HUT63236A

HUT63236A - Throttle

Info

Publication number: HUT63236A
Application number: HU906770A
Authority: HU
Inventors: Max Kueffer
Original assignee: Keystone Int
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1993-07-28
Also published as: EP0477299A4; EP0477299A1; AU640678B2; JPH05502283A; CN1023343C; AU6160690A; HU906770D0; CN1048093A; FI915872A0; BR9007442A; WO1990015944A2; ES2025391A6; CA2016800A1; WO1990015944A3; KR920701729A

Description

A találmány tárgya fojtószelep a szelepfelületek károsodását megelőző belső kialakítással. A találmány szerinti fojtószelepek, szabályozószelepek elsősorban olyan alkalmazási területeken alkalmazhatók előnyösen, ahol a szállított folyadékok hirtelen elgőzölgéséből és az ennek nyomán fellépő gőzbuborék-hatásból eredő eróziós és kavitációs folyamatok megelőzésének fokozott jelentősége van.The present invention relates to a throttle valve with an internal design that prevents damage to the valve surfaces. The throttle valves and control valves of the present invention are particularly useful in applications where the prevention of erosion and cavitation processes due to the sudden evaporation of the transported liquids and the consequent vapor bubble action is of particular importance.

A vegyipar, az olajipar és a felhasználóipar területén széles körben alkalmaznak fojtószelepeket, szabályozószelepeket, nagy nyomásesésű helyeken, így például folyamatos kifúvatásos mintavételnél, nagynyomású áramoltatásnál, turbina kivezetőcsatornákban és kazánok tápszivattyú kerülővezeték felszabadításához. Számos alkalmazási területen nehéz üzemviszonyok és kritikus szervízkörülmények között működő szabályozószelepekre van szükség. A szelepeket károsító hatások üzem közben nem folyamatosak, általában tranziens működés során lépnek fel, naponta vagy hetente néhány alkalommal. Ilyen jellegű terheléssel kell számolni például nagynyomású és kisnyomású nyomásmentesítő szelepeknél, utánmelegítő és újramelegítő szelepeknél, túlhevítő ürítőszelepeknél, gőzturbinák szelepeinél, főelzáró és fojtószelepeknél, átfúvatószelepeknél stb.Throttle valves, control valves are widely used in the chemical, oil, and consumer industries in high pressure drop areas, such as continuous blow-off sampling, high-pressure flow, turbine outlet ducts, and boiler feed by-passes. Many applications require control valves to operate under difficult operating conditions and critical service conditions. The damaging effects of valves are not continuous during operation, they usually occur during transient operation, daily or several times a week. Such loads are to be considered, for example, in high pressure and low pressure relief valves, reheating and reheating valves, superheating drain valves, steam turbine valves, main shut-off and throttle valves, etc.

A fojtószelepek létfontosságú részeiken az eróziós és kavitációs folyamatok, és adott esetben huzalhúzás miatt fokozott károsító hatásoknak vannak kitéve. Kavitáció alatt itt gőz-zárványok gyorsan áramló folyadékban történő hirtelen kialakulását és összeesését értjük. Az ilyen hatások okozta károsodások • · ·Throttle valves in their vital parts are subjected to increased damage due to erosion and cavitation processes and, where appropriate, wire drawing. By cavitation is meant the sudden formation and collapse of vapor inclusions in a rapidly flowing liquid. Damage caused by such effects • · ·

-3csökkentésére kialakított fojtószelepek egyik típusa sztellit szeleptányérral és erózióval szemben ellenálló anyagból készült köpenybevonattal ellátott hengeres szelepülékkel van megvalósítva. A szeleptányér és a szelepülék között átáramló folyadék kissé felgyorsulva érkezik a szeleptányér tompa végéhez. Ezen a ponton az áramlási keresztmetszet az áramlás centrikus tartományában megnő, és az áramlás magjában ennek következtében fellépő nyomásesés a hengeres szelepülékben, a szelepülék fala mentén folyamatosan áramló folyadékrétegen belül elgőzölgést eredményez .One type of throttle valves designed to reduce -3 is provided with a cylindrical valve seat provided with a stellate valve plate and a casing made of erosion-resistant material. The fluid flowing between the valve disk and the valve seat arrives at the blunt end of the valve disk slightly accelerated. At this point, the cross-section of the flow increases in the central region of the flow and consequently the pressure drop in the core of the flow results in vaporization of the fluidized bed inside the cylindrical valve seat.

Az ilyen fojtószelepekkel kapcsolatban gyakori probléma, hogy a szelepen belül létrejött nyomásesés a szelep kimenőnyílásán átáramló folyékony közeg elgőzölgését és kavitációját okozza. A kavitáció gyakran a fojtószelep felületeinek környezetében alakul ki, és károsítja ezeket a felületeket. A szeleptányér és szelepülék kialakítása miatt azt a szelepfelületet, amely a szeleptányér tompa végének környezetében fellépő kavitáció által károsító hatásnak van kitéve, kopásálló felületi bevonattal kell ellátni. Az ilyen felületbevonatok kialakítása azonban költséges lehet.A common problem with these throttle valves is that the pressure drop inside the valve causes the liquid medium flowing through the valve outlet to vaporize and cavitate. Cavitation often develops around the throttle surfaces and damages these surfaces. Due to the design of the valve disc and valve seat, the valve surface exposed to cavitation due to cavitation around the blunt end of the valve disc must be provided with a wear-resistant surface coating. However, such coatings can be expensive.

A találmánnyal célunk olyan fojtószelep kialakítása, amelynél a fent említett, az ismert megoldások esetében jelentkező károsító hatások ésszerű módon, alacsony ráfordítással kiküszöbölhetők, vagy mérsékelhetők.It is an object of the present invention to provide a throttle valve in which the above-mentioned adverse effects of the known solutions can be reasonably eliminated or mitigated at low cost.

