NO130494B

NO130494B -

Info

Publication number: NO130494B
Application number: NO02555/69A
Authority: NO
Inventors: Charles Roy Jarrett
Original assignee: Saunders Valve Co Ltd
Priority date: 1966-11-08
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1974-09-09
Also published as: NO130494C; FR1542166A; NL6714799A; JPS5233330B1; SE360724B; DE1650548B2; BE706191A; DE1650548A1; DE1775888A1; GB1203029A; ES346846A1; DK121937B; CH485151A; DE1775888B2; AT283071B; AT299643B

Description

Denne oppfinnelse vedrører en dreiespjeldventil til kon-troll av fluider, dvs. en ventil, hvis stengelegeme består av en skive som er dreibar om en akse på tvers av boringen i et ventilhus mellom en lukket stilling i hvilken skiven ligger på tvers av boringen, og en åpen stilling i hvilken skiven ligger med kantene i boringens retning for å utgjøre en så liten hindring for strømmen som mulig. This invention relates to a rotary damper valve for controlling fluids, i.e. a valve, whose rod body consists of a disk which is rotatable about an axis across the bore in a valve housing between a closed position in which the disk lies across the bore, and an open position in which the disc lies with its edges in the direction of the bore to present as little obstruction to the flow as possible.

I en spjeldventil av den her gjeldende art kreves der for betjening av ventilen et dreiemoment som delvis må overvinne det hydrauliske dreiemoment som virker på skiven som følge av fluidum-trykket i ventilens strømningspassasje, og som delvis skyldes frik-sjonsmotstanden mot skivens bevegelse, av hvilke faktorer den siste er størst når skiven legger seg an mot setet og når skiven fjernes fra setet. I en spjeldventil med fullstendig symmetrisk anordnet skive finnes der inten hydraulisk dreiemoment som virker på skiven i den helt åpne eller den helt stengte stilling, men ved en forskjø-vet skive finnes der et lite hydraulisk dreiemoment som virker på skiven når den er i helt åpen stilling, hvilket dreiemoment øker når skiven beveges mot stengt stilling og enten hjelper til eller mot-virker stengebevegelsen avhengig av retningen av strømmen gjennom ventilen i forhold til den side av skiven hvor den eller de forskjøv-ne dreietapper er anordnet. Størrelsen av dette dreiemoment for et git.t fluidumtrykk er i en viss utstrekning avhengig av differansen i tverrsnittsarealet av strømningspassasjen rundt vedkommende motsatte kanter av skiven ved forskjellige vinkelstillinger av denne under dens dreiebevegelse mot helt stengt stilling, hvilken differanse skyldes forskyvningen av skiven ut fra dreieaksen. Dette dreiemoment når sin toppverdi for en forskjøvet sirkelformet skive som virker i en sylindrisk boring på et tidspunkt da sentret for den ene kant av skiven ligger i et plan som er perpendikulært på boringen og forløper gjennom skivens dreieakse, da differansen mellom de to strømningspassasjers tverrsnittsarealer er størst på dette tidspunkt. Ved en liten forskyvning opptrer dette maksimale dreiemoment på et tidspunkt av skivens bevegelse da strømstyringen ved hjelp av ventilen er mest kritisk, dvs. når variasjoner .med hensyn til det nød-vendige dreiemoment er minst ønskelige. Disse topper opptrer særlig når skiven danner en vinkel fra 60° til 70° med boringens akse. In a butterfly valve of the type applicable here, a torque is required to operate the valve which must partly overcome the hydraulic torque acting on the disk as a result of the fluid pressure in the valve's flow passage, and which is partly due to the frictional resistance against the movement of the disk, of which factors, the latter being greatest when the disc rests against the seat and when the disc is removed from the seat. In a butterfly valve with a completely symmetrical disc there is no hydraulic torque acting on the disc in the fully open or fully closed position, but with an offset disc there is a small hydraulic torque acting on the disc when it is in the fully open position position, which torque increases when the disk is moved towards the closed position and either helps or opposes the closing movement depending on the direction of the flow through the valve in relation to the side of the disk where the offset pivot pin(s) are arranged. The size of this torque for a git.t fluid pressure is to a certain extent dependent on the difference in the cross-sectional area of the flow passage around the relevant opposite edges of the disc at different angular positions of this during its turning movement towards the fully closed position, which difference is due to the displacement of the disc from the axis of rotation . This torque reaches its peak value for an offset circular disk acting in a cylindrical bore at a time when the center of one edge of the disk lies in a plane perpendicular to the bore and passing through the axis of rotation of the disk, as the difference between the cross-sectional areas of the two flow passages is largest at this time. In the case of a small displacement, this maximum torque occurs at a point in the disk's movement when the flow control by means of the valve is most critical, i.e. when variations with respect to the necessary torque are least desirable. These peaks appear in particular when the disk forms an angle of 60° to 70° with the bore's axis.