FR1450457A

FR1450457A - Fluid flow control valve

Info

Publication number: FR1450457A
Application number: FR7346A
Authority: FR
Original assignee: INSINOORITOIMISTO ENGINEERINGB
Current assignee: INSINOORITOIMISTO ENGINEERINGB
Priority date: 1964-02-28
Filing date: 1965-02-27
Publication date: 1966-08-26
Also published as: GB1003462A

Abstract

1,003,462. Valves. INSINOORITOIMISTO-ENGINEERING BUREAU, R. T. HUKKI. Feb. 28, 1964, No. 8425/64. Heading F2V. A valve comprises a pack of centred, superimposed washershaped rings 23 ... 36 of rubber of varying hardness so arranged that the ring of least hardness is placed where the throat of the valve opening is situated while the hardest rings are placed farthest away, and means to adjust the valve opening by the application of axial pressure. The means consists of a socket 40 having handles 41 and a screwthreaded connection with a stationary seat 37, the rings being compressed between a metal ring 46 and a flange 45 mounted above a bearing 42. Pressure within the pack is kept constant by thin metal washers 47 while scales 48, 49 and a pointer 50 indicate the position of the socket 40. The opening formed by the rings may be Venturi-shaped or conical.

Description

Vanne de commande d'écoulement de fluides. La présente invention concerne une vanne de commande d'écoulement de fluides. La soupape convient en particulier pour commander l'écou. lement de boues abrasives et corrosives. Elle a trait plus particulièrement à une disposition permettant d'obtenir une soupape de précision centrale, ronde, lisse et commodément réglable pour de telles applications. Fluid flow control valve. The present invention relates to a fluid flow control valve. The valve is particularly suitable for controlling the nut. removal of abrasive and corrosive sludge. It relates more particularly to an arrangement for obtaining a central, round, smooth and conveniently adjustable precision valve for such applications.

Le caoutchouc est la matière classiquement utilisée dans des soupapes de différentes concep tions destinées à la commande de l'écoulement des boues abrasives et corrosives. On connaît déjà des soupapes en caoutchouc comportant une ouverture centrale, ronde, lisse et réglable. Elles comportent: a. Une soupape constituée d'un bloc cylin. drique de caoutchouc pourvu d'un trou central de différents profils; le réglage de la soupape est fonction de la pression axiale ou latérale exercée sur le bloc de caoutchouc; b. Un opercule de type annulaire, réglé de façon similaire; c. Un tube en caoutchouc moulé engagé dans un carter métallique. Le réglage de soupape est effectué par une pression latérale, classique ment circonférentielle, appliquée par l'inter médiaire d'un organe hydraulique ou pneuma. tique entre le tube en caoutchouc et le carter plein qui l'entoure. Rubber is the material conventionally used in valves of various designs for controlling the flow of abrasive and corrosive slurries. Rubber valves are already known having a central, round, smooth and adjustable opening. They include: a. A valve consisting of a cylinder block. rubber drique provided with a central hole of different profiles; the adjustment of the valve is a function of the axial or lateral pressure exerted on the rubber block; b. An annular-type cover, adjusted in a similar manner; vs. A molded rubber tube engaged in a metal housing. The valve adjustment is effected by lateral pressure, conventionally circumferential, applied through the intermediary of a hydraulic or pneumatic member. tick between the rubber tube and the surrounding solid housing.

L'invention. a notamment pour objet une sou pape de commande d'écoulement de fluide, caractérisée par un groupe d'anneaux en caout chouc de duretés différentes, en forme de ron. delles superposées et centrées, les anneaux étant agencés de manière que l'anneau de la qualité la plus tendre soit placé dans la zone de la soupape où le diamètre intérieur de la section de passage est le plus réduit tandis que les autres anneaux du groupe sont disposés de manière que la dureté du caoutchouc consti tuant les anneaux augmente graduellement à mesure que le diamètre de la section de passage augmente. Suivant un mode de réalisation, la soupape comprend un moyen pour empêcher la dilata tion du groupe d'anneaux vers l'extérieur ainsi qu'un moyen pour régler l'ouverture de la vanne par application d'une pression axiale. The invention. The subject of the invention is in particular a valve for controlling the flow of fluid, characterized by a group of rubber rings of different hardnesses, in the shape of a ring. of them superimposed and centered, the rings being arranged so that the ring of the softest quality is placed in the zone of the valve where the internal diameter of the passage section is the smallest while the other rings of the group are arranged so that the hardness of the rubber constituting the rings gradually increases as the diameter of the passage section increases. According to one embodiment, the valve comprises means for preventing expansion of the group of rings outwardly as well as means for controlling the opening of the valve by application of axial pressure.

