RU2036506C1

RU2036506C1 - Actuator valve

Info

Publication number: RU2036506C1
Application number: RU93016211A
Authority: RU
Inventors: Э.С. Голев; Л.А. Павлович; Р.К. Шидловский; С.Л. Александров; В.А. Матвеева
Original assignee: Поволжский авиационный научно-технологический центр
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: fixtures. SUBSTANCE: actuator valve has cylindrical case inside which external bushing and internal bushing are fixed; internal bushing is mounted for rotation. Profiled windows are in walls of the bushings. The case and external bushing form annular cavity for supplying working medium to profiled windows. Internal bushing is made in form of a piston and connected with drive rod. Bottom of the piston forms together with the case above-piston and under-piston cavities; there are overflow holes between the cavities. Air-tight strap is mounted from outside the case at the side being opposite to inlet pipe. The strap forms pocket which communicates with above-piston and under-piston cavities through the holes made in wall of the case and through holes in the strap - with outlet pipe, which is aligned with inlet pipe. Annular supply cavity has variable width. For the purpose, external bushing is mounted with eccentricity relatively the axis of the case at the direction to the strap. EFFECT: improved precision; improved reliability of operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области арматуростроения, а именно к регулирующим клапанам золотникового типа с профилированным окном, и может быть использовано в энергетическом и нефтеперерабатывающем машиностроении. The invention relates to the field of valve engineering, and in particular to spool-type control valves with a profiled window, and can be used in power and oil refining engineering.

Известны регулирующие клапаны золотникового типа с проходным расположением входного и выходного патрубков, содержащие фасонный литой корпус, в котором закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенке которых выполнены профилированные окна между входным и выходным патрубками, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом подпоршневую и надпоршневую полости, сообщенные с выходным патрубком [1]
Недостатками известных регулирующих клапанов являются большие габаритные размеры, металлоемкость и вес, что обусловлено технологическим процессом изготовления литого корпуса.Known are spool-type control valves with an inlet and outlet nozzle through passage, comprising a molded molded case in which the outer sleeve is fixed and rotatable in the last inner sleeve, in the wall of which profiled windows are made between the inlet and outlet nozzles, the inner sleeve is made in the form a hollow piston equipped with axial movement limiters relative to the outer sleeve and connected to a drive rod withdrawn by means of a movable seal through the cover to the outside of the housing, and the piston bottom forms a subpiston and nadporshneny cavity with the housing, in communication with the outlet pipe [1]
The disadvantages of the known control valves are large overall dimensions, metal consumption and weight, which is due to the manufacturing process of the cast body.

Известны также регулирующие клапаны с угловым расположением входного и выходного патрубков, содержащие цилиндрический сварной корпус, в котором при помощи промежуточных колец закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенке которых друг против друга выполнены по два фасонных окна между входным и выходным патрубками, причем корпус, промежуточные кольца и наружная втулка образуют кольцевую полость подвода рабочей среды к фасонным окнам наружной втулки, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия [2]
Недостатками указанных регулирующих клапанов являются:
невозможность использования или недопустимые габаритные размеры в конструкциях, требующих проходного расположения входного и выходного патрубков корпуса;
большое гидравлическое сопротивление и низкая долговечность клапана при проходном расположении входного и выходного патрубков за счет значительной неравномерности эпюры скоростей движения и большого количества застойных зон рабочей среды в гидравлическом тракте клапана, что снижает коррозионную стойкость конструктивных элементов [Сосуды и трубопроводы высокого давления. Справочник. М. Машиностроение, 1990, с.221]
Целью изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления и повышение долговечности при сохранении минимальных габаритных размеров клапана за счет выравнивания скорости движения и уменьшения застойных зон рабочей среды в гидравлическом тракте при проходном расположении входного и выходного патрубков клапана.Also known are control valves with an angular arrangement of the inlet and outlet nozzles, containing a cylindrical welded body, in which an outer sleeve is fixed using intermediate rings and rotated in the latter by an inner sleeve, in the wall of which two shaped windows are made against each other between the input and outlet pipes, the housing, the intermediate rings and the outer sleeve forming an annular cavity for supplying a working medium to the shaped windows of the outer sleeve, the inner sleeve is made in in the form of a hollow piston equipped with axial displacement limiters relative to the outer sleeve and connected to the drive rod, brought out by means of a movable seal through the cover to the outside of the housing, and the piston bottom forms a piston and a piston cavity with a housing and has overflow discharge openings between them [2]
The disadvantages of these control valves are:
impossibility of use or inadmissible overall dimensions in structures requiring a passage arrangement of the inlet and outlet nozzles of the housing;
high hydraulic resistance and low valve durability in the passage arrangement of the inlet and outlet nozzles due to the significant unevenness of the diagram of movement speeds and a large number of stagnant zones of the working medium in the hydraulic path of the valve, which reduces the corrosion resistance of the structural elements [Pressure vessels and pipelines. Directory. M. Engineering, 1990, p.221]
The aim of the invention is to reduce hydraulic resistance and increase durability while maintaining the minimum overall dimensions of the valve by equalizing the speed of movement and reducing stagnant zones of the working medium in the hydraulic path with the passage location of the valve inlet and outlet pipes.