A megoldandó feladat felismerésünk szerint olyan szelepkonstrukció kialakítása, ahol a folyadékáramlás a szelep belse-4jében, különösen azokon a helyeken, ahol elgőzölgés és kavitáció jelentkezhet, a szelep belső felületeitől a szelep belseje felé van irányítva, így a fellépő, egyébként károsító hatások a belső szelepfelületeket kevésbé érintik.It is recognized that the problem to be solved is to provide a valve structure where the flow of fluid within the valve, particularly where vaporization and cavitation may occur, is directed from the inside surfaces of the valve toward the inside of the valve, thereby causing otherwise damaging effects on the inner valve surfaces. less affected.

További célkitűzésünk olyan fojtószelep kialakítása, amely a folyékony közeg áramlását egy kisebb áramlási keresztmetszetű tartományban felgyorsítva úgy vezeti egy nagyobb áramlási keresztmetszetű tartományba, hogy ott a fellépő elgőzölgés és kavitációs jelenségek a szelepfelületektől meghatározott távolságban távközei lépnek fel.It is a further object of the present invention to provide a throttle valve which, by accelerating the flow of a liquid medium within a region of smaller flow cross section, leads to a region of greater flow cross section such that vapor and cavitation phenomena occur at intervals.

A találmányi célkitűzéssel kapcsolatban további szempont, hogy a kialakítandó szelepkonstrukciónál csökkenjenek azok a szelepfelületek, amelyeket kopásálló - eróziós hatásokkal szemben ellenálló - rétegbevonattal kell ellátni.A further aspect of the present invention is to reduce the valve surfaces to be provided with a wear-resistant, erosion-resistant coating.

További lényeges szempont, hogy a kialakítandó fojtószelep különböző közegek, így gázok, folyadékok, víz-gőz keverékek, valamint folyékony közegből és koptató hatású szemcsés anyagokból (csiszolóanyagokból) álló iszapszerű közegek szállítására szolgáló rendszerekben egyaránt alkalmazható legyen, anélkül, hogy a szelepülék és záróelem idő előtti kimaródásától vagy egyéb károsodásától kellene tartani.Another important aspect is that the throttle to be formed can be used in systems for transporting various media, such as gases, liquids, water-vapor mixtures, and sludge-like media consisting of liquid media and abrasive particles, without the valve seat and closure time. should be avoided.

A találmánnyal kapcsolatban még egy lényeges szempont, hogy a kialakítandó fojtószelep képes legyen elviselni folyadékok, szuszpenziók és kétfázisú áramlások kavitációs és nyomáscsökkenéssel lejátszódó elgőzölgéses jelenségeit.Another important aspect of the invention is that the throttle to be formed is able to withstand the cavitation and depression evaporation phenomena of liquids, suspensions and biphasic flows.

-5A kitűzött feladat megoldására olyan fojtószelepet alakítottunk ki, amelynek folyadékbevezető nyílással és kúpszerűen szélesedő kivezetőnyílással rendelkező szelepháza, mozgatható záróelem befogadására alkalmas szelepcsatornája, a szelepházban a folyadékbevezető nyílás és a kivezetőnyílás közötti helyzetű gyűrűs tömítőeszköze, és a folyadékbevezető nyílás és a kivezetőnyílás közötti folyadékáramlást helyzetétől függően engedő vagy lezáró mozgatható záróeleme van, ahol a mozgatható záróelemnek - a találmány szerint - a folyadékáramlást a kivezetőnyílás középvonala felé terelő kialakítású,a kivezetőnyílás középvonalához viszonyítva a folyadékáramlás irányában csökkenő görbületi szöggel (kanyarszöggel) rendelkező metszeti profillal kialakított külső zárófelületű orrésze van. A találmány szerinti kialakításnakköszönhetően az áramoltatott folyadék elgőzölgése és kavitációja a kivezetőnyílás falaitól távközei játszódik le.In order to solve this problem, a throttle valve having a valve body having a fluid inlet and a conically widening outlet, a valve channel for receiving a movable closure, a fluid inlet and a fluid outlet in the valve body is provided. a movable closure having an outer orifice having a perpendicular to the center of the outlet, the movable closure having a cross-sectional profile (curvature) which deflects the flow of fluid towards the center line of the outlet. Due to the embodiment of the invention, the vaporization and cavitation of the flow fluid are spaced from the walls of the outlet.

A találmány szerinti fojtószelepnél a gyűrűs tömítőeszköznek előnyösen külső gyűrűs tagja és abba beültetett belső gyűrűs tagja van. Ez esetben a külső gyűrűs tag célszerűen hegesztéssel kapcsolódik a szelepházhoz.In the throttle valve according to the invention, the annular sealing device preferably has an outer annular member and an inner annular member implanted therein. In this case, the outer annular member is preferably welded to the valve body.

A találmány szerinti fojtószelep előnyös kiviteli alakjánál a záróelem orrészének külső zárófelülete az alábbi exponenciális egyenlet által meghatározott metszeti profillal van kialakítva:In a preferred embodiment of the throttle valve of the present invention, the outer closure surface of the nose portion of the closure member is formed by a sectional profile defined by the following exponential equation:

V - A = A + -------X (U-XjWU/ÍV-A) _{f ahol} V - A = A + ------- X (U-XjWU / VV-A) _{f where}

UWU/ (V-A) • · · ♦UWU / (V-A) • · · ♦

Y függő változó, a metszeti profil sugara az X helyen;Y is a dependent variable, the radius of the sectional profile at X;

X független változó, az orrész külső zárófelület kiválasztott pontjának forgástengelyirányú koordinátája;X is an independent variable, the axis of rotation of the selected point of the outer end face of the nose;

A = D/2, ahol D az orrész végződésének külső átmérője;A = D / 2, where D is the outer diameter of the nose end;

V = S x Ci, aholV = S x Ci where

S az orrész forgástengelye és a belső gyűrűs tag legkisebb átmérőjű belső kerülete közötti távolság, ésS is the distance between the axis of rotation of the nose and the smallest inner circumference of the inner annular member, and

Ci= 0,1 ... 5,0 , előre meghatározott konstans;Ci = 0.1 to 5.0, a predetermined constant;

U = S x C₂, aholU = S x C ₂ where

C₂= 0,5...5,0 , előre meghatározott konstans, ésC ₂ = 0.5 ... 5.0, a predetermined constant, and

W = C₂ = 0,1...2,0 , előre meghatározott konstans.W = C ₂ = 0.1 ... 2.0, a predetermined constant.

