RU2011088C1

RU2011088C1 - Shut-off adjusting valve

Info

Publication number: RU2011088C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Рябцев; М.Н. Бокшицкий
Original assignee: Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Нефтехимавтоматика"
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: manufacture of fittings. SUBSTANCE: pinching mechanism consists of two levers 5 mounted on axles 6. One arm of lever 5 is engageable with hose 4 and other arm is provided with roller 8 mounted on axle 7 and engageable with tappet 9 linked with rod 10 of drive. Tappet 9 is conical in shape and is located between rollers 8 whose surfaces are provided with chute 11 with curvature radius equal to half diameter of section of cone engageable with surface of chutes in position of complete closing. Suggested combination of form of rollers and tappet excludes shifting of lever over pinching surface, thus enhancing reliability of valve. EFFECT: enhanced reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к исполнительным устройствам систем регулирования расхода различных сред и может быть использовано в металлургической, химической, нефтехимической, и других отраслях промышленности. The invention relates to actuators for flow control systems of various media and can be used in metallurgical, chemical, petrochemical, and other industries.

Известен запорно-регулирующий клапан, содержащий снабженный входным и выходным патрубкам корпус, внутри которого размещены эластичный шланг и пережимной механизм, состоящий из двух взаимодействующих кулачков, один из которых связан с приводом, а другой - с эластичным шлангом. Недостатком описанного аналога является малый срок службы, обусловленный тем, что происходящий в процессе работы односторонний пережим шланга приводит к чрезмерному удлинению эластичного материала шланга со стороны пережимающего кулачка, в результате чего шланг преждевременно разрушается. Known shut-off valve comprising a housing provided with inlet and outlet nozzles, inside of which there is an elastic hose and pinch mechanism, consisting of two interacting cams, one of which is connected to the actuator, and the other to the elastic hose. The disadvantage of the described analogue is a short service life, due to the fact that the unilateral clamping of the hose that occurs during operation leads to excessive elongation of the elastic material of the hose from the side of the pinch cam, as a result of which the hose prematurely breaks.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому клапану является запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус и расположенные в нем эластичный шланг и пережимной механизм, выполненный в виде противоположно расположенных рычагов, установленных на осях, одно плечо каждого из которых расположено с возможностью взаимодействия со шлангом, а другое плечо снабжено цилиндрическим роликом, контактирующим с толкателем, жестко связанным со штоком привода. The closest in technical essence to the described valve is a shut-off and control valve, comprising a housing and an elastic hose located therein and a pinch mechanism made in the form of oppositely arranged levers mounted on axles, one shoulder of each of which is arranged to interact with the hose, and the other shoulder is provided with a cylindrical roller in contact with the pusher rigidly connected to the actuator rod.

В прототипе шланг расположен между двумя рычагами пережимного механизма, рычаги которого, перемещаясь одновременно, пережимают шланг равномерно с диаметрально противоположных сторон. В результате этого удлинение эластичного материала происходит в меньшей степени, что приводит к увеличению срока службы эластичного шланга, а, следовательно, и всего клапана в целом. In the prototype, the hose is located between two levers of the pinch mechanism, the levers of which, moving simultaneously, pinch the hose evenly from diametrically opposite sides. As a result of this, elongation of the elastic material occurs to a lesser extent, which leads to an increase in the service life of the elastic hose, and, consequently, of the valve as a whole.

Однако недостатком прототипа является низкая надежность работы, что объясняется следующим. При пережатии шланга рычагами на последний действует два вида сил:
1) силы пропорциональные перепаду давления на клапане и направленные по движению рабочей среды (вдоль продольной оси шланга);
2) постоянно увеличивающиеся в процессе пережатия шланга силы противодействия со стороны давления рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга.However, the disadvantage of the prototype is the low reliability, which is explained by the following. When clamping the hose with levers, the latter acts on two types of forces:
1) forces proportional to the pressure drop across the valve and directed along the movement of the working medium (along the longitudinal axis of the hose);
2) counter forces from the pressure of the working medium and the elastic resistance of the elastic hose constantly increasing during the clamping of the hose.