Dans cette description, les termes tendre et dur qui définissent le caoutchouc se rap portent à sa capacité de résistance à une modi fication de profil sous l'effet d'une pression. Dans une série d'essais de disques similaires sous une pression donnée, l'anneau de la qualité la plus dure présente la compressibilité mini male tandis que l'anneau de la qualité la plus tendre présente la compressibilité maximale. In this description, the terms soft and hard which define rubber refer to its capacity to resist a change in profile under the effect of pressure. In a series of tests of similar discs under a given pressure, the harder grade ring exhibits the minimum compressibility while the softer grade ring exhibits the maximum compressibility.

L'invention s'étend également aux caractéris tiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinai sons possibles. The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the accompanying drawings as well as to their possible combinations.

La description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: La figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'une forme de réalisation de l'invention mon. trant un rétrécissement du type Venturi; La figure 2 est une coupe longitudinale axiale d'une forme de réalisation de l'invention mon trant un rétrécissement conique; La figure 3 est une coupe longitudinale axiale d'une soupape du type Venturi et du carter qui l'entoure. The following description relates to the accompanying drawings showing an exemplary embodiment of the invention, in which drawings: FIG. 1 is an axial longitudinal section of an embodiment of the invention mon. Treating a Venturi type constriction; Figure 2 is an axial longitudinal section of an embodiment of the invention showing a conical narrowing; FIG. 3 is an axial longitudinal section of a valve of the Venturi type and of the casing which surrounds it.

En référence à la figure 1, une soupape du type Venturi constituée d'anneaux en caout chouc disposés suivant le principe de l'invention se compose d'anneaux extérieurs 1 et 7.1 qui sont constitués avec la qualité la plus dure de caoutchouc utilisée dans le groupe. Les paires consécutives d'anneaux en direction du centre (2 et 10, 3 et 9, 4 et 8, 5 et 7) sont constitués avec des qualités graduellement plus tendres de caoutchouc. Dans le cas représenté, l'anneau 6 est de la qualité la plus tendre utilisée. Les anneaux extérieurs 1 et Il présentent les plus grandes ouvertures, l'anneau 6 la plus petite ouverture et les autres anneaux des ouver tures intermédiaires. Le sens d'écoulement du fluide est indiqué par des flèches. Le diamètre de l'anneau d'entrée 1 est choisi de manière à être adapté à l'appareil ou au tuyau sur lequel la soupape doit être fixée de manière à per mettre une entrée correcte de la boue dans la soupape. Referring to Figure 1, a Venturi-type valve consisting of rubber rings arranged according to the principle of the invention is composed of outer rings 1 and 7.1 which are made with the hardest quality of rubber used in the process. group. The consecutive pairs of rings towards the center (2 and 10, 3 and 9, 4 and 8, 5 and 7) are made with gradually softer qualities of rubber. In the case shown, the ring 6 is of the softest quality used. The outer rings 1 and II have the largest openings, the ring 6 has the smallest opening and the other rings have intermediate openings. The direction of fluid flow is indicated by arrows. The diameter of the inlet ring 1 is chosen so as to be adapted to the device or to the pipe on which the valve is to be fixed so as to allow correct entry of the sludge into the valve.

Le nombre des anneaux de caoutchouc d'un groupe peut varier de deux à plusieurs anneaux, le nombre préférentiel étant compris entre 5 et 20. Les anneaux peuvent avoir des épaisseurs égales ou bien ils peuvent avoir des épaisseurs différentes, si on le désire. The number of rubber rings in a group can vary from two to more rings, the preferred number being between 5 and 20. The rings can have equal thicknesses or they can have different thicknesses, if desired.