A záróelem a találmány szerint előnyösen erősen kopásálló palástréteggel van ellátva, amelynek anyaga például wolframvagy krómkarbid lehet.Preferably, the closure member is provided with a highly wear-resistant sheath layer, which material may be, for example, tungsten or chromium carbide.

A szelepfelületek károsodását megelőző belső kialakítású fojtószelep találmány szerinti további változatának folyadékbevezető nyílással, és arra lényegében merőleges középvonalú, a folyadékáramlás irányában kúpszerűen szélesedő belső oldalfalakkal kialakított kivezetőnyílással rendelkező szelepháza, a folyadékbevezető nyílás és a kivezetőnyílás között a szelepházban rögzített gyűrűs tömítőeszköze, a szelepházhoz csatlakozó, mozgatható záróelem fogadására alkalmas belső csatornával rendelkező csonkrésze, és a csonkrészben ágyazott mozgatható záróeleme van, ahol a mozgatható záróelemnek a gyűrűs tömítőeszközzel együttműködő kapcsolatban lévő, a folyadékáramlást helyze• * · · » φ • · · · · · ···« · · «·A further embodiment of an internal design of the throttle valve prior to damage to the valve surfaces has a valve body having a fluid inlet, and a valve body with a vent opening that is movable between the fluid inlet and a valve opening that is movable between the a nipple portion having an internal channel capable of receiving a closure member, and a movable closure member embedded within the nipple portion, wherein the movable closure member is in a position of fluid flow in communication with the annular sealing means.

-7tétől függően lezáró vagy engedő orrésze van, amelynek középvonalához viszonyítva a folyadékáramlás irányában csökkenő görbületi szöggel rendelkező metszeti profillal kialakított, a folyadékáramlást a kúpszerűen szélesedő kivezetőnyílás középvonala felé terelő külső zárófelülete van. Az ilyen külső zárófelület kialakítás azt eredményezi, hogy az áramoltatott folyadék elgőzölgése és kavitációja a kivezetőnyílás falaitól távközei játszódik le, így a szelepfelületek ezen jelenségek hatására sokkal kevésbé károsodnak.Depending on the stake, it has a sealing or releasing nose having an outer closing surface which deflects the fluid flow towards the center line of the tapered widening outlet with a sectional profile having a curved angle of inclination relative to the centerline. Such an external barrier design results in the evaporation and cavitation of the fluid being flushed away from the walls of the outlet, so that the valve surfaces are much less damaged by these phenomena.

A találmány szerinti fojtószelep ez utóbbi változatát is előnyös lehet úgy megvalósítani, hogy a záróelem orrészének (42) külső zárófelülete a fent ismertetettThis latter version of the throttle valve of the present invention may also be advantageously implemented in that

Y = A + --------- x (U-XjWU/ (^V-A) _nWU/(V-A) exponenciális egyenlet által meghatározott metszeti profillal van kialakítva.Y = A + --------- x (U-XjWU / ( ^VA ) _n WU / (VA) is formed by the section profile defined by the exponential equation.

A találmány szerinti fojtószelep egy további változata a folyadékbevezető nyílással lényegében párhuzamos középvonalú, kifelé kúpszerűen szélesedő belső falfelületű kivezetőnyílással kialakított szelepházzal, a folyadékbevezető nyílás és a kivezetőnyílás között a szelepházban rögzített gyűrűs tömítőeszközzel, a szelepházhoz csatlakozó, a folyadékbevezető nyíláshoz és a kivezetőnyíláshoz képest szöget bezáró középvonalú, mozgatható záróelemet fogadó csonkrésszel, és a csonkrészben mozgathatóan ágyazott záróelemmel rendelkezik, ahol a záróelemnek a gyűrűs tömítőeszközzel együttműködő, helyzetétől függően aAnother embodiment of the throttle valve of the present invention is a valve body formed with a center line having an outwardly tapered outlet wall opening extending substantially conically to the fluid inlet, a fluid gasket fixed to the valve body between the fluid inlet and the outlet, having a movable closure receiving receptacle and a movably embedded closure in the receptacle, wherein the closure cooperates with the annular sealing means, depending on its position.

-8folyadékáramlást engedő vagy lezáró orrésze van, amelynek külső zárófelülete a folyadékáramlást a kivezetőnyílás középvonala felé terelő kialakítású, és a kivezetőnyílás középvonalához viszonyítva a folyadékáramlás irányában csökkenő görbületi szöggel (kanyarszöggel) rendelkező metszeti profillal van kialakítva, továbbá a szelepházban, a gyűrűs tömítőeszközzel és a csonkrésszel szemben, a kivezetőnyílás környezetében kivehető erózióvédő tányér van elrendezve.-8 having a flow-opening or sealing nose having an outer closure surface which deflects the fluid flow towards the center of the outlet and has a circumferentially oblique and oblique, oblique, on the contrary, there is a removable erosion protection plate in the vicinity of the outlet.

A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon:The invention will now be described with reference to the drawing. In the drawing:

az 1. ábrán a találmány szerinti fojtószelep példaként! kiviteli alakját tüntettük fel, hosszmetszetben, egy ábrán belül két különböző időpillanatban;Figure 1 is an example of a throttle according to the invention; the embodiment thereof is shown in longitudinal section, within two figures, in a single figure;

a 2. és 2a ábrák a találmány szerinti fojtószelep egy-egy példaként! kiviteli alakjánál az orrész metszeti profiljának számítógépes úton felrajzolt vonalát és koordinátáit mutatják;Figures 2 and 2a illustrate an example of a throttle valve according to the invention; in its embodiment, a computer-drawn line and coordinates of the sectional profile of the nose;

a 3. ábrán az orrész profilja és annak környezete látható, a méretezésnél felhasznált változó és konstans méretek feltüntetésével ;Figure 3 shows the profile of the nose and its surroundings, showing the variable and constant dimensions used for dimensioning;

a 4. ábrán egy további, találmány szerint kialakított fojtószelep változat példaként! kiviteli alakját tüntettük fel, hosszmetszetben.Figure 4 is a further exemplary version of a throttle according to the invention; the embodiment is shown in longitudinal section.

Amint az 1. ábrából kitűnik, a találmány szerint kialakított 10 fojtószelepnek 12 szelepháza van, amely egymásra merőleges középvonalú 13 folyadékbevezető nyílással és 15 kivezető-As shown in Figure 1, the throttle valve 10 of the present invention has a valve body 12 which has a fluid inlet 13 and a outlet 15 having a perpendicular centerline.

ág nyílással rendelkezik. A 12 szelepház előnyösen kovácsolt vagy öntött hőálló szénacél alkatelem. A 12 szelepháznak továbbá 14 csonkrésze van, amelynek anyaga hőálló, enyhén ötvözött szénacél. A 14 csonkrész 17 rögzítőanyával és 16a zárócsappal van rögzítve.branch has an opening. The valve body 12 is preferably a forged or cast heat-resistant carbon steel component. The valve body 12 further comprises a nozzle portion 14 made of heat-resistant, lightly alloy carbon steel. The stub part 14 is secured by a locking nut 17 and a locking pin 16a.

A 10 fojtószelep 24 hengeres csatornában mozgathatóan ágyazott 26 záróelemmel rendelkezik, amelynek vibrációmentes megvezetését a 24 hengeres csatorna alsó szakaszán elrendezett 11 vezetőgyűrű biztosítja. A 14 csonkrész felül 16 furattal van ellátva, amelyben a 26 záróelem 18 szelepszára van mozgathatóan ágyazva. A 16 furatba csőalakú 20 tömítés van ültetve, amelyben a 18 szelepszár tömítetten van megvezetve. A 20 tömítés 22 tömszelencével van összenyomva, amely 21 tömítőanyával állítható. A 18 szelepszár középső szakasza a 20 tömítés alatt elrendezett 23 vezetőperselyben van megvezetve.The throttle valve 10 is provided with a locking member 26 movably embedded in a cylindrical passage 24, the vibration-free guide of which is provided by a guide ring 11 disposed on the lower section of the roll passage. The nozzle portion 14 is provided with a bore 16 on top of which the valve stem 18 of the closure member 26 is movably mounted. A tubular seal 20 is inserted into the bore 16 in which the valve stem 18 is sealed. The gasket 20 is compressed by a gland 22 which is adjustable by a gasket 21. The middle section of the stem 18 is guided in a guide bushing 23 disposed below the seal 20.

A 14 csonkrészt a 12 szelepházon 27 szelepgyűrű és 25 támasztógyűrű támasztja alá.The stub portion 14 is supported on the valve body 12 by a valve ring 27 and a support ring 25.

Az 1. ábrán a 26 záróelem és a 18 szelepszár forgástengelyétől balra a 10 fojtószelep nyitott állapotát, a forgástengelytől jobbra záróállapotát tüntettük fel. Amint az ábrán látható, a 10 szelep nyitott állapotában a 26 záróelem felemelt helyzetben van, kitölti a 24 hengeres csatornát.Figure 1 shows the open position of the throttle 10 to the left of the axis of rotation of the closure member 26 and the stem 18, and the position of the throttle 10 to the right of the axis of rotation. As shown in the figure, when valve 10 is open, the closure member 26 is in the raised position and fills the cylindrical channel 24.

A 12 szelepház 13 folyadékbevezető nyílása a rajzon nem ábrázolt folyékony közeg vagy iszapszerű közeg forrásra csatlakozik. Hasonló felépítésű szelep alkalmazható azonban víz-gőz keverékek vagy folyadék-csiszolóanyag iszapok áramlásának szabályozására is.The fluid inlet 13 of the valve body 12 is connected to a source of fluid or sludge fluid not shown in the drawing. However, a valve of similar design may be used to control the flow of water-vapor mixtures or liquid-abrasive slurry.

-10Α 12 szelepház 15 kivezetőnyílása lefelé, tehát áramlásirányban tölcsérszerűen szélesedő szakasszal rendelkezik. A 15 kivezetőnyílás belső fala a falfelületek fokozott védelme érdekében, különösen másodlagos kavitációs és koptató hatások ellen sztellit felületi réteggel látható el.The outlet opening 15 of the valve body -10Α 12 has a downwardly extending section in the direction of the funnel. The inner wall of the outlet 15 is provided with a stellate surface layer for increased protection of the wall surfaces, in particular against secondary cavitation and abrasion effects.