При этом первые из указанных сил приводят к перекосу рычагов на осях вращения, и, как следствие, к неравномерной выработке отверстий рычагов, в которых расположены эти оси, что приводит к еще большему смещению рычагов от плоскости пережима - плоскость, расположенная перпендикулярно продольной оси шланга. Вместе с тем, по мере пережатия шланга напряжения в зоне контакта роликов и толкателя возрастают, т. к. возрастают силы противодействия со стороны рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга, в то время как размер площадки контакта между указанными элементами постоянен, поскольку боковая поверхность ролика имеет цилиндрическую форму, а сопрягающаяся с ней поверхность толкателя выполнена плоской. В результате воздействия переменных напряжений в зоне контакта роликов и толкателя происходит интенсивный износ роликов и, как следствие, дополнительный перекос рычагов. Таким образом, в результате воздействия указанных сил, величины которых имеют максимальные значения в положении полного пережатия шланга, возникает ситуация, когда шланг полностью не пережимается, а клапан не обеспечивает заданной степени герметичности. In this case, the first of these forces lead to a misalignment of the levers on the axes of rotation, and, as a result, to uneven development of the holes of the levers in which these axes are located, which leads to an even greater displacement of the levers from the pinch plane - a plane located perpendicular to the longitudinal axis of the hose. At the same time, as the hose is clamped, the stresses in the contact zone of the rollers and the pusher increase, because the reaction forces from the working medium and the elastic resistance of the elastic hose increase, while the size of the contact area between these elements is constant, since the side surface of the roller has a cylindrical shape, and the surface of the pusher mating with it is made flat. As a result of the influence of alternating stresses in the contact zone of the rollers and the pusher, intensive wear of the rollers and, as a result, additional distortion of the levers occur. Thus, as a result of the action of the indicated forces, the values of which have maximum values in the position of full clamping of the hose, a situation arises when the hose is not completely pinched and the valve does not provide a given degree of tightness.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана. The aim of the invention is to increase the reliability of the valve.

Эта цель достигается тем, что в известном запорно-регулирующем клапане, содержащем корпус и расположенные в нем эластичный шланг и пережимной механизм, выполненный в виде двух противоположно расположенных рычагов, установленных на осях, одно плечо каждого из которых расположено с возможностью взаимодействия со шлангом, а другое плечо снабжено цилиндрическим роликом, контактирующим с толкателем, жестко связанным со штоком привода, согласно изобретения, толкатель выполнен в виде конуса, расположенного между роликами, на наружной поверхности каждого из которых выполнен желоб с радиусом кривизны равным половине диаметра сечения конуса при его взаимодействии с поверхностью желобов в положении полного закрытия клапана. This goal is achieved by the fact that in the known shut-off and control valve comprising a housing and an elastic hose and a pinch mechanism located therein, made in the form of two oppositely arranged levers mounted on axles, one shoulder of each of which is arranged to interact with the hose, and the other shoulder is provided with a cylindrical roller in contact with the pusher rigidly connected to the actuator rod, according to the invention, the pusher is made in the form of a cone located between the rollers on the outer surface Each of the bridges has a groove with a radius of curvature equal to half the diameter of the cross section of the cone when it interacts with the surface of the grooves in the fully closed position of the valve.

На фиг. 1 изображен предлагаемый клапан, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2 при открытом положении клапана; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2 в положении полного закрытия клапана. In FIG. 1 shows the proposed valve, General view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2 with the valve open; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 2 in the fully closed position.

Запорно-регулирующий клапан состоит из корпуса 1, в котором между входным и выходным патрубками 2, 3 установлен эластичный шланг 4. В корпусе 1 размещен также пережимной механизм, состоящий из двух противостоящих рычагов 5, каждый из которых установлен на размещенных в корпусе 1 осях 6 с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси шланга 4 (плоскость пережима). Одно плечо каждого рычага 5 контактирует с эластичным шлангом 4, а другое плечо рычага 5 снабжено установленным на оси 7 роликов 8, контактирующим с толкателем 9, жестко связанным со штоком 10 привода (не показан). Толкатель 9 имеет форму конуса и расположен между роликами 8, на наружной поверхности каждого из которых выполнен желоб 11 с радиусом кривизны R. Размеры конуса таковы, что в положении полного закрытия клапана ролики 8 контактируют с поверхностью толкателя 9 в сечении конуса, диаметр которого равен двум радиусам кривизны желобов роликов 8. The shut-off and control valve consists of a housing 1, in which an elastic hose 4 is installed between the inlet and outlet nozzles 2, 3. A pinch mechanism is also located in the housing 1, consisting of two opposing arms 5, each of which is mounted on the axles 6 located in the housing 1 with the possibility of rotation in a plane perpendicular to the axis of the hose 4 (pinch plane). One shoulder of each lever 5 is in contact with the elastic hose 4, and the other shoulder of the lever 5 is equipped with rollers 8 mounted on the axis 7, in contact with the pusher 9, rigidly connected to the actuator rod 10 (not shown). The pusher 9 has the shape of a cone and is located between the rollers 8, on the outer surface of each of which a groove 11 is made with a radius of curvature R. The dimensions of the cone are such that in the fully closed position of the valve, the rollers 8 are in contact with the surface of the pusher 9 in the cross section of a cone whose diameter is two the radii of curvature of the grooves of the rollers 8.