T,e diamètre extérieur de chaque anneau d'un. groupe est le même. Dans un anneau en forme de rondelle non comprimée, l'ouverture est, soit cylindrique, soit conique, ou bien elle peut présenter des parois concaves. Le diamètre et le profil extérieur de l'ouverture de soupape sont choisis en fonction des conditions de travail. T, e outer diameter of each ring a. group is the same. In an uncompressed washer-shaped ring, the opening is either cylindrical or conical, or it may have concave walls. The diameter and the external profile of the valve opening are chosen according to the working conditions.

Sur la figure 2, les anneaux sont agencés de façon à former un groupe dans- lequel l'anneau d'entrée 12 est constitué de la qualité de caout chouc la plus dure tandis que l'anneau de sortie 22 présente la qualité la plus tendre. La qualité du caoutchouc devient graduellement plus tendre dans le sens d'écoulement. L'ouverture de sou pape diminue dans ledit sens d'écoulement. In Figure 2, the rings are arranged to form a group in which the inlet ring 12 is made of the hardest grade of rubber while the outlet ring 22 has the softer grade. . The quality of the rubber gradually becomes softer in the direction of flow. The opening of the valve decreases in said direction of flow.

II est évidemment possible de disposer autre ment les anneaux de caoutchouc. It is obviously possible to arrange the rubber rings differently.

La figure 3 représente une soupape du type Venturi constituée d'un groupe d'anneaux en caoutchouc en forme de rondelles 23 à 36, placés dans un carter se composant d'un siège fixe cylindrique et ouvert 37, pourvut d'une collerette 38. Le diamètre extérieur des anneaux 23 à 36 est tel que le groupe d'anneaux vient s "enga, mer étroitement dans le siège 37. La sur- face extérieure du siège 37 est pourvue d'un filetage mâle 39 correspondant à un filetage femelle prévu sur la surface intérieure de l'opercule 40 par lequel l'orifice de soupape est réglé. Lorsque l'opercule 40 est tourné à l'aide d'une poignée 41, il est déplacé vers le haut ou vers le bas par rapport au siège fixe 37. L'extré mité inférieure de la douille 40 est profilée comme le montre la figure 3 de façon à former un support pour le palier de butée 42 d'une construction appropriée. Le palier 4:2 exerce une poussée sur un anneau métallique en forme de rondelle 43. Le palier est protégé contre l'en crassement par un manchon en caoutchouc 44. qui est bloqué en position par une bride 45 engagée entre une bague métallique 43 et un anneau en caoutchouc 36. La compression exer cée sur le groupe d'anneaux est finalement trans mise à la partie supérieure du carter par une bague métallique 46 qui est placée entre le carter de soupape et la bride correspondante de l'appareil avec lequel la soupape est raccordée. La pression à l'intérieur du groupe d'anneaux est maintenue constante par des rondelles métal liques relativement minces 47 qui sont inter posées entre chaque anneau de caoutchouc. Figure 3 shows a valve of the Venturi type consisting of a group of rubber rings in the form of washers 23 to 36, placed in a casing consisting of a fixed cylindrical and open seat 37, provided with a collar 38. The outer diameter of the rings 23 to 36 is such that the group of rings fits tightly into the seat 37. The outer surface of the seat 37 is provided with a male thread 39 corresponding to a female thread provided. on the inner surface of the gate 40 by which the valve orifice is set. When the gate 40 is rotated by a handle 41, it is moved up or down relative to the seat fixed 37. The lower end of the sleeve 40 is contoured as shown in Figure 3 to form a support for the thrust bearing 42 of a suitable construction. The bearing 4: 2 exerts a thrust on a metal ring washer 43. The bearing is protected against the fouling by a rubber sleeve 44. which is locked in position by a flange 45 engaged between a metal ring 43 and a rubber ring 36. The compression exerted on the group of rings is finally transmitted to the upper part of the housing by a metal ring 46 which is placed between the valve housing and the corresponding flange of the device with which the valve is connected. The pressure within the group of rings is kept constant by relatively thin metal washers 47 which are interposed between each rubber ring.