A 12 szelepházban a 15 kivezetőnyílás fölött 32 belső gyűrűs tagból és 34 külső gyűrűs tagból álló gyűrűs tömítőeszköz van elrendezve, amely tehát a 13 folyadékbevezető nyílás és a 15 kivezetőnyílás között helyezkezik el. A 32 belső gyűrűs tag a 34 külső gyűrűs tagban van koncentrikusan elrendezve. A gyűrűs tömítőeszköz a 26 záróelem záróhelyzetében tömítő funkciót lát el, nyitóhelyzetben pedig a közegáramlást gyorsító hatású áramlási csatorna szakaszt határoz meg. A 34 külső gyűrűs tag célszerűen hegesztéssel van a 12 szelepházban rögzítve, a 15 kivezetőnyílás közvetlen környezetében. A 32 belső gyűrűs tag egy áramlás irányban szűkülő keresztmetszetű 36 belső palástfelületszakasszal és annak folytatásában egy áramlásirányban szélesedő 38 belső palástfelületszakasszal rendelkezik.An annular sealing means 32 and an outer annular member 34 is disposed over the outlet 15 in the valve body 12 and is thus disposed between the fluid inlet 13 and the outlet 15. The inner ring member 32 is concentrically disposed in the outer ring member 34. The annular sealing means performs a sealing function in the closed position of the closure member 26 and defines a flow path for accelerating the flow of the fluid in the open position. The outer annular member 34 is preferably welded to the valve housing 12 in the immediate vicinity of the outlet 15. The inner annular member 32 has an inner peripheral surface portion 36 having a tapered cross section and, thereafter, a downwardly extending inner peripheral surface portion 38.

A 32 belső gyűrűs tag a 34 külső gyűrűs tag belsejében kivehetően van elrendezve, és közöttük 40 hézag van, amely lehetővé teszi a 32 belső gyűrűs tag esetleges hőtágulását, illetőleg - adott esetben, különösen forró közeg (500-1000 °F) szállítása esetén - a 12 szelepház deformációját. A 34 külső gyűrűs tag 12 szelepházba való behegesztése ugyancsak jelentős hőhatással jár.The inner annular member 32 is disposed within the outer annular member 34 and has a gap 40 between them to allow thermal expansion of the inner annular member 32 and, where appropriate, when transporting a hot medium (500-1000 ° F). deformation of the valve body 12. The welding of the outer annular member 34 to the valve body 12 also has a significant thermal effect.

A 36 és 38 belső palástfelületszakaszok erősen kopásálló rétegbevonattal láthatók el, amelynek anyaga például wolfram * ·· ·· ···· • ♦ · ·· · ··· ···· ·· ··The inner peripheral surface portions 36 and 38 are provided with a highly abrasion-resistant coating, such as tungsten * ·····················································································································

-11karbid, krómkarbid vagy sztellit lehet. A gyűrűs tömítőeszköz adott esetben úgy is kialakítható, hogy a belső gyűrűs tag és a 34 külső gyűrűs tag össze van hegesztve, és együttesen kerül a 12 szelepházba való behegesztésre.-11carbide, chromium carbide or stellite. The annular sealing means may optionally be formed by welding the inner annular member and the outer annular member 34 together to weld to the valve body 12.

A 26 záróelein feladata a közegáramlás szabályozása, ezen belül kívánt irányba való terelése. Példánk esetében a 26 záróelemnek forgástest-palástfelülete van, amelynek felső vége a 18 szelepszárhoz kapcsolódik, alsó végén pedig csökkenő keresztmetszetű 42 orrész van kiképezve. A 42 orrész a találmány szerint a folyadékáramlást a 15 kivezetőnyílás középvonala felé terelő kialakítású, metszeti profillal rendelkezik. A 42 orrész előnyösen úgy van kiképezve, hogy metszeti profiljának kanyarszöge a folyadékáramlás irányában, az 1. ábra szerint fentről lefelé haladva csökken.Its closing members 26 have the function of controlling the flow of the fluid, and within it, directing it in the desired direction. In the present example, the closure 26 has a pivoting surface, the upper end of which engages the valve stem 18 and the lower end of the nose 42 having a decreasing cross section. The nose 42 has, in accordance with the present invention, a sectional profile designed to deflect fluid flow toward the center line of outlet 15. The nose 42 is preferably configured such that the bend angle of its sectional profile in the direction of fluid flow is reduced from top to bottom as shown in FIG.

A 42 orrész ívelt külső palástfalának példaként! méretezései a 2. és 2a ábrákon láthatók. Mindkét ábra olyan kialakítást szemléltet, ahol a metszeti profilt azAs an example of the curved outer peripheral wall of the nose 42! its dimensions are shown in Figures 2 and 2a. Both figures illustrate an embodiment where the sectional profile is

Y = A + --------- x (U-X)U/(V-A) üWU/(V-A) exponenciális egyenlet határozza meg. Az egyenlet változóit és konstans értékeit a 3. ábra alapján értelmezzük. A 3. ábrából kitűnik, hogy az Y függő változó a 42 orrész ívelt metszeti profiljának sugara az X helyen, ahol az X független változó a 42 orrész ívelt metszeti profiljának kezdetétől, tehát legnagyobb átmérőjű pontjából mért forgástengelyirányú távolság (forgástengelyirányú koordináta).Y = A + --------- x (U-X) U / (V-A) üWU / (V-A) Exponential Equation. The variables and constants of the equation are interpreted as shown in Figure 3. Figure 3 shows that the dependent variable Y is the radius of the curved sectional profile of the nose 42 at the X position, where the independent variable X is the rotational axis distance (coordinate of rotation) measured from the beginning of the curved sectional section of the nose 42.

• «• «

-12Továbbá:-12Továbbá:

A = D/2, aholA = D / 2 where

D a 42 orrész legkisebb külső átmérője;D is the smallest outside diameter of the nose 42;

W = S x Ci és U = S x C2, aholW = S x Ci and U = S x C2 where

S a 42 orrész forgástengelye és a 32 belső gyűrűs tag legkisebb átmérőjű belső kerülete közötti távolság,S is the distance between the axis of rotation of the nose 42 and the smallest inner circumference of the inner annular member 32,

Ci 0,1 és 5,0 közötti konstans,Ci is a constant between 0.1 and 5.0,

C2 0,5 és 5,0 közötti konstans, ésC2 is a constant between 0.5 and 5.0, and

W = C3, 0,1 és 2,0 közötti konstans.W = C3, constant from 0.1 to 2.0.

A Ci, C2 és C3 konstansok a tervezési feladattól függően a méretezés során szabadon választhatók.The constants Ci, C2 and C3 can be selected freely during the design process, depending on the design task.

Az 1. ábrára visszatérve látható, hogy a 26 záróelem fenti - találmány szerinti - kialakítása tehát azt eredményezi, hogy a folyadékáramlás a 15 kivezetőnyílás középvonala felé lesz terelve, így a szelepfelületeket egyébként károsító jelenségek a szelepfelületektől távközei játszódnak le, és ezzel az érintett szelepfelületeket megóvjuk a károsodástól. A 26 záróelem anyaga célszerűen kerámia, amely adott esetben 41 palástréteggel látható el, amely erősen kopásálló anyagból készül. A 41 palástréteg anyaga például wolfram vagy krómkarbid lehet. A gyűrűs tömítőeszköz 26 záróelem 41 palástrétegével együttműködő felületei előnyösen például sztellit 6 vagy Haynes 25 jelű rétegbevonattal láthatók el.Referring now to Figure 1, the above embodiment of the closure member 26, in accordance with the present invention, results in the fluid flow being diverted to the centerline of the outlet opening 15, thereby otherwise damaging the valve surfaces from the valve surfaces and thereby protecting the affected valve surfaces. from damage. The material of the closure member 26 is preferably ceramic, optionally provided with a sheath layer 41 made of a highly abrasion resistant material. The material of the sheath layer 41 may be, for example, tungsten or chromium carbide. The surfaces of the annular sealing means cooperating with the sheath layer 41 of the closure member 26 are preferably provided with a coating of, for example, stellite 6 or Haynes 25.

Az 1. ábra alapján bemutatott példánk esetében a 15 kivezetőnyílás lényegében a gyűrűs tömítőeszköz alsó 38 belső palástfelületszakaszának folytatásába esik. A 15 kivezetőnyílásnak áramlás irányban kúpszerűen növekvő átmérőjű 43 primer faIn the example shown in FIG. 1, the outlet 15 extends substantially along the lower inner peripheral surface portion 38 of the annular sealing device. The outlet 15 has a primary cone diameter 43 with a tapered diameter.

-13lai, és ezekhez csatlakozó hengeres 44 szekunder falai vannak. A 43 primer falak és 44 szekunder falak erősen kopásálló rétegbevonattal vannak ellátva, hasonlóan a 32 belsőn gyűrűs tag 36 és 38 belső palástfelületszakaszaihoz.13 and having cylindrical secondary walls 44 connected thereto. The primary walls 43 and the secondary walls 44 are provided with a highly abrasion resistant coating, similar to the inner peripheral surface portions 36 and 38 of the annular member 32.

A 32 belső gyűrűs tagon átáramló folyadék a 15 kivezetőnyíláshoz érkezve a jelentős mértékű átmérőváltozás miatt hirtelen komoly nyomásesést szenved, ami egyúttal az áramlási sebesség csökkenésével jár, ami egy telítésben vagy telítési pontjához közel lévő folyékony közegben elgőzölgést és kavitációt eredményez. Ezeket a jelenségeket alátámasztja az is, hogy az áramló közeg közvetlenül ezt megelőzően, a gyűrűs tömítőeszközhöz érkezve felgyorsult. A kavitációs jelenségek mindenesetre a 12 szelepház alsó szakaszán, áramlásirányt tekintve a 26 záróelem alatt játszódnak le, nem pedig a falfelületek közelében.The fluid flowing through the inner annular member 32 at the outlet 15 undergoes a sudden severe pressure drop due to a significant change in diameter, which also results in a decrease in flow rate resulting in evaporation and cavitation in a liquid medium close to its saturation point. These phenomena are also supported by the fact that the flow medium immediately prior to it, upon arrival at the annular sealing device. In any case, the cavitation phenomena take place in the lower section of the valve body 12 under the closure 26 and not near the wall surfaces.

A 4. ábrán a találmány szerint kialakított fojtószelep olyan változatát tüntettük fel, ahol a folyadékbevezető nyílás és a kivezetőnyílás középvonalai lényegében párhuzamosak. Ez a változat néhány egyéb, későbbiekben részletezett eltéréstől eltekintve az 1. ábra szerintihez hasonló felépítésű, azzal megegyező alkatelemekből áll, amelyeket ezért itt külön nem részletezünk. A fojtószelep 12' szelepháza a folyadékbevezető nyílás és kivezetőnyílás középvonalaival szöget bezáró helyzetű 14' csonkrésszel rendelkezik, amely felépítésében és funkciójában a 14 csonkrésszel lényegében megegyezik. A 4. ábrán látható fojtószelep 56' erózióvédő tányérral van ellátva, amellyel az előFigure 4 shows a variant of a throttle according to the invention, wherein the center lines of the fluid inlet and outlet are substantially parallel. Apart from a few other differences detailed below, this version consists of similar components having the same structure as those shown in Figure 1, which are therefore not specifically described herein. The valve body 12 'of the throttle valve has a nozzle portion 14' which is at an angle to the center lines of the fluid inlet and outlet, and is substantially identical in construction and function to the nozzle portion 14. The throttle shown in Figure 4 is provided with an erosion protection plate 56 '

-14ző változat nem rendelkezett. Az 56' erózióvédő tányér a fojtószelep alsó részében gyűrűk segítségével van elrendezve, és 17a zárócsapokkal rögzítve.-14 previous version did not have. The erosion protection plate 56 'is arranged in the lower part of the throttle by means of rings and secured by locking pins 17a.