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveieb ringe en anordning ved en spjeldventil med forskjøvet skive, hvor det hydrauliske dreiemoment som av fluidumstrømmen meddeles skiven under åpningsbevegel-sen, er redusert i forhold til verdien av dreiemomenter som ville opptre med en forskjøvet sirkelformet skive anordnet perpendikulært i en sylindrisk boring under sådanne åpningsbevegelser. The purpose of the invention is to provide a device for a butterfly valve with an offset disk, where the hydraulic torque imparted by the fluid flow to the disk during the opening movement is reduced in relation to the value of torques that would occur with an offset circular disk arranged perpendicularly in a cylindrical bore during such opening movements.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen således en dreiespjeldventil av den art som omfatter et hus med en ringflens som begge har en stort sett sylindrisk boring som begrenser en strømningskanal, en elastisk setering anordnet i en ringformet forsenkning mellom ringflensen og huset, og en ventilskive som er anordnet dreibar om en dreieakse til og fra anlegg mot seteringen, hvor dreieaksen er for-skjøvet, fra ventilskivens plan innover i huset og forløper på tvers av strømningsretningen og deler strømningskanalen i to gjennomstrøm-ningshalvdeler, og det særegne ved oppfinnelsen er'at ventilplacens kantdeler og/eller de veggflater i husets indre og flensens indre som grenser opp til ventilskivens kantpartier, er således utformet at vedkommende kantpartier ved dreining av ventilskiven bort fra stengestillingen kan beveges bort fra den begrensende husflate henholdsvis flensflate med hovedsakelig samme hastighet, således at variasjonen i strømningsforholdene i de to gjennomstrømningshalvde-ler blir hovedsakelig de samme. Hensiktsmessig er de veggflater i husets indre, som grenser opp til ventilskivens kantpartier, utformet som en forholdsvis bratt tilbaketrukket forsenkning. De veggflater i flensens indre, som grenser opp til ventilskivens kantpartier, er fortrinnsvis også utformet med minst én forsenkning. Med-et ventilhus og en husflens som begge er forsynt med forsenkning, er forsenkningen i huset fortrinnsvis dypere enn forsenkningen i husflensen. More specifically, the invention thus relates to a rotary damper valve of the kind that comprises a housing with an annular flange both of which have a largely cylindrical bore that limits a flow channel, an elastic seating ring arranged in an annular recess between the annular flange and the housing, and a valve disk that is arranged to be rotatable about an axis of rotation to and from abutment against the seat ring, where the axis of rotation is offset from the plane of the valve disc into the housing and extends across the direction of flow and divides the flow channel into two through-flow halves, and the distinctive feature of the invention is that the edge parts of the valve seat and/or or the wall surfaces in the interior of the housing and the interior of the flange that adjoin the edge parts of the valve disc, are designed in such a way that when the valve disc is rotated away from the closed position, the relevant edge parts can be moved away from the limiting housing surface or flange surface at essentially the same speed, so that the variation in the flow conditions in the two flow-through halves b mainly the same. Appropriately, the wall surfaces in the interior of the housing, which border up to the edge parts of the valve disc, are designed as a relatively steeply retracted recess. The wall surfaces in the interior of the flange, which border up to the edge parts of the valve disc, are preferably also designed with at least one recess. With a valve housing and a housing flange which are both provided with a recess, the recess in the housing is preferably deeper than the recess in the housing flange.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved eksempler under henvisning til tegningene, hvis fig. 1 viser et lengdesnitt av ventilen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et tverrsnitt langs linjen 2 - 2 på fig. 1, fig. 3 og 4 viser på samme måte som fig. 1 og 2 an-dre utførelser av ventilen, fig.- 5 og 6 viser lengdesnitt og tverrsnitt av modifiserte utførelser av ventiler ifølge fig. 3 og 4, og fig. 7 og 8 viser lengdesnitt og tverrsnitt av ytterligere modifika-sjoner av ventilen ifølge fig. 1 og 2. The invention shall be explained in more detail by means of examples with reference to the drawings, if fig. 1 shows a longitudinal section of the valve according to the invention, fig. 2 shows a cross-section along the line 2 - 2 in fig. 1, fig. 3 and 4 show in the same way as fig. 1 and 2 other versions of the valve, fig. 5 and 6 show longitudinal sections and cross sections of modified versions of valves according to fig. 3 and 4, and fig. 7 and 8 show longitudinal sections and cross sections of further modifications of the valve according to fig. 1 and 2.

Fig. 1 og 2 viser en ventil med et hus med i det vesent-lige sylindrisk boring og omfattende det egentlige ventilhus 1 og en flens 2 samt en innenfor husets 1 boring anordnet ventilskive 3, hvis tapper eller hulltapper 4 er forskjøvet i forhold til skivens plan, således at skiven 3 kan dreies for å komme til og fra anlegget mot en ettergivende setering 5 som er anordnet i en forsenkning 6 i husets 1 innervegg. Tappen 4 er festet til en brakett 7 på baksiden av skiven 3 og forløper gjennom en ikke synlig boring i husets 1 vegg og går klar av seteringen 5. Denne boring har for tetning mot husets indre et ringformet spor som opptar en O-ring. En fast tapp er innsatt i ventilhusets vegg på den diametralt motsatte side av husboringen i forhold til den nevnte boring og er ført gjennom en tetnings-O-ring og inn i en blindboring i en annen brakett på baksiden av skiven 3, således at den er i flukt med tappen 4. Den ytre ende av tappen 4 har et håndtak, ved hjelp av hvilket skiven 3 kan dreies om tappen 4 og også kan låses i en hvilken som helst dreie-stilling ved hjelp av en konvensjonell låseinnretning (ikke vist). Fig. 1 and 2 show a valve with a housing with an essentially cylindrical bore and comprising the actual valve housing 1 and a flange 2 as well as a valve disc 3 arranged within the bore of the housing 1, whose pins or hole pins 4 are offset in relation to the disc's plane, so that the disc 3 can be turned to get to and from the facility against a yielding seat ring 5 which is arranged in a recess 6 in the housing 1 inner wall. The pin 4 is attached to a bracket 7 on the back of the disc 3 and extends through an invisible bore in the wall of the housing 1 and clears the seat ring 5. This bore has an annular groove which accommodates an O-ring for sealing against the inside of the housing. A fixed pin is inserted in the wall of the valve housing on the diametrically opposite side of the housing bore in relation to the aforementioned bore and is led through a sealing O-ring and into a blind bore in another bracket on the back of the disk 3, so that it is flush with the pin 4. The outer end of the pin 4 has a handle, by means of which the disk 3 can be rotated about the pin 4 and also can be locked in any rotational position by means of a conventional locking device (not shown).

Den radialt innad vendende flate av ringen 5 har en sådan kontur at den passer sammen med ventilskivens 3 radialt utad vendende flate som utgjør en del av en kule og er sentrert i forhold til skjæringspunktet for skivens 3 dreieakse med ventilhusboringens akse. I det minste denne skivens 3 flate eller hele skiven kan være dekket med et ettergivende materiale, således at tetningsanlegget i ventilens stengte stilling skjer mellom et ettergivende lag på skiven 3 og den ettergivende setering 5. The radially inward facing surface of the ring 5 has such a contour that it fits together with the radially outward facing surface of the valve disk 3 which forms part of a sphere and is centered in relation to the intersection of the disk 3's axis of rotation with the axis of the valve housing bore. At least the surface of this disc 3 or the entire disc can be covered with a compliant material, so that the sealing system in the closed position of the valve occurs between a compliant layer on the disc 3 and the compliant seating 5.

Bak fordypningen 6 for innføring av seteringen 5 er ventilhusets 1 boring utformet med krumme ringformede forsenkninger 22, 23 på motsatte sider av skivens 3 dreieakse, og hver forsenkning har av-tagende dybde fra et maksimum på midten av sin lengde mot sine motsatte ender, således at ventilhusets veggflate i det område hvor boringene for gjennomføring av tappen 4 og tappen 10 befinner seg, Behind the recess 6 for inserting the seat ring 5, the bore of the valve housing 1 is designed with curved annular recesses 22, 23 on opposite sides of the axis of rotation of the disc 3, and each recess has decreasing depth from a maximum in the middle of its length towards its opposite ends, thus that the wall surface of the valve housing in the area where the bores for the passage of the pin 4 and the pin 10 are located,

er helt uten foran is completely without front

Anordningen av to forsenkninger i stedet for én gjør det mulig at skiven 3 kan anordnes enten for dreining med eller mot urviserens retning fra stengt til åpen stilling. Dybden og den aksi-ale utstrekning av fordypningene ved deres midtpunkter er således valgt at der oppnåes størst mulig grad av utkompensering av differansen i strømningsforhold rundt vedkommende motsatte sidekanter av skiven 3 over minst 45° av skivens 3 åpningsbevegelse ut fra stengestillingen, idet der ikke bare taes hensyn til differensiell økning av strømningspassasjens bredde ved økende vinkler ut fra skivens 3 stengestilling, men også til virkningen av skivens ene kant som føres inn i fluidumstrømmen som beveger seg gjennom ventilen og den motsatte kant som beveger seg sammen med strømmen. The arrangement of two countersunks instead of one makes it possible for the disc 3 to be arranged either for turning clockwise or counter-clockwise from the closed to the open position. The depth and the axial extent of the recesses at their midpoints have been chosen so that the greatest possible degree of compensation for the difference in flow conditions around the relevant opposite side edges of the disk 3 over at least 45° of the opening movement of the disk 3 from the closed position is achieved, as there is not only account is taken of the differential increase in the width of the flow passage at increasing angles from the disc 3 closed position, but also of the effect of one edge of the disc that is fed into the fluid flow that moves through the valve and the opposite edge that moves with the flow.

Forsenkningene 22, 23 i ventilen på fig. 1 og 2 tilveiebringer den mest nyttige utjevningseffekt eller kompenseringseffekt like overfor strømmen gjennom ventilen i retning fra husflensen 2 The recesses 22, 23 in the valve in fig. 1 and 2 provide the most useful smoothing or compensating effect just opposite the flow through the valve in the direction from the housing flange 2

inn i flenshuset 1 selv om noen grad av betjening også oppnåes i den motsatte retning av fluidumstrømmen. En vesentlig utjevningsvirkning i begge retninger av strømmen kan oppnåes ved den modifiserte utfør-else som er vist på fig. 3 og 4. into the flange housing 1 although some degree of operation is also achieved in the opposite direction of the fluid flow. A significant leveling effect in both directions of the flow can be achieved by the modified design shown in fig. 3 and 4.

Ventilen ifølge fig. 3 og 4 har et annet par ringformede forsenkninger 24 og 25 som er noe grunnere og med mindre aksial bredde enn bredden på midten av forsenkningene 22, 23, og de førstnevnte forsenkninger er anordnet i flensene 2, således at de befinner seg ved seteringen 9. Forøvrig er ventilen ifølge fig. 5 og 6 den samme som vist på fig. 1 og 2. The valve according to fig. 3 and 4 have another pair of annular recesses 24 and 25 which are somewhat shallower and of smaller axial width than the width at the center of the recesses 22, 23, and the first-mentioned recesses are arranged in the flanges 2, so that they are located at the seat ring 9. Incidentally, the valve according to fig. 5 and 6 the same as shown in fig. 1 and 2.