La soupape à boues suivant l'invention peut être utilisée comme soupape de précision. La surface supérieure extérieure du siège 37 peut être pourvue d'une graduation 48, déterminée de manière qu'une division de la graduation corresponde par exemple à une rotation com plète de 3600 de l'opercule 40. Le bord extérieur de la bride 38 peut être pourvu d'une gradua tion en degrés 49. Une aiguille 50 fixée sur l'opercule 40 indique la position angulaire exacte de l'opercule 40. Avant d'être utilisée, la soupape est étalonnée en fonction de la position angulaire de l'opercule 40. Tout réglage de l'ou- verture de soupape peut être commodément effectué à la main. Le réglage peut être égale ment exécuté automatiquement par un dispo sitif mécanique. pneumatique, hydraulique ou autre. De tels dispositifs sont bien connus des spécialistes en la matière. The sludge valve according to the invention can be used as a precision valve. The outer upper surface of the seat 37 may be provided with a graduation 48, determined such that a division of the graduation corresponds, for example, to a full rotation of 3600 of the cover 40. The outer edge of the flange 38 may be provided with a graduation in degrees 49. A needle 50 attached to the cover 40 indicates the exact angular position of the cover 40. Before use, the valve is calibrated according to the angular position of the valve. gate 40. Any adjustment of the valve opening can be conveniently done by hand. The adjustment can also be carried out automatically by a mechanical device. pneumatic, hydraulic or other. Such devices are well known to those skilled in the art.

La soupape fonctionne de la manière suivante: La soupape représentée sur la figure 3 est reliée à l'appareil 51 par l'intermédiaire de boulons 52. L'opercule 40 est alors ramené dans une position initiale déterminée, puis une com pression est exercée à l'intérieur du groupe d'anneaux de manière à obtenir l'orifice de soupape désiré. Une dilatation latérale des disques en caoutchouc vers l'extérieur est empê. ehée par la paroi du siège 37. L'ouverture est diminuée par rotation de l'opercule 40 vers le haut tandis que la compression est augmentée. L'ouverture est augmentée en faisant tourner l'opereule 40 vers le bas. Le changement de l'ouverture de soupape est le résultat d'une variation de la compression du groupe d'an neaux en caoutchouc dans un s=_;èse où il ne peut pas se produire de dilatation latérale. La disposition d'anneaux en caoutchouc de duretés variables constitue un excellent moyen pour conserver le profil d'origine de la soupape, par exemple la forme du Venturi, l'orifice restant centré, circulaire-et pratiquement lisse. La sou pape peut être complètement fermée en exerçant une compression suffisante. Après fermeture, la soupape est facilement ouverte à une section de passage désirée qui est lue sur les graduations prévues sur le carter de soupape. The valve operates as follows: The valve shown in Figure 3 is connected to the device 51 by means of bolts 52. The cap 40 is then returned to a determined initial position, then a pressure is exerted at inside the group of rings to obtain the desired valve orifice. Lateral expansion of the rubber discs outward is prevented. ehée by the wall of the seat 37. The opening is reduced by rotating the cover 40 upwards while the compression is increased. The opening is increased by rotating the operable 40 downwards. The change in valve opening is the result of varying the compression of the group of rubber rings in a s = _; esis where lateral expansion cannot occur. The arrangement of rubber rings of varying hardness is an excellent way to maintain the original valve profile, such as the Venturi shape, with the orifice remaining centered, circular - and virtually smooth. The valve can be completely closed by exerting sufficient compression. After closing, the valve is easily opened to a desired passage section which is read on the graduations provided on the valve housing.

II est bien connu qu'un étranglement du type Venturi permet de doser quantitativement le débit d'écoulement d'un fluide. La soupape sui vant l'invention, lorsqu'elle est équipée d'or- ganna appropriés de mesures de pression petit aussi être utilisée pour de telles mesures. La soupape peut même être construite essentielle- ment dans ce but. Du fait que la section de passage du Venturi est réglable la même sou pape peut être utilisée pour déterminer des débits d'écoulement variant dans des limites assez larges. Les détails du processus général sont bien connus des spécialistes en la matière. It is well known that a restriction of the Venturi type makes it possible to quantitatively measure the flow rate of a fluid. The valve according to the invention, when equipped with the appropriate small pressure measuring device, can also be used for such measurements. The valve can even be constructed essentially for this purpose. Since the passage section of the Venturi is adjustable, the same valve can be used to determine flow rates varying within fairly wide limits. The details of the general process are well known to those skilled in the art.

La paroi délimitant l'ouverture de la soupape décrite plus haut peut également être revêtue d'un manchon de caoutchouc continu et séparé ou bien d'une autre matière résistant à l'usure. Un tel manchon peut être fabriqué d'une seule pièce. Il se compose essentiellement d'une colle rette qui, sur la figure 3, serait placée entre les anneaux 23 et 46 (le manchon n'est pas repré senté) ainsi que d'un tube longitudinal corres pondant au profil hors tout de l'ouverture. L'usure du groupe d'anneaux en caoutchouc est pratiquement éliminée du fait qu'elle est trans férée sur le manchon. Avec cette conception, la paroi de l'orifice est toujours extrêmement lisse. The wall delimiting the opening of the valve described above may also be lined with a continuous and separate rubber sleeve or other wear resistant material. Such a sleeve can be made in one piece. It essentially consists of a glue rette which, in Figure 3, would be placed between the rings 23 and 46 (the sleeve is not shown) as well as a longitudinal tube corresponding to the overall profile of the opening. Wear of the rubber ring group is practically eliminated as it is transferred to the sleeve. With this design, the wall of the orifice is still extremely smooth.

Les principaux avantages de la soupape décrite sont: 1 Construction extrêmement simple qui peut être commodément normalisée pour différentes applications; 2 Réglage précis, simple et graduel à n'im porte quelle valeur désirée à l'intérieur de limites assez larges; 3 Le profil de l'ouverture formée par le groupe d'anneaux en caoutchouc peut être com modément modifié en choisissant de façon appropriée les anneaux en caoutchouc; 4 Fonctionnement sûr et exempt d'incidents; 5 Après usure, le remplacement peut être limité aux anneaux qui ont été usés. The main advantages of the described valve are: 1 Extremely simple construction which can be conveniently standardized for different applications; 2 Precise, simple and gradual adjustment to any desired value within fairly wide limits; 3 The profile of the opening formed by the group of rubber rings can be moderately changed by suitably selecting the rubber rings; 4 Safe and trouble-free operation; 5 After wear, replacement may be limited to rings that have been worn.

La figure 3 montre une application de la soupape à boues dans un circuit ouvert dans lequel elle contrôle le débit d'appareils tels que des hydro-cyclones, des trieurs coniques, des épaississeurs. Figure 3 shows an application of the sludge valve in an open circuit in which it controls the flow of devices such as hydro-cyclones, conical sorters, thickeners.

La soupape à boues peut être également agencée de manière à être branchée dans un circuit fermé tel qu'un système de tuvauterie fermé. Dans ce cas, un joint de dilatation doit être incorporé à la structure de manière à per mettre une contraction et une dilatation du groupe d'anneaux en caoutchouc. The sludge valve can also be arranged to be plugged into a closed circuit such as a closed piping system. In this case, an expansion joint must be incorporated into the structure so as to allow contraction and expansion of the group of rubber rings.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown above, from which other variants can be provided, without thereby departing from the scope of the invention.

Claims

<B> SUMMARY </B> The invention extends in particular to the following characteristics and to their possible combinations.

1 Fluid flow control valve characterized by a group of rubber rings of different hardness, in the form of superimposed and centered washers, the rings being arranged so that the ring of the softest quality is placed in the zone of the valve where the internal diameter of the passage section is the smallest, while the other rings of the group are arranged so that the hardness of the rubber consti. killing rings gradually increases as the diameter of the passage section increases.

2 The valve comprises a device for preventing expansion of the group of rings outward and a device for adjusting the valve opening by application of axial pressure.

3 The washer-shaped rubber rings form a Venturi-type constriction, with the softer rubber ring placed in the center of the group.

4 The washer-shaped rubber rings form a conical constriction with the softer rubber ring placed on the outside in the area of the discharge end of the valve.

5 The opening in the uncompressed rubber washers is: a. Cylindrical; b. Conical; vs. With concave walls.

6 Metal rings in the shape of ron delles are placed between the rubber rings, the metal rings being much thinner than the rubber rings and their inner diameter being much larger than that of the rubber rings.

7 The group of rubber rings is placed in a metal casing on which axial compression is exerted by a manual device.

8 The group of rubber rings is placed in a metal casing on which axial compression is exerted by an automatic device.

9 The valve housing is provided with a Graduation indicating the setting value of the valve opening.