Предложенный клапан работает следующим образом. The proposed valve operates as follows.

При подаче командного сигнала на привод, его выходной шток 10 двигается возвратно-поступательно совместно с закрепленным на нем толкателем 9. Перемещаясь вниз, толкатель 9 своей конической поверхностью воздействует одновременно на поверхности желобов 11 роликов 8, что приводит к повороту в противоположные стороны соответствующих плеч рычагов 5. При этом, другие плечи рычагов 5, смыкаясь, пережимают шланг 4, перекрывая поток рабочей среды до достижения полной герметичности клапана. По мере пережатия шланга 4 на рычаги 5 действуют постоянно возрастающие и пропорциональные перепаду давления на клапане силы, направленные вдоль оси шланга 4, а также силы противодействия со стороны давления рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга 4. Первые из указанных сил, направленные вдоль оси шланга, уравновешиваются реактивными составляющими сил в местах контакта толкателя 9 и желобов 11 роликов 8, тем самым препятствуя перекосу рычагов 5 на осях вращения 6. При этом напряжения в местах контакта роликов 8 и толкателя 9, возникающие как реакции на действие возрастающих сил остаются постоянными в процессе пережатия шланга 4. Такое постоянство напряжений обеспечивается предложенным сочетанием формы роликов 8 и толкателя 9. Выбор радиуса кривизны желоба 11 равным половине диаметра сечения конуса в положении полного закрытия клапана обеспечивает максимальный размер площадки контакта между толкателем 9 и роликов 8 при максимальных силах противодействия со стороны рабочей среды и упругого сопротивления эластичного шланга 4. When a command signal is applied to the drive, its output rod 10 moves reciprocally together with the pusher 9 mounted on it. Moving down, the pusher 9 with its conical surface acts simultaneously on the surface of the grooves 11 of the rollers 8, which leads to the rotation of the corresponding lever arms 5. At the same time, the other shoulders of the levers 5, closing, pinch the hose 4, blocking the flow of the working medium until the valve is completely tight. As the hose 4 is clamped, the levers 5 are affected by forces constantly increasing and proportional to the pressure drop across the valve, directed along the axis of the hose 4, as well as reaction forces from the side of the working medium pressure and elastic resistance of the elastic hose 4. The first of these forces directed along the axis of the hose are balanced by the reactive components of the forces at the contact points of the pusher 9 and the grooves 11 of the rollers 8, thereby preventing distortion of the levers 5 on the rotation axes 6. In this case, the stresses at the contact points of the rollers 8 and the pusher 9, that appear as reactions to the action of increasing forces remain constant during the clamping of the hose 4. Such a voltage stability is ensured by the proposed combination of the shape of the rollers 8 and the pusher 9. The choice of the radius of curvature of the chute 11 equal to half the diameter of the cross section of the cone in the fully closed position of the valve provides the maximum contact area between the pusher 9 and rollers 8 with maximum reaction forces from the working medium and the elastic resistance of the elastic hose 4.

Перечисленные факторы существенно уменьшают износ роликов и исключают возможность смещения рычагов от плоскости пережима, повышая тем самым надежность работы клапана. These factors significantly reduce the wear of the rollers and exclude the possibility of shifting the levers from the pinch plane, thereby increasing the reliability of the valve.

(56) Патент США N 4303222, кл. F 16 K 7/06, 1981. (56) U.S. Patent No. 4,302,222, cl. F 16 K 7/06, 1981.

Патент США N 3408034, кл. 251-9, 1968. U.S. Patent No. 3408034, cl. 251-9, 1968.

Claims

SHUT-OFF CONTROL VALVE, comprising a housing and an elastic hose located therein and a pinch mechanism made in the form of oppositely arranged levers mounted on axles, one shoulder of each of which is arranged to interact with the hose, and the other shoulder is provided with a cylindrical roller in contact with the pusher rigidly connected with the actuator rod, characterized in that the pusher is made in the form of a cone located between the rollers, on the outer surface of each of which a groove with a radius m of curvature equal to half the diameter of the cone section at its interaction with the surface of the troughs in the position of complete closing of the valve.