Указанная цель достигается тем, что регулирующий клапан содержит цилиндрический корпус, в котором при помощи промежуточных колец закреплена наружная втулка и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка, в стенке которых друг против друга выполнены по два фасонных окна между входным и выходным патрубками, причем корпус, промежуточные кольца и наружная втулка образуют кольцевую полость подвода рабочей среды к фасонным окнам наружной втулки, внутренняя втулка выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки и соединенного с приводным штоком, выведенным при помощи подвижного уплотнения через крышку наружу корпуса, а днище поршня образует с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия, кроме того, со стороны, противоположной входному патрубку, снаружи корпуса установлена герметичная накладка в виде части цилиндра, образующая с цилиндрической поверхностью корпуса герметичный карман, сообщенный с одной стороны через отверстия в стенке корпуса с надпоршневой и подпоршневой полостями внутренней втулки, а с другой стороны через отверстие в накладке с выходным патрубком, размещенным соосно с входным патрубком, причем фасонные окна наружной втулки расположены вдоль оси от входного к выходному патрубку, а кольцевая полость подвода рабочей среды выполнена переменной ширины, для чего наружная втулка установлена в промежуточных кольцах с эксцентриситетом относительно оси цилиндрического корпуса в направлении к накладке. This goal is achieved by the fact that the control valve comprises a cylindrical body, in which, with the help of intermediate rings, the outer sleeve is fixed and rotatable in the latter, the inner sleeve is located, in the wall of which two shaped windows are made against each other between the inlet and outlet pipes, the case , the intermediate rings and the outer sleeve form an annular cavity for supplying a working medium to the shaped windows of the outer sleeve, the inner sleeve is made in the form of a hollow piston, equipped with restrictions with axial displacement axes relative to the outer sleeve and connected to the drive rod, which is removed by means of a movable seal through the cover to the outside of the housing, and the piston bottom forms a piston and a piston cavity with a housing and has bypass discharge openings between them, in addition, from the side opposite to the inlet pipe, outside the casing there is a sealed overlay in the form of a cylinder part, forming a sealed pocket with a cylindrical surface of the casing, communicated on one side through openings in the wall a housing casing with a supra-piston and sub-piston cavities of the inner sleeve, and on the other hand, through a hole in the plate with an outlet pipe coaxially with the inlet pipe, the shaped windows of the outer sleeve being located along the axis from the inlet to the outlet pipe, and the annular cavity for supplying the working medium is made variable width, for which the outer sleeve is installed in the intermediate rings with eccentricity relative to the axis of the cylindrical body in the direction of the plate.

На фиг. 1 представлен регулирующий клапан в закрытом положении, разрез; на фиг. 2 то же, сечение по А-А на фиг.1, показывающее смещение наружной и внутренней втулок с фасонными окнами относительно корпуса клапана. In FIG. 1 shows a control valve in the closed position, section; in FIG. 2 is the same, section along AA in FIG. 1, showing the displacement of the outer and inner bushings with shaped windows relative to the valve body.