Meget av samme virkning som oppnåes med ventilen ifølge fig. 3 og 4, kan oppnåes under mindre fjernelse av metall fra ventilhuset og husflensen ved at der bare ordnes ett av hvert par av forsenkninger, som vist på fig. 5 og 6. Ved denne utførelse finnes der bare én forsenkning 22 i ventilhuset 1 og bare én forsenkning 25 i flensen 2, men man vil forstå at ved en sådan konstruksjon oppnåes kompenseringsvirkningen bare når skiven dreies i urviserens retning fra stengestillingen. Much of the same effect as achieved with the valve according to fig. 3 and 4, can be achieved with less removal of metal from the valve housing and the housing flange by arranging only one of each pair of recesses, as shown in fig. 5 and 6. With this design, there is only one recess 22 in the valve housing 1 and only one recess 25 in the flange 2, but it will be understood that with such a construction the compensation effect is only achieved when the disc is turned clockwise from the closed position.

Hvis det er umulig å få den ønskede dybde av forsenkningen 22 og/eller 23 på grunn av en på forhånd gitt veggtykkelse av ventilhuset 1, kan der fåes en kompromissløsning ved anordning av en innad vendende vulstaktig utforming som vist ved 26 på fig. 7 og 8. Ventilen har i dette tilfelle en forsenkning 22 som er hoe grunnere på midten enn den som er vist på fig. 1 og 2, med det resultat at kompenseringsvirkningen eller utjevningsvirkningen nedsettes noe. Anordningen av den innad vendende vulst 26 på flensen 2, hvilken vulst har samme tilspissede form som forsenkningene 24 og 25 ifølge fig. 3 og 4, tilveiebringer imidlertid samme virkning med hensyn til reduksjonen av den differensielle økning av strømningspassasjens areal mellom skivens 3 motsatte sidekanter, som ville blitt oppnådd ved en dypere forsenkning 22, men med ulempen av en nedsettelse av det effektive tverrsnittsareal av strømningspassasjen gjennom ventilen i åpen stilling. If it is impossible to obtain the desired depth of the recess 22 and/or 23 due to a predetermined wall thickness of the valve housing 1, a compromise solution can be obtained by the arrangement of an inwardly facing bead-like design as shown at 26 in fig. 7 and 8. In this case, the valve has a recess 22 which is much shallower in the middle than the one shown in fig. 1 and 2, with the result that the compensating effect or equalizing effect is somewhat reduced. The arrangement of the inward facing bead 26 on the flange 2, which bead has the same pointed shape as the recesses 24 and 25 according to fig. 3 and 4, however, provides the same effect with regard to the reduction of the differential increase in the area of the flow passage between the opposite side edges of the disk 3, which would have been achieved by a deeper recess 22, but with the disadvantage of a reduction of the effective cross-sectional area of the flow passage through the valve in open position.

Ved de ovenfor beskrevne utførelser av oppfinnelsen er en sirkulær skive anordnet for å stenge ventilen i en stilling perpendikulært på en sylindrisk boring, og de forskjellige foranstaltninger med hensyn til reduksjonen av det hydrauliske dreiemoment er basert på data for hydraulisk dreiemoment for en sådan sirkulær skive og ventil med sylindrisk boring. Det vil imidlertid være innlysende at avvikelsen fra den perpendikulære stengestilling med dermed følgende modifikasjon av skivens form og/eller boringens tverrsnitt kan bidra til en reduksjon av det hydrauliske dreiemoment som kunne føre til en reduksjon avhengig av de ovenfor beskrevne foranstaltninger for oppnåelse av de samme totale resultater eller som kunne supplere eller til og med gjøre sådanne foranstaltninger overflødige. In the above-described embodiments of the invention, a circular disk is arranged to close the valve in a position perpendicular to a cylindrical bore, and the various measures with regard to the reduction of the hydraulic torque are based on hydraulic torque data for such a circular disk and valve with cylindrical bore. However, it will be obvious that the deviation from the perpendicular closing position with the resulting modification of the shape of the disk and/or the cross-section of the bore can contribute to a reduction of the hydraulic torque which could lead to a reduction depending on the measures described above to achieve the same total results or which could supplement or even make such measures redundant.