A találmány szerinti fojtószelep, példái a 10 fojtószelep a következőképpen működik:The throttle valve of the present invention, exemplified by the throttle valve 10, functions as follows:

Alkalmazása különösen ajánlott olyan területeken, ahol fokozott igénybevételnek van kitéve. Gáz, folyadékok, víz-gőz keverékek, valamint károsító hatású anyagok vizes iszapjainak nagy nyomáson és magas hőmérsékleten történő áramlásszabályozására is rendkívül alkalmas. Köszönhető ez elsősorban annak, hogy belső szelepfelületei az eróziós és kavitációs hatások okozta károsodásokkal szemben fokozottan védettek.Its use is particularly recommended in areas where it is subject to increased stress. It is also very suitable for controlling the flow of aqueous sludges of gas, liquids, water-steam mixtures, and harmful substances at high pressures and at high temperatures. This is primarily due to the fact that its internal valve surfaces are highly protected against damage caused by erosion and cavitation effects.

Példánk esetében folyékony közeget szállító forrás csatlakozik a 12 szelepház 13 folyadékbevezető nyílására. A 10 fojtószelep lezárt állapotában a 26 záróelem 42 orrészének külső zárófelülete a gyűrűs tömítőeszköz 32 belső gyűrűs tagjával együttműködve tömített lezárást képez, amely megakadályozza a folyadékáramlást. A 10 szelep működtetése hagyományos működtetőeszköz segítségével történik. A 10 fojtószelep nyitásakor a 26 záróelem 18 szelepszárát tengelyirányban emeljük, így a 42 orrész a 32 belső gyűrűs tag zárófelületétől eltávolodik, és gyűrűs áramlási keresztmetszet jön létre, lehetővé téve a folyadékáramlást. A 18 szelepszár tengelyirányú elmozdítása során a 14 csonkrészben van megvezetve.In this example, a fluid source is connected to the fluid inlet 13 of the valve housing 12. In the closed state of the throttle valve 10, the outer closing surface of the nose portion 42 of the closure member 26 cooperates with the inner annular member 32 of the annular sealing means to prevent fluid flow. The valve 10 is operated by a conventional actuator. When the throttle valve 10 is opened, the valve stem 18 of the closure member 26 is axially lifted so that the nose 42 moves away from the closure surface of the inner annular member 32 and creates an annular flow cross-section to allow fluid flow. During the axial displacement of the valve stem 18, it is guided in the stub part 14.

A 13 folyadékbevezető nyílásba érkező folyadék a 12 szelepház belsejében a 26 záróelem és a gyűrűs tömítőeszköz közötThe liquid entering the fluid inlet 13 is located between the closure 26 and the annular sealing device inside the valve body 12

• «• «

-15ti hézagon áramlik keresztül. A hézag által megvalósított áramlási keresztmetszetet a 26 záróelem tengelyirányú helyzete, vagyis a 42 orrész és a 32 belső gyűrűs tag együttműködő zárófelületeinek viszonylagos helyzete határozza meg. A folyadékáramlás irányát a 42 orrész külső zárófelületének ívelt metszeti profilja befolyásolja. Az ívelt metszeti profil úgy van kiképezve, hogy a 42 orrész az áramló folyadékot a 12 kivezetőnyílás külső falától a középvonal irányába terelje. Amint az 1. ábrán jól látható, a 42 orrész és a 32 belső gyűrűs tag által képezett hézag áramlási keresztmetszete a 36 belső palástfelületszakasz mentén enyhéz szűkül, majd a 38 belső palást felületszakasz mentén hirtelen megnő, ami hirtelen nyomáseséssel jár, és ez a folyadék elgőzölgését és ennek következményeként fellépő kavitációt okoz, különösen a telítési ponthoz közeli állapotú folyadékoknál. Mivel azonban a 42 orrész - találmány szerinti kialakításának köszönhetően - a folyadékáramlást a 15 kivezetőnyílás belseje, vagyis az 1. ábra szerinti 46 belső térrész felé tereli, a fenti jelenségek a 15 kivezetőnyílás falától távközei játszódnak le, így falfelületet károsító hatásuk gyakorlatilag nem érvényesül.Flowing through -15ti. The cross-sectional flow through the gap is determined by the axial position of the closure member 26, i.e. the relative position of the cooperating closure surfaces of the nose 42 and the inner annular member 32. The direction of fluid flow is influenced by the curved sectional profile of the outer closure surface of the nose 42. The curved sectional profile is formed such that the nose 42 deflects the flowing fluid from the outer wall of the outlet 12 towards the centerline. As shown in Figure 1, the flow cross-section of the gap formed by the nose 42 and the inner annular member 32 is slightly narrowed along the inner circumferential portion 36 and then suddenly increases along the inner circumferential portion 38 resulting in a sudden drop in pressure and evaporation of the liquid. and consequent cavitation, especially for liquids near the saturation point. However, since the nose 42, due to the design of the present invention, directs the flow of liquid to the interior of the outlet 15, i.e. the inner space 46 of Figure 1, the above phenomena are spaced from the wall of the outlet 15.

A kavitáció eredményeképpen képződött buborékok a 46 belső térrészben összeroppannak, ami intenzív mechanikai hatással jár, amellyel szemben a falfelületek - különösen a 44 szekunder falak - ellenálló rétegbevonattal védhetők.The bubbles formed as a result of cavitation collapse in the inner space 46, which results in intense mechanical action against which the wall surfaces, particularly the secondary walls 44, can be protected by a resistant coating.