Регулирующий клапан (фиг. 1,2) содержит цилиндрический корпус 1, в котором при помощи промежуточных колец 2 и 3 закреплена наружная втулка 4 и размещена с возможностью поворота в последней внутренняя втулка 5. В стенках втулок 4, 5 друг против друга выполнены по два фасонных окна 6 и 7 между входным 8 и выходным 9 патрубками, причем корпус 1, промежуточные кольца 2 и 3, наружная втулка 4 образуют кольцевую полость 10 подвода рабочей среды к фасонным окнам 6 наружной втулки 4, внутренняя втулка 5 выполнена в виде пустотелого поршня, снабженного ограничителями осевого перемещения относительно наружной втулки 4 в виде упругих колец 11 и 12 и соединенного с приводным штоком 13, выведенным при помощи подвижного уплотнения в виде резиновых колец 14 через крышку 15 наружу корпуса 1. Днище 16 поршня внутренней втулки 5 образует с корпусом 1 надпоршневую 17 и подпоршневую 18 полости и имеет между ними перепускные разгрузочные отверстия 19. Кроме того, со стороны, противоположной входному патрубку 8, снаружи корпуса 1 установлена герметичная накладка 20 в виде части цилиндра, образующая с цилиндрической поверхностью корпуса 1 герметичный карман 21, сообщенный с одной стороны через отверстия 22 в стенке корпуса 1 с надпоршневой 17 и подпоршневой 18 полостями внутренней втулки 5, а с другой стороны через отверстие 23 в накладке 20 с выходным патрубком 9, размещенным соосно с входным патрубком 8. Фасонные окна 6 наружной втулки 4 расположены вдоль оси от входного 8 к выходному 9 патрубку, а кольцевая полость 10 подвода рабочей среды выполнена переменной ширины, для чего наружная втулка 4 установлена в промежуточных кольцах 2 и 3 с эксцентриситетом "е" (фиг.2) относительно оси цилиндрического корпуса 1 в направлении к накладке 20. Корпус 1 имеет дно, например, в виде съемной крышки 24. The control valve (Fig. 1,2) contains a cylindrical body 1, in which, with the help of intermediate rings 2 and 3, the outer sleeve 4 is fixed and rotatable in the latter, the inner sleeve 5. In the walls of the bushings 4, 5 are made two against each other shaped windows 6 and 7 between the input 8 and output 9 nozzles, and the housing 1, the intermediate rings 2 and 3, the outer sleeve 4 form an annular cavity 10 for supplying a working medium to the shaped windows 6 of the outer sleeve 4, the inner sleeve 5 is made in the form of a hollow piston, equipped limiter axial displacement relative to the outer sleeve 4 in the form of elastic rings 11 and 12 and connected to the drive rod 13, withdrawn by means of a movable seal in the form of rubber rings 14 through the cover 15 to the outside of the housing 1. The piston bottom 16 of the inner sleeve 5 forms an over-piston 17 with the housing 1 and a piston 18 cavity and has bypass discharge openings 19 between them. In addition, from the side opposite to the inlet pipe 8, a sealed plate 20 is installed outside the housing 1 in the form of a cylinder part, forming from a cylindrical surface The housing 1 has an airtight pocket 21, communicated on the one hand through openings 22 in the wall of the housing 1 with the over-piston 17 and under-piston 18 cavities of the inner sleeve 5, and on the other hand, through the hole 23 in the overlay 20 with the outlet pipe 9 aligned with the inlet 8 Shaped windows 6 of the outer sleeve 4 are located along the axis from the inlet 8 to the outlet 9 pipe, and the annular cavity 10 for supplying a working medium is made of variable width, for which the outer sleeve 4 is installed in the intermediate rings 2 and 3 with an eccentricity "e" (figure 2 ) relates relative to the axis of the cylindrical body 1 in the direction of the plate 20. The housing 1 has a bottom, for example, in the form of a removable cover 24.

Работает регулирующий клапан следующим образом. The control valve operates as follows.

Рабочая среда под давлением подается через входной патрубок 8 и кольцевую полость 10 между корпусом 1 и промежуточными кольцами 2 и 3 к фасонным окнам 6 наружной втулки 4. От приводного штока 13 внутренняя втулка 5 поворачивается в положение, соответствующее заданному расходу рабочей среды, для чего фасонные окна 6 и 7 наружной 4 и внутренней 5 втулок образуют дросселирующий канал определенной величины. Далее поток рабочей среды попадает в подпоршневую полость 18 и через разгрузочные отверстия 19 в днище 16 поршня внутренней втулки 5 в надпоршневую 17 полость клапана, из которой через отверстия 22 в стенке корпуса 1 поступает в полость 21 и через отверстие 23 в накладке 20 подается в выходной патрубок 9. Поворотная часть клапана в основном разгружена от действия осевой силы за счет того, что надпоршневая 17 и подпоршневая 18 полости сообщены через разгрузочные отверстия 19. От осевых перемещений внутренняя втулка 5 со штоком 13 ограничена упругими кольцами 11 и 12, при этом остаточная осевая сила, обусловленная действием сил давления на площадь штока 13, воспринимается через внутреннюю втулку 5 упругим кольцом 12. Шток 13 герметизирован относительно крышки 15 при помощи подвижного уплотнения в виде двух резиновых колец 14, между которыми находится полость со смазкой. The pressure medium is supplied through the inlet pipe 8 and the annular cavity 10 between the housing 1 and the intermediate rings 2 and 3 to the shaped windows 6 of the outer sleeve 4. From the drive rod 13, the inner sleeve 5 is rotated to a position corresponding to a given flow rate of the working medium, for which the shaped windows 6 and 7 of the outer 4 and inner 5 bushings form a throttling channel of a certain size. Further, the flow of the working medium enters the under-piston cavity 18 and through the discharge holes 19 in the piston crown 16 of the inner sleeve 5 into the over-piston 17 cavity of the valve, from which through the openings 22 in the wall of the housing 1 enters the cavity 21 and through the hole 23 in the overlay 20 is fed to the outlet pipe 9. The rotary part of the valve is mainly unloaded from the action of axial force due to the fact that the over-piston 17 and under-piston cavities 18 are communicated through the discharge holes 19. From axial movements, the inner sleeve 5 with the stem 13 is bounded by elastic rings 11 and 12, while the residual axial force due to the action of pressure forces on the area of the rod 13 is perceived through the inner sleeve 5 by the elastic ring 12. The rod 13 is sealed against the cover 15 by means of a movable seal in the form of two rubber rings 14, between which there is a cavity with grease.