Hvis det for eksempel er ønskelig å dreie planet for skiven i stengestilling om skivens dreielagere, således at skivens ene kant i stengt stilling ligger i planet perpendikulært på husets boring og som passerer dreieaksen, fåes en konstruksjon, hvor differansen mellom strømningspassasjene rundt skivens motsatte sidekanter under åpning fra stengt stilling vil opphøre. Denne foranstaltning krever imidlertid enten forandringen av skivens og seteringens form eller av boringens tverrsnitt og seteringens form fra sirkelformet til ellipseform, hvor utstrekningen av en sådan forandring bestemmes ved graden av forskyvningen mellom dreieaksen og skivens midtplan. Et noe lignende resultat kan oppnåes ved at skivens og boringens sirku- If, for example, it is desired to rotate the plane of the disc in the closed position about the disc's pivot bearings, so that one edge of the disc in the closed position lies in the plane perpendicular to the bore of the housing and which passes the axis of rotation, a construction is obtained in which the difference between the flow passages around the opposite side edges of the disc under opening from closed position will cease. This measure, however, requires either the change of the shape of the disc and the seat ring or of the cross-section of the bore and the shape of the seat ring from circular to elliptical, where the extent of such a change is determined by the degree of displacement between the axis of rotation and the central plane of the disc. A somewhat similar result can be achieved by the circuit of the disc and the bore

lære form bibeholdes, mens overgangen mellom de respektive boringer i ventilhuset og husflensen stilles i vinkel, således at skiven under sin bevegelse fra stengestillingen beveges bort fra boringens veggflate i samme grad ved begge sidekanter av skiven, mens skiven dreies mot den åpne stilling. original shape is maintained, while the transition between the respective bores in the valve body and the housing flange is set at an angle, so that the disc during its movement from the closed position is moved away from the wall surface of the bore to the same extent at both side edges of the disc, while the disc is turned towards the open position.

Den ventildel som inneholder akselen, er kalt hus og den The valve part that contains the shaft is called the housing and the

annen er kalt ringflens. another is called ring flange.

Claims

1. Rotary damper valve of the kind comprising a housing with an annular flange both of which have a largely cylindrical bore which limits

sees a flow channel, an elastic seating ring arranged in an annular recess between the annular flange and the housing, and a valve disk which is arranged to be rotatable about a pivot axis to and from abutment against the seating ring, where the pivot axis is displaced from the plane of the valve disk into the housing and extends across the direction of flow and divides the flow channel into two through-flow halves, characterized in that the edge parts of the valve plate (3) and/or the wall surfaces (22, 23, 24, 25, 26) in the interior of the housing (1) and the interior of the flange (2) which border up to the valve disc (3) edge parts, are designed in such a way that when the valve disk is turned away from the closed position, the relevant edge parts can be moved away from the limiting housing surface or flange surface at essentially the same speed, so that the variation in the flow conditions in the two flow halves is essentially the same.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the wall surfaces in the interior of the housing (1) which adjoin the edge parts of the valve disc (3) are designed as at least a relatively steeply retracted recess (22, 23).

3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the wall surfaces in the interior of the flange (2), which adjoin the edge parts of the valve disk (3), are designed with at least one recess (24, 25).

4. Valve according to claim 1, characterized in that the wall surface in the interior of the housing (1) and the wall surface in the interior of the flange member (2) in the vicinity of the seating ring (5) are designed as a recess (22) or as an indenting bead (26) ) or vice versa.