the perforated cylinders 9 and 10.

Прямоточный регулирующий клапан работает следующим образом.The direct flow control valve works as follows.

В полностью открытом положении жидкость поступает внутрь клапана через входной патрубок 3, обтекает внутренний корпус 2, проходит через отверстия 11 и 12 в делителе потока, представляющем собой коаксиально расположенные перфорированные цилиндры 9 и 10, и через цилиндро-коническое отверстие 15 в цилиндрической распорке 14, направляется в трубопровод. Делитель потока, представляющий собой коаксиально расположенные перфорированные цилиндры 9 и 10, повернут таким образом, что все отверстия 11 и 12 открыты. В этом положении стержни 13, установленные кольцевым массивом в пространстве между коаксиально расположенными перфорированными цилиндрами 9 и 10, не перекрывают отверстия 11 и 12.In the fully open position, the liquid enters the valve through the inlet pipe 3, flows around the inner body 2, passes through the holes 11 and 12 in the flow divider, which is a coaxial perforated cylinders 9 and 10, and through the cylindrical-conical hole 15 in the cylindrical spacer 14, is sent to the pipeline. The flow divider, which is a coaxially arranged perforated cylinders 9 and 10, is rotated so that all holes 11 and 12 are open. In this position, the rods 13, installed in an annular array in the space between the coaxially located perforated cylinders 9 and 10, do not overlap the holes 11 and 12.

В закрытом положении делитель потока, представляющий собой коаксиально расположенные перфорированные цилиндры 9 и 10, повернут таким образом, что все отверстия 11 и 12 закрыты. В этом положении стержни 13, установленные кольцевым массивом в пространстве между коаксиально расположенными перфорированными цилиндрами 9 и 10, перекрывают отверстия 11 и 12.In the closed position, the flow divider, which is a coaxial perforated cylinders 9 and 10, is rotated so that all holes 11 and 12 are closed. In this position, the rods 13, installed in an annular array in the space between the coaxially located perforated cylinders 9 and 10, cover the holes 11 and 12.

Открытие клапана осуществляется путем поворота реечным приводом 8 делителя потока, представляющего собой коаксиально расположенные перфорированные цилиндры 9 и 10. В процессе поворота отверстия 11 и 12 открываются и жидкость начинает проходить через клапан. Регулирование расхода происходит путем изменения степени закрытия отверстий 11 и 12.The valve is opened by turning the rack drive 8 of the flow divider, which is a coaxially located perforated cylinders 9 and 10. In the process of turning, the holes 11 and 12 open and the liquid begins to flow through the valve. Flow control occurs by changing the degree of closure of holes 11 and 12.

Благодаря тому, что запирающий орган выполнен в виде стержней 13, установленных кольцевым массивом в пространстве между коаксиально расположенными перфорированные цилиндрами 9 и 10, обеспечивается одновременное открытие (закрытие) всех отверстий 11 и 12. То есть в процессе регулирования жидкость проходит через все отверстия 11 и 12. Это исключает резкую смену направления потоков при регулировании расхода, способствует формированию более плавного перепада давления, особенно на начальных фазах открытия клапана, когда скорости потоков велики, а давление низкое, что практически полностью предотвращает возникновение кавитации.Due to the fact that the locking body is made in the form of rods 13 installed in an annular array in the space between coaxially located perforated cylinders 9 and 10, simultaneous opening (closing) of all holes 11 and 12 is ensured. That is, in the process of regulation, the liquid passes through all holes 11 and 12. This eliminates a sharp change in flow direction during flow control, contributes to the formation of a smoother pressure drop, especially in the initial phases of valve opening, when flow rates are high and pressure is low, which almost completely prevents cavitation.

За счет того, что со стороны выходного патрубка 4 к концам стержней 13 присоединена, контактирующая внешней поверхностью с расширительной втулки 7, цилиндрическая распорка 14, имеющая цилиндро-коническое отверстие 15 в центральной части, на выходе из клапана, в зоне выходного патрубка 4, обеспечивается плавное увеличение проходного сечения, что способствует сглаживанию перепада давлений и также обеспечивает снижение кавитации. Цилиндрическая распорка 14 также предотвращает утечки жидкости в закрытом положении клапана.Due to the fact that from the side of the outlet pipe 4 to the ends of the rods 13 is attached, contacting the outer surface with the expansion sleeve 7, a cylindrical spacer 14, having a cylindrical-conical hole 15 in the central part, at the outlet of the valve, in the area of the outlet pipe 4, is provided a smooth increase in the flow area, which helps to smooth out the pressure drop and also provides a decrease in cavitation. Cylindrical spacer 14 also prevents leakage of liquid in the closed position of the valve.

Для предотвращения утечек в закрытом положении, со стороны внутреннего корпуса 2 концы стержней 13 соединены с кольцом 16, которое также разъединяет полости между стержнями 13, что предотвращает образование внутренних течений и обеспечивает снижение интенсивности кавитации.To prevent leaks in the closed position, on the side of the inner body 2, the ends of the rods 13 are connected to the ring 16, which also separates the cavities between the rods 13, which prevents the formation of internal flows and reduces the intensity of cavitation.

Благодаря тому, что поперечное сечение стержней 13 представляет собой фигуру, с двух противоположных сторон ограниченную параллельными прямыми, а с двух других дугами окружностей обеспечивается плотное прилегание криволинейных поверхностей стержней 13 к поверхностям перфорированных цилиндров 9 и 10. Это позволяет обеспечить герметичность клапана в закрытом положении и осуществлять поворот делителя потока при котором криволинейные поверхности стержней 13 находятся в постоянном контакте с поверхностями перфорированных цилиндров 9 и 10.Due to the fact that the cross section of the rods 13 is a figure bounded on two opposite sides by parallel straight lines, and on the other two arcs of circles, the curved surfaces of the rods 13 are tightly attached to the surfaces of the perforated cylinders 9 and 10. This makes it possible to ensure the tightness of the valve in the closed position and rotate the flow divider in which the curved surfaces of the rods 13 are in constant contact with the surfaces of the perforated cylinders 9 and 10.

Предлагаемый прямоточный регулирующий клапан обеспечивает надежную работу, предотвращает кавитационные эффекты и надежно герметизируется в закрытом положении.The proposed direct flow control valve provides reliable operation, prevents cavitation effects and is reliably sealed in the closed position.

Claims

A direct-flow control valve, comprising an outer and an inner body, inlet and outlet pipes with flanges, respectively, an expansion sleeve located in the outlet pipe, a rack drive, a flow divider, which is a coaxially arranged perforated cylinders with holes arranged in circles, a locking body is installed coaxially to the perforated cylinders, characterized in that the locking body is made in the form of rods installed by an annular array in the space between the coaxially located cylinders, and from the side of the outlet branch pipe to the ends of the rods is attached a cylindrical spacer contacting the outer surface with the expansion sleeve, having a cylindrical hole in the central part, and from the side of the inner body, the ends of the rods are connected to the ring, the cross section of the rods is a figure, on two opposite sides bounded by parallel straight lines, and on the other two - by arcs of circles.