Выполнение накладки 20 позволяет при минимальных габаритных размерах цилиндрического корпуса 1 обеспечить постоянство скоростей потока рабочей среды в гидравлическом тракте как до фасонных окон 6 и 7 наружной 4 и внутренней 5 втулок, так и после прохождения их потоком рабочей среды, что обеспечивает оптимальные значения гидравлического сопротивления клапана. Разделение потока рабочей среды и подача ее в выходной патрубок 9 как через подпоршневую 18, так и через надпоршневую 17 полость позволяет оптимизировать габаритные размеры клапана по высоте. The execution of the lining 20 allows for the minimum overall dimensions of the cylindrical body 1 to ensure the constancy of the flow rates of the working fluid in the hydraulic path both to the shaped windows 6 and 7 of the outer 4 and inner 5 bushings, and after passing through the flow of the working fluid, which ensures optimal values of the hydraulic resistance of the valve . Separation of the flow of the working medium and its supply to the outlet pipe 9 both through the sub-piston 18 and through the over-piston cavity 17 allows optimizing the overall dimensions of the valve in height.

Установка наружной 4 и внутренней 5 втулок в промежуточных кольцах 2 и 3 с эксцентриситетом "е" относительно оси цилиндрического корпуса 1 в направлении к накладке 20 обеспечивает более равномерные скорости натекания рабочей среды из входного патрубка 8 в дросселирующие окна 6 наружной втулки 4, расположенные друг напротив друга и вдоль оси от входного 8 к выходному 9 патрубку регулирующего клапана. Это уменьшает количество застойных зон в гидравлическом тракте, приводящих к интенсивной коррозии, особенно в условиях агрессивной рабочей среды, и следовательно, повышает долговечность конструкции в целом. The installation of the outer 4 and inner 5 bushings in the intermediate rings 2 and 3 with an eccentricity "e" relative to the axis of the cylindrical body 1 in the direction of the plate 20 provides more uniform flow rates of the working medium from the inlet pipe 8 into the throttling windows 6 of the outer sleeve 4, located opposite each other other and along the axis from the inlet 8 to the outlet 9 of the control valve branch pipe. This reduces the number of stagnant zones in the hydraulic tract, leading to intense corrosion, especially in an aggressive working environment, and therefore increases the durability of the structure as a whole.

Возможные скопления загрязнений в полостях регулирующего клапана удаляются путем снятия крышки 24 корпуса 1. Possible accumulation of contaminants in the cavities of the control valve is removed by removing the cover 24 of the housing 1.

Такое выполнение регулирующего клапана при оптимальных габаритных размерах и весе позволяет обеспечить минимальные потери давления в гидравлическом тракте, а также повысить долговечность устройства. This embodiment of the control valve with optimal overall dimensions and weight allows for minimal pressure loss in the hydraulic tract, as well as to increase the durability of the device.

Claims

CONTROL VALVE, comprising a cylindrical body, in which, with the help of intermediate rings, an outer sleeve is fixed and rotatable in the last inner sleeve, in the walls of which are two shaped windows between the inlet and outlet nozzles, the case, the intermediate rings and the outer the sleeve forms an annular cavity for supplying the working medium to the shaped windows of the outer sleeve, the inner sleeve is made in the form of a hollow piston equipped with axial movement stops of the outer sleeve and connected to the drive rod, brought out by means of a movable seal through the cover to the outside of the housing, and the piston bottom forms a piston and a piston cavity with a housing and has bypass discharge openings between them, characterized in that from the side opposite the inlet pipe outside the housing a sealed overlay is installed in the form of a cylinder part, forming a sealed pocket with a cylindrical surface of the body, connected on one side by holes in the body wall with a nadporshne and the piston cavities of the inner sleeve, and on the other hand, a hole in the plate with the outlet pipe, arranged coaxially with the inlet pipe, and the shaped windows of the outer sleeve are located along the axis from the inlet to the outlet pipe, and the annular cavity for supplying the working medium is made of variable width, for which the outer sleeve is mounted in intermediate rings with an eccentricity relative to the axis of the cylindrical body in the direction of the plate.