A 12 szelepház 13 folyadékbevezető nyílásának és 15 kivezetőnyílásának megfelelő szerelvényekre történő csatlakoztatása előnyösen az 54 illetve 56 külső csatlakozóperemek segítségévelConnection of the fluid inlet 13 and outlet 15 of the valve body 12 to the corresponding fittings preferably by means of the outer flanges 54 and 56

történik. Természetesen bármely más, önmagában ismert csatlakoztatási megoldás is alkalmazható.It happens. Of course, any other connection solution known per se can be used.

Az 5. ábrán feltüntetett példaként! másik változat működése a fentiekkel megegyező. Az 56' erózióvédő tányér szerepe itt a 12' szelepház kavitáló folyadékkal szemben történő védelme.5 as an example. another version works the same as above. The role of the erosion protection plate 56 'here is to protect the valve body 12' from cavitation fluid.

Hangsúlyozzuk, hogy a rajz alapján a találmányt és annak működését csupán példákkal kívántuk illusztrálni, az oltalmi kört az alábbi igénypontokban fogalmazzuk meg:It is to be understood that the drawing is intended to illustrate the invention and its operation by way of example only, and the scope of the invention is set forth in the following claims:

Claims

PATENT CLAIMS

1.) A throttle valve having a valve body having a fluid inlet and a conically widening outlet, a movable shut-off member of the valve body having a movable closure between the fluid inlet and the outlet, and characterized in that the movable closure member (26) has an outer nose (42) having an outer closure surface (42) which deflects the fluid flow towards the centerline of the outlet opening (15) and has an outer closing surface (22) having a curved profile.

Throttle according to Claim 1, characterized in that the annular sealing means comprises an outer annular member (34) and an inner annular member (32) implanted therein.

Throttle according to claim 2, characterized in that the outer annular member (34) is welded to the valve body (12).

Throttle according to Claim 2, characterized in that the outer end face of the nose part (42) of the closure (26) is

Y = A + ^V ^A - X (UX) WU / (VA)

UWU / (V-A) is formed by a section profile defined by the exponential equation, where:

Y is a dependent variable, the radius of the sectional profile at X;

X is an independent variable, the axis of rotation of the selected point of the outer end face of the nose;

A = D / 2, where D is the outer diameter of the nose end;

V = S x Cp where

S is the distance between the axis of rotation of the nose and the smallest inner circumference of the inner annular member, and

Ci = 0.1 to 5.0, a predetermined constant;

U = S x C ₂ where

C ₂ = 0.5 ... 5.0, a predetermined constant, and

W = C3 = 0.1 ... 2.0, a predetermined constant.

Throttle according to claim 1, characterized in that the closure (26) is provided with a highly wear-resistant sheath (41).

Throttle according to claim 5, characterized in that the material of the highly wear-resistant sheath layer (41) is tungsten or chromium carbide.

7.) Throttle valve with an internal design to prevent damage to the valve surfaces having a valve body having a substantially cylindrical fluid inlet and a tapered widening outlet, a valve port for receiving and guiding a movable closure, a valve inlet and a fluid inlet in the valve body. a movable closure, characterized in that the movable closure (26) has a nose (42) with an external locking surface which deflects the flow of fluid towards the center of the outlet (15) and cooperates with the annular sealing means, wherein the outer locking surface of the nose (42) the

Y = A + --------- x (UX) ^WU / ( ^V ^A ) yWU / (VA) is formed by a section profile defined by the exponential equation, where:

Y is a dependent variable, the radius of the sectional profile at X;

A = D / 2, where D is the outer diameter of the nose end;

V = S x Cj where

0χ = 0.1 to 5.0, predefined constant;

U = S x C2 where

-20C ₂ - 0.5 ... 5.0, a predetermined constant, and W = C3 = 0.1 ... 2.0, a predefined constant.

8.) Throttle valve with an internal design to prevent damage to the valve surfaces having a valve body having a fluid inlet and a substantially perpendicular center line having an outlet opening extending conically in the direction of fluid flow, the valve inlet valve and the valve outlet a nipple portion having an internal channel capable of receiving a movable closure member and a movable closure member embedded in the nipple portion, wherein the movable closure member (26) has a nose (42) for closing or releasing fluid, depending on its position, cooperating with the annular seal. a convex profile formed by a sectional profile with a decreasing curvature angle in the direction of fluid flow; has an outer locking surface deflecting towards the centerline of the like-extending outlet (15).

Throttle according to claim 8, characterized in that the outer end face of the nose part (42) of the closure (26) is y = A + ...... '- x _(U- X) WU / (VA) üWU. / (VA) is formed by the section profile defined by the exponential equation, where:

4 ···

-21 • ·· · ·· ··

Y is a dependent variable, the radius of the sectional profile at X;

A = D / 2, where D is the outer diameter of the nose end;

V »S x Cj where

Ci = 0.1 to 5.0, a predetermined constant;

U = S x C ₂ where

C ₂ = 0.5 ___ 5.0, a predetermined constant, and

W = C3 = 0.1 ... 2.0, a predetermined constant.

10.) Throttle valve with an internal design to prevent damage to the valve surfaces having a valve body having a fluid inlet and an outlet opening that is substantially parallel to the centerline, having an outlet opening with a conically widening internal wall surface, a fluid outlet opening, a stub portion receiving a movable closure centered at an angle to the outlet opening, and having a movably embedded closure member, characterized in that the closure member (26) cooperates with the annular sealing means and has a fluid sealing or sealing portion thereof; designed to deflect the fluid flow toward the center line of the outlet (15) and with respect to the center line of the outlet (15) decreasing in the direction of liquid flow. - • · «· · · · · · · ·································································•

It is provided with a sectional profile with a curvature angle of -22 and is provided with a power protection plate (56 ·) removable in the valve housing (12 ·), opposed to the annular sealing device and the nipple (14 ·) around the outlet opening (15).