RU2103583C1 - Shut-off regulating valve - Google Patents
Shut-off regulating valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2103583C1 RU2103583C1 RU96106018A RU96106018A RU2103583C1 RU 2103583 C1 RU2103583 C1 RU 2103583C1 RU 96106018 A RU96106018 A RU 96106018A RU 96106018 A RU96106018 A RU 96106018A RU 2103583 C1 RU2103583 C1 RU 2103583C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- locking
- regulating element
- valve
- cavity
- channel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области арматуростроения, а именно к запорно-регулирующим клапанам гидравлических систем и, в частности, может быть использовано в гидросистемах управления ковочными и штамповочными прессами, а также в авиационной, судостроительной и других отраслях техники. The invention relates to the field of valve engineering, and in particular to shut-off and control valves of hydraulic systems and, in particular, can be used in hydraulic control systems of forging and stamping presses, as well as in aviation, shipbuilding and other industries.
Известен запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус с присоединительными входным и выходным каналами, в расточке которого выполнено седло с уплотнительной фаской и центральным цилиндрическим проходным отверстием и размещен запорно-регулирующий элемент с запорной фаской и коническим хвостовиком, суживающимся в направлении от входного канала к выходному, связанный с управляющим штоком, при этом корпус клапана герметично закрыт крышкой, расположенной по отношению к запорно-регулирующему элементу со стороны, противоположной седлу клапана, а запорно-регулирующий элемент установлен с образованием между поверхностями отверстия седла и хвостовика канала, расширяющегося в направлении от входного канала к выходному, и с образованием надклапанной полости между поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки корпуса, сообщенной с входным каналом и в открытом положении клапана с выходным каналом. Запорно-регулирующий элемент клапана выполнен с центральным каналом, в котором установлен управляющий шток, и с внутренней цилиндрической выточкой, соосной центральному каналу, причем управляющий шток выполнен двухсторонним, снабжен размещенными в указанной выточке буртом со стороны крышки и запорной фаской разгрузочного клапана со стороны седла, установленными относительно выточки с зазором в осевом направлении, и связан с запорно-регулирующим элементом с ограниченной возможностью перемещения в осевом направлении на величину указанного зазора, при этом на боковой поверхности штока со стороны центрального проходного отверстия седла имеются лыски. Кроме того, надклапанная полость в открытом положении клапана сообщена с выходным каналом через полость цилиндрической выточки и проходное сечение разгрузочного клапана [1]. Known shut-off valve comprising a housing with connecting inlet and outlet channels, in the bore of which a saddle with a sealing chamfer and a central cylindrical bore hole is made and a shut-off-control element with a shutter chamfer and a tapered shank, tapering in the direction from the input channel to the outlet, is placed, associated with the control rod, while the valve body is hermetically closed by a cover located in relation to the locking-regulating element from the side opposite the seat a valve, and the locking-regulating element is installed with the formation between the surfaces of the hole of the saddle and the liner of the channel, expanding in the direction from the input channel to the output, and with the formation of a valvular cavity between the surfaces of the locking-regulating element and the housing cover in communication with the input channel and in the open position valve with outlet channel. The locking and regulating element of the valve is made with a central channel in which the control rod is installed, and with an internal cylindrical recess, coaxial to the central channel, the control rod being made bilateral, equipped with a shoulder located on the undercut from the side of the cover and a locking chamfer of the unloading valve from the side of the seat, set relative to the undercut with a clearance in the axial direction, and is associated with a locking and regulating element with limited ability to move in the axial direction by the amount of decree nnogo gap, wherein on the lateral surface of the rod of the central passage opening are dihedron saddle. In addition, the supravalvular cavity in the open position of the valve is in communication with the outlet channel through the cavity of the cylindrical groove and the bore of the discharge valve [1].
При отрыве запорно-регулирующего элемента от седла в силу неустановившегося характера движения жидкости в расширяющемся канале между поверхностями отверстия седла и хвостовика возможны колебания запорно-регулирующего элемента в его продольном направлении, сопровождающиеся неуправляемыми изменениями площади проходного сечения клапана и соответственно расхода рабочей жидкости через него, а также повышенным шумом. When the locking and regulating element is separated from the seat due to the unsteady nature of the fluid movement in the expanding channel between the surfaces of the saddle and shank openings, oscillations of the locking and regulating element in its longitudinal direction are possible, accompanied by uncontrolled changes in the area of the valve’s passage section and, accordingly, the flow rate of the working fluid through it, and also increased noise.
Кроме того, при малых площадях проходного сечения между запорно-регулирующим элементом и седлом в указанном сечении возможно снижение давления рабочей жидкости до уровня упругости ее насыщенного пара, что сопровождается выделением из жидкости растворенного в ней газа и парообразованием с последующим схлопыванием пузырьков газа и пара и, соответственно, кавитационным разрушением запорных кромок запорно-регулирующего элемента и седла. Это предопределяет невысокую долговечность рассматриваемого клапана. In addition, with small areas of the passage section between the locking-regulating element and the seat in the indicated section, it is possible to reduce the pressure of the working fluid to the level of elasticity of its saturated steam, which is accompanied by the release of gas dissolved in it from the liquid and vaporization, followed by the collapse of gas and vapor bubbles and, accordingly, cavitation destruction of the locking edges of the locking element and the seat. This determines the low durability of the valve in question.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является принятый в качестве прототипа запорно-регулирующий клапан, содержащий корпус с присоединительными входным и выходным каналами, в расточке которого выполнено седло с уплотнительной фаской и центральным проходным отверстием, суживающимся в направлении от входного канала к выходному, и размещен запорно-регулирующий элемент с запорной фаской и хвостовиком с регулирующей кромкой, связанный с управляющим штоком, при этом корпус клапана герметично закрыт крышкой, расположенной по отношению к запорно-регулирующему элементу со стороны, противоположной седлу клапана, а запорно-регулирующий элемент установлен с образованием между поверхностями отверстия седла и хвостовика канала, суживающегося в направлении от входного канала к выходному, и с образованием надклапанной полости между поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки, сообщенной с входным каналом и в открытом положении клапана с выходным каналом. Запорно-регулирующий элемент выполнен с центральным каналом, в котором установлен управляющий шток, и с внутренней цилиндрической выточкой, соосной центральному каналу. Шток выполнен двухсторонним, снабжен размещенными в указанной выточке буртом со стороны крышки и запорной фаской разгрузочного клапана со стороны седла, установленными относительно выточки с зазором в осевом направлении, и связан с запорно-регулирующим элементом с ограниченной возможностью перемещения в осевом направлении на величину указанного зазора, при этом на боковой поверхности штока со стороны центрального проходного отверстия седла имеются лыски. Кроме того, надклапанная полость сообщена в открытом положении клапана с выходным каналом через полость цилиндрической выточки и проходное сечение разгрузочного клапана, а регулирующая кромка хвостовика выполнена цилиндрической [2]. The closest in technical essence to the claimed object is a shut-off and control valve adopted as a prototype, comprising a body with connecting inlet and outlet channels, in the bore of which there is a saddle with a sealing chamfer and a central passage opening, tapering in the direction from the inlet channel to the outlet, and a locking and regulating element with a locking chamfer and a shank with a regulating edge is connected, connected with the control rod, while the valve body is hermetically closed by a cover, laid in relation to the locking-regulating element from the side opposite to the valve seat, and the locking-regulating element is installed with the formation between the surfaces of the hole of the saddle and the liner of the channel, tapering in the direction from the input channel to the output, and with the formation of a valvular cavity between the surfaces of the locking-regulating element and cover in communication with the inlet channel and in the open position of the valve with the outlet channel. The locking-regulating element is made with a central channel in which the control rod is installed, and with an internal cylindrical groove coaxial to the central channel. The rod is made double-sided, equipped with a collar located in the undercut from the side of the lid and a locking chamfer of the unloading valve on the side of the seat, mounted relative to the undercut with a clearance in the axial direction, and is connected with a locking-regulating element with a limited ability to move in the axial direction by the amount of the specified clearance, while on the side surface of the rod from the side of the Central passage hole of the saddle there are flats. In addition, the supravalvular cavity is communicated in the open position of the valve with the outlet channel through the cavity of the cylindrical recess and the bore of the discharge valve, and the control edge of the shank is cylindrical [2].
Известный запорно-регулирующий клапан имеет следующие недостатки. Known shut-off valve has the following disadvantages.
При подъеме управляющего штока относительно седла клапана рабочая жидкость получает возможность перетекать из надклапанной полости в выходной канал через проходное сечение, открывшееся между запорно фаской разгрузочного клапана и его седлом, и далее через каналы между лысками штока и поверхностями центрального канала запорно-регулирующего элемента. В результате давление в надклапанной полости уменьшается. В то же время при малом открытии проходного сечения между запорной фаской запорно-регулирующего элемента и уплотнительной фаской седла, когда еще не открыто проходное сечение между регулирующей кромкой хвостовика и центральным проходным отверстием седла или открыто на небольшую величину, давление в канале между поверхностями отверстия седла и хвостовика, поднимается до величины, близкой или равной давлению во входном канале, где оно, как правило, высокое. Под действием возросшей силы давления жидкости, находящейся в канале между поверхностями отверстия седла и хвостовика, запорно-регулирующий элемент смещается относительно своего седла вдоль оси управляющего штока, уменьшая рассогласование между перемещениями штока и запорно-регулирующего элемента. Это влечет за собой уменьшение площади проходного сечения разгрузочного клапана и повышение давления в надклапанной полости, что приводит, в свою очередь, к движению запорно-регулирующего элемента в обратном направлении. Таким образом, при малых открытиях проходного сечения клапана неизбежно возникают продольные колебания запорно-регулирующего элемента, сопровождающиеся неуправляемыми изменениями площади проходного сечения клапана и соответственно расхода рабочей жидкости через него, ударами запорно-регулирующего элемента по своему седлу и по бурту и запорной фаске разгрузочного клапана управляющего штока, а вследствие этого, повышенными шумом и износом клапана, что приводит к снижению надежности клапана. When the control rod rises relative to the valve seat, the working fluid gets the opportunity to flow from the supravalvular cavity into the outlet channel through the passage section that opens between the locking chamfer of the discharge valve and its seat, and then through the channels between the flats of the rod and the surfaces of the central channel of the locking-regulating element. As a result, the pressure in the supravalvular cavity decreases. At the same time, with a small opening of the passage section between the locking chamfer of the locking-regulating element and the sealing facet of the saddle, when the passage section between the regulating edge of the shank and the central passage hole of the saddle is not yet open or is open by a small amount, the pressure in the channel between the surfaces of the saddle hole and shank, rises to a value close to or equal to the pressure in the input channel, where it is usually high. Under the action of the increased pressure force of the liquid located in the channel between the surfaces of the holes of the saddle and the shank, the locking and regulating element is shifted relative to its saddle along the axis of the control rod, reducing the mismatch between the movements of the rod and the locking and regulating element. This entails a decrease in the area of the passage section of the unloading valve and an increase in pressure in the supravalvular cavity, which, in turn, leads to the movement of the locking and regulating element in the opposite direction. Thus, with small openings of the valve cross-section, longitudinal fluctuations of the shut-off and control element inevitably occur, accompanied by uncontrolled changes in the area of the cross-section of the valve and, accordingly, the flow rate of the working fluid through it, impacts of the shut-off and control element on its seat and on the shoulder and shut-off chamfer of the control valve stem, and as a result, increased noise and valve wear, which reduces the reliability of the valve.
При отсутствии управляющего сигнала на открытие рассматриваемого клапана его запорно-регулирующий элемент силами давления жидкости прижимается к седлу. Для снижения мощности, необходимой для привода изменения положения запорно-регулирующего элемента, предусмотрен разгрузочный клапан. Тем не менее при больших расходах и давлениях рабочей жидкости требуются значительные усилия на перемещение запорно-регулирующего элемента при открытии, что вызывает необходимость в значительной мощности управляющего привода клапана. In the absence of a control signal to open the valve in question, its locking-regulating element is pressed against the saddle by the forces of liquid pressure. To reduce the power required to drive a change in the position of the locking and regulating element, an unloading valve is provided. Nevertheless, at high flow rates and pressures of the working fluid, considerable efforts are required to move the locking and regulating element when opening, which necessitates a significant power control valve actuator.
После подъема запорно-регулирующего элемента относительно седла в силу неустановившегося характера движения жидкости через проходные сечения клапана возможны колебания запорно-регулирующего элемента в его продольном направлении. Самопроизвольные продольные колебания запорно-регулирующего элемента анализируемого клапана могут быть вызваны любыми изменениями давления жидкости, действующей на указанный элемент, т.к. в данной конструкции не обеспечивается разгрузка запорно-регулирующего элемента от сил давления жидкости. After the locking-regulating element is raised relative to the seat, due to the unsteady nature of the fluid movement through the valve passage sections, the locking-regulating element can oscillate in its longitudinal direction. Spontaneous longitudinal vibrations of the locking-regulating element of the analyzed valve can be caused by any changes in the fluid pressure acting on the specified element, because this design does not provide unloading of the locking and regulating element from the pressure forces of the liquid.
Для исключения вышеуказанных явлений и повышения точности управления положением запорно-регулирующего элемента клапана после открытия проходного сечения последнего требуется гарантированный гидравлический поджим запорно-регулирующего элемента к управляющему штоку для реализации их контакта, что также приводит к завышению мощности управляющего привода. To eliminate the above phenomena and improve the accuracy of controlling the position of the locking and regulating element of the valve after opening the passage of the latter, a guaranteed hydraulic pressing of the locking and regulating element to the control rod is required to realize their contact, which also leads to an overestimation of the power of the control drive.
Наличие разгрузочного клапана, размещенного в полости
цилиндрической выточки запорно-регулирующего элемента, усложняет конструкцию.Presence of an unloading valve located in the cavity
cylindrical grooves of the locking and regulating element, complicates the design.
Нефиксированная установка управляющего штока относительно очки запорно-регулирующего элемента в осевом направлении, во-первых, создает условия для перемещения указанного элемента относительно штока, во-вторых, приводит к потерям времени на выборку зазора между буртом управляющего штока и выточкой запорно-регулирующего элемента в осевом направлении и к перемещению запорно-регулирующего элемента относительно седла с запаздыванием по отношению к моменту начала регулирования, что снижает быстродействие клапана при его открытии. The non-fixed installation of the control rod relative to the glasses of the locking and regulating element in the axial direction, firstly, creates the conditions for moving the specified element relative to the rod, and secondly, it leads to loss of time for sampling the gap between the shoulder of the control rod and the undercut of the locking and regulating element in the axial direction and to the movement of the locking and regulating element relative to the seat with a delay in relation to the moment of the start of regulation, which reduces the speed of the valve when it is opened.
В то же время в силу установки управляющего штока в центральном канале запорно-регулирующего элемента и выполнения его двухсторонним снижается технологичность конструкции из-за необходимости центрирования штока по поверхности запорно-регулирующего элемента, крышки и корпуса. At the same time, due to the installation of the control rod in the central channel of the locking and regulating element and its double-sided execution, the manufacturability of the structure is reduced due to the need to center the rod on the surface of the locking and regulating element, cover and housing.
Использование управляющего штока запорно-регулирующего элемента, проходящего через полость выходного канал со стороны седла клапана, приводит к тому, что при протекании жидкости через проходное сечение клапана управляющий шток омывается потоком, подвергаясь кавитационному износу, т.к. кавитационные пузырьки, образующиеся в зоне максимального сжатия потока, выносятся в подклапанное пространство. Вместе с тем уменьшается площадь проходного сечения выходного канала, что снижает пропускную способность клапана. The use of the control rod of the locking-regulating element passing through the cavity of the outlet channel from the side of the valve seat leads to the fact that when the fluid flows through the valve passage section, the control rod is washed by the flow, undergoing cavitation wear, as cavitation bubbles formed in the zone of maximum compression of the flow are carried out into the subvalvular space. At the same time, the passage area of the outlet channel is reduced, which reduces the throughput of the valve.
Основной технической задачей, решаемой изобретением, является создание запорно-регулирующего клапана, характеризующегося пониженным уровнем продольных колебаний запорно-регулирующего элемента, возникающих под действием переменных сил давления жидкости при малом открытии проходного сечения клапана, за счет уравновешивания сил давления жидкости, действующих на запорно-регулирующий элемент. The main technical problem solved by the invention is the creation of a shut-off and control valve, characterized by a reduced level of longitudinal vibrations of the shut-off and control element that occur under the action of variable forces of the fluid pressure with a small opening of the valve bore due to balancing the fluid pressure forces acting on the shut-off and control element.
Следующей технической задачей, решаемой изобретением, является создание запорно-регулирующего клапана, характеризующегося отсутствием продольных колебаний запорно-регулирующего элемента от воздействия переменных сил гидростатического давления жидкости, возникающих при малом открытии проходного сечения клапана, за счет рационального выбора величины эффективных площадей поверхностей, участвующих в передаче усилия со стороны жидкости на запорно-регулирующий элемент. The next technical problem solved by the invention is the creation of a shut-off and control valve, characterized by the absence of longitudinal oscillations of the shut-off and control element from the action of the variable forces of the hydrostatic pressure of the liquid, arising when the passage section of the valve is small, due to the rational choice of the effective surface area involved in the transmission forces on the part of the liquid to the locking and regulating element.
Следующей задачей, решаемой изобретением, является создание запорно-регулирующего клапана, характеризующего практически полным отсутствием продольных колебаний запорно-регулирующего элемента от воздействия переменных сил давления жидкости при любом открытии проходного сечения клапана и пониженной потребной мощностью управляющего привода клапана за счет полной разгрузки запорно-регулирующего элемента от сил гидростатического давления жидкости. The next task to be solved by the invention is the creation of a shut-off and control valve, characterizing the almost complete absence of longitudinal oscillations of the shut-off and control element from the action of variable forces of fluid pressure at any opening of the valve bore and the reduced required power of the control valve actuator due to the complete unloading of the shut-off and control element from the forces of hydrostatic fluid pressure.
Следующей задачей, решаемой изобретением, является создание запорно-регулирующего клапана упрощенной конструкции, характеризующегося перемещением запорно-регулирующего элемента относительно седла без запаздывания по отношению к моменту начала регулирования и повышенной технологичностью, благодаря облегчению центрирования штока, за счет исключения из конструкции раз8рузочного клапана и введения фиксации управляющего штока в осевом направлении относительно запорно-регулирующего элемента клапана. Задачей изобретения является также создание запорно-регулирующего клапана, свободного от явления кавитационного износа управляющего штока в результате выполнения управляющего штока односторонним и его размещения за пределами выходного канала со стороны надклапанной полости
Следующей задачей, решаемой изобретением, является создание запорно-регулирующего клапана, характеризующегося повышенной технологичностью конструкции за счет облегчения центрирования разделительного элемента относительно запорно-регулирующего элемента.The next task to be solved by the invention is the creation of a shut-off and control valve of a simplified design, characterized by the movement of the shut-off and control element relative to the seat without delay with respect to the moment of the start of regulation and increased adaptability, due to the easier centering of the stem, due to the elimination of the relief valve from the design and the introduction of fixation the control rod in the axial direction relative to the locking element of the valve. The objective of the invention is the creation of a shut-off and control valve that is free from the phenomenon of cavitation wear of the control rod as a result of making the control rod unilateral and its placement outside the outlet channel from the side of the valvular cavity
The next task to be solved by the invention is the creation of a shut-off and control valve, characterized by high adaptability of the design by facilitating the centering of the separation element relative to the shut-off-control element.
Следующей задачей, решаемой изобретением, является создание запорно-регулирующего клапана с уменьшенными габаритами (главным образом, в осевом направлении) при неизменных диаметре седла и величине хода запорно-регулирующего элемента. The next task to be solved by the invention is the creation of a shut-off and control valve with reduced dimensions (mainly in the axial direction) with the same diameter of the seat and the stroke of the shut-off and control element.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в запорно-регулирующем клапане, содержащем корпус с присоединительными входным и выходным каналами, в расточке которого выполнено седло с уплотнительной фаской и центральным проходным отверстием, суживающимся в направлении от входного канала к выходному, и размещен запорно-регулирующий элемент с запорной фаской и хвостовиком с регулирующей кромкой, связанный с управляющим штоком, при этом корпус клапана герметично закрыт крышкой, расположенной по отношению к запорно-регулирующему элементу со стороны, противоположной седлу клапана, а запорно-регулирующий элемент установлен с образованием между поверхностями отверстия седла и хвостовика канала, суживающегося в направлении от входного канала к выходному, и с образованием надклапанной полости между поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки, сообщенной с присоединительным каналом, согласно изобретению клапан выполнен с образованием дополнительной надклапанной полосы, размещенной между поверхностями запорно-регулирующего элемента и детали, зафиксированной в осевом направлении относительно корпуса, сообщенной с каналом между поверхностями отверстия седла и хвостовика, причем эффективные площади запорно-регулирующего элемента со стороны дополнительной надклапанной полости и указанного канала в осевом направлении имеют разные знаки. The stated technical problem is achieved by the fact that in the shut-off and control valve containing a housing with connecting inlet and outlet channels, in the bore of which there is a saddle with a sealing chamfer and a central bore, tapering in the direction from the inlet to the outlet, and the shut-off-control element is placed with a chamfer and a shank with a regulating edge, connected with the control rod, while the valve body is hermetically closed by a cover located in relation to the shut-off and regulating element from the side opposite the valve seat, and the locking-regulating element is installed with the formation between the surfaces of the hole of the saddle and the liner of the channel, tapering in the direction from the input channel to the output, and with the formation of the valvular cavity between the surfaces of the locking-regulating element and the cover in communication with the connecting the channel, according to the invention, the valve is made with the formation of additional nadklapanny strip placed between the surfaces of the locking element and parts, fixing bath in the axial direction relative to the housing, communicating with the passage openings between the saddle surfaces and the shank, wherein the effective area of shut-off by the regulating member further supravalvular cavity and said channel in the axial direction have different signs.
Кроме того, в частных случаях выполнения техническая задача достигается за счет следующих признаков. In addition, in special cases, the technical task is achieved due to the following features.
Согласно изобретению эффективная площадь запорно-регулирующего элемента со стороны дополнительной надклапанной полости равна площади кольца, наружный диаметр которого равен большему диаметру поверхности контакта запорной фаски запорно-регулирующего элемента и уплотнительной фаски седла, а внутренний диаметр равен диаметру регулирующей кромки хвостовика. According to the invention, the effective area of the locking and regulating element from the side of the additional supravalvular cavity is equal to the area of the ring, the outer diameter of which is equal to the larger diameter of the contact surface of the locking chamfer of the locking and regulating element and the sealing facet of the seat, and the inner diameter is equal to the diameter of the regulatory edge of the shank.
Согласно изобретению результирующие эффективные площади запорно-регулирующего элемента со стороны полостей, сообщенных с входным и выходным каналами, выполнены каждая равными нулю без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости, канала между поверхностями отверстия седла и хвостовика и поверхности контакта запорной фаски запорно-регулирующего элемента с уплотнительной фаской седла. According to the invention, the resulting effective areas of the locking element on the side of the cavities in communication with the input and output channels are each equal to zero without taking into account the effective areas on the side of the additional supravalvular cavity, the channel between the surfaces of the saddle and shank holes and the contact surface of the locking facet of the locking element with a sealing facet of a saddle.
Согласно изобретению управляющий шток зафиксирован в осевом направлении относительно запорно-регулирующего элемента. According to the invention, the control rod is fixed in the axial direction relative to the locking-regulating element.
Согласно изобретению дополнительная надклапанная полость размещена в сквозной ступенчатой расточке запорно-регулирующего элемента между поверхностями указанной расточки и цилиндрического ступенчатого разделительного элемента, установленного в ней и зафиксированного относительно корпуса в осевом направлении, а надклапанная полость сообщена только с входным каналом. According to the invention, an additional supravalvular cavity is placed in the through stepwise bore of the locking-regulating element between the surfaces of the specified boring and a cylindrical stepwise separating element installed in it and fixed relative to the housing in the axial direction, and the valvular cavity communicates only with the inlet channel.
Согласно изобретению разделительный элемент выполнен составным из двух частей, одна из которых, большего диаметра, установлена с упором в крышку, а вторая поджата к первой в осевом направлении регулировочным винтом, установленным в корпусе. According to the invention, the separation element is made up of two parts, one of which, of a larger diameter, is mounted abutting in the lid, and the second is axially pushed against the first by an adjusting screw mounted in the housing.
Согласно изобретению дополнительная надклапанная полость размещена между дополнительными поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки, а надклапанная полость сообщена только с выходными каналом. According to the invention, an additional valvular cavity is placed between the additional surfaces of the shut-off-regulating element and the cover, and the valvular cavity is in communication only with the output channel.
Согласно изобретению запорно-регулирующий элемент выполнен с цилиндрическим выступом на торце со стороны крышки, входящим в расточку, выполненную в крышке, при этом дополнительная надклапанная полость размещена либо между поверхностями расточки, выполненной в крышке, и торцовой части цилиндрического выступа запорно-регулирующего элемента, входящего в указанную расточку, либо между торцовыми поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки. According to the invention, the locking and regulating element is made with a cylindrical protrusion at the end from the side of the lid, which is included in the bore made in the lid, with an additional nadklapanny cavity located either between the surfaces of the boring made in the lid and the end part of the cylindrical protrusion of the locking and regulating element included in the specified bore, or between the end surfaces of the locking and regulating element and the cover.
Согласно изобретению крышка выполнена с цилиндрическим выступом, входящим в расточку, выполненную в запорно-регулирующем элементе, при этом дополнительная надклапанная полость размещена либо между поверхностями расточки, выполненной в запорно-регулирующем элементе, и торцовой части цилиндрического выступа крышки, входящего в указанную расточку, либо между торцовыми поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки. According to the invention, the cap is made with a cylindrical protrusion included in the bore made in the locking-regulating element, while an additional supravalve cavity is placed either between the surfaces of the boring made in the locking-regulating element and the end part of the cylindrical protrusion of the cap included in the specified boring, or between the end surfaces of the locking element and the cover.
Выполнение дополнительной надклапанной полости между поверхностями запорно-регулирующего элемента и детали, зафиксированной в осевом направлении относительно корпуса, сообщенной с каналом между поверхностями отверстия седла и хвостовика, создает условия для уравновешивания силы давления жидкости, действующей на запорно-регулирующий элемент со стороны упомянутого канала и направленной в сторону открытия проходного сечения клапана, силой давления жидкости, действующей на тот же элемент со стороны дополнительной надклапанной полости и направленной в противоположную сторону. При этом необходимо, чтобы эффективные площади запорно-регулирующего элемента со стороны дополнительной надклапанной полости и канал между поверхностями отверстия седла и хвостовика в осевом направлении имели разные знаки. В результате в случае изменения давления в указанном канале при малом открытии проходного сечения клапана достигается снижение продольных колебаний запорно-регулирующего элемента, возникающих под действием переменных сил давления жидкости при малом открытии проходного сечения клапана. The implementation of an additional supravalvular cavity between the surfaces of the locking-regulating element and the part, fixed in the axial direction relative to the housing in communication with the channel between the surfaces of the holes of the saddle and the shank, creates conditions for balancing the pressure force of the fluid acting on the locking-regulating element from the side of the said channel and directed towards the opening of the valve bore, by the force of the fluid pressure acting on the same element from the side of the additional supravalvular cavity and directed in the opposite direction. In this case, it is necessary that the effective areas of the locking-regulating element from the side of the additional supravalvular cavity and the channel between the surfaces of the hole of the seat and the shank in the axial direction have different signs. As a result, in the event of a change in pressure in the specified channel with a small opening of the valve bore, a decrease in the longitudinal oscillations of the shut-off and control element arising under the action of variable fluid pressure forces with a small opening of the valve bore is achieved.
При равенстве эффективных площадей запорно-регулирующего элемента со стороны дополнительной надклапанной полости и со стороны канала между поверхностями отверстия седла и хвостовика с учетом поверхности контакта запорной фаски запорно-регулирующего элемента с уплотнительной фаской седла - продольные колебания запорно-регулирующего элемента, возникающие под воздействием переменных сил гидростатического давления жидкости при малом открытии проходного сечения клапана, исключаются полностью за счет полного уравновешивания силы гидростатического давления, действующей на запорно-регулирующий элемент со стороны упомянутого канала. If the effective areas of the locking and regulating element are equal on the side of the additional supravalvular cavity and on the channel side between the surfaces of the seat and shank holes, taking into account the contact surface of the locking facet of the locking and regulating element with the sealing facet of the saddle, longitudinal oscillations of the locking and regulating element occurring under the influence of variable forces hydrostatic pressure of the liquid with a small opening of the valve orifice, are completely eliminated due to the complete balancing of the hydraulic force ostaticheskogo pressure acting on the shut-off and regulating member from said channel.
Выполнение результирующих эффективных площадей запорно-регулирующего элемента со стороны полостей, сообщенных с входным и выходным каналами, каждой равными нулю, обеспечивает разгрузку запорно-регулирующего элемента клапана от сил гидростатического давления жидкости при любых значениях давления во входном и выходном каналах клапана, за счет чего достигаются практически полное исключение продольных колебаний запорно-регулирующего элемента от воздействия переменных сил давления жидкости при любой величине открытия проходного сечения клапана и уменьшение потребной мощности управляющего привода клапана. The implementation of the resulting effective areas of the locking element on the side of the cavities in communication with the input and output channels, each equal to zero, provides relief of the locking element of the valve from the forces of hydrostatic fluid pressure at any pressure values in the input and output channels of the valve, due to which almost complete exclusion of longitudinal oscillations of the locking-regulating element from the influence of variable forces of fluid pressure at any magnitude of opening of the passage section valve Ia and decrease the required power of the pilot valve actuator.
Фиксация управляющего штока относительно запорно-регулирующего элемента позволяет осуществлять перемещение запорно-регулирующего элемента относительно седла без запаздывания по отношению к моменту начала регулирования, что повышает быстродействие клапана при его работе
Вместе с тем, благодаря установке управляющего штока относительно запорно-регулирующего элемента с фиксацией только в осевом направлении, повышается технологичность конструкции за счет обеспечения возможности самоцентрирования штока относительно отверстия в крышке.The fixation of the control rod relative to the locking and regulating element allows the locking and regulating element to be moved relative to the seat without delay with respect to the moment of the start of regulation, which increases the speed of the valve during its operation
At the same time, due to the installation of the control rod relative to the locking-regulating element with fixing only in the axial direction, the manufacturability of the structure is increased due to the possibility of self-centering of the rod relative to the hole in the cover.
Исключение из конструкции разгрузочного клапана приводит к ее упрощению, а размещение управляющего штока за пределами выходного канала (со стороны надклапанной полости) приводит к исключению кавитационного износа штока, увеличивает пропускную способность клапана и повышает технологичность конструкции. Exclusion from the design of the discharge valve leads to its simplification, and the placement of the control rod outside the outlet channel (from the side of the valve valve) eliminates cavitation wear of the rod, increases the valve capacity and increases the manufacturability of the structure.
При фиксированной установке управляющего штока относительно запорно-регулирующего элемента в одном из частных случаев изобретения возможно размещение дополнительной надклапанной полости между поверхностями сквозной ступенчатой расточки, выполненной в запорно-регулирующем элементе, и цилиндрического ступенчатого разделительного элемента, установленного в указанной расточке и зафиксированного относительно корпуса в осевом направлении. Здесь функцию элемента, зафиксированного относительно корпуса в осевом направлении, выполняет специально введенный разделительный элемент. В этом исполнении надклапанная полость сообщена только с входным каналом. With a fixed installation of the control rod relative to the locking and regulating element in one of the special cases of the invention, it is possible to place an additional supravalve cavity between the surfaces of the through-step bore made in the locking and regulating element and a cylindrical step separating element installed in the specified bore and fixed relative to the housing in the axial direction. Here, the function of the element fixed relative to the housing in the axial direction is performed by a specially introduced separation element. In this design, the supravalvular cavity communicates only with the inlet channel.
Рабочая жидкость под высоким давлением, имеющим место во входном канале клапана, воздействует на запорно-регулирующий и разделительный элемент. При этом сила давления жидкости, действующей на разделительный элемент, передается на корпус, не нагружая запорно-регулирующий элемент. Hydraulic fluid under high pressure, which takes place in the inlet channel of the valve, acts on the locking-regulating and dividing element. In this case, the pressure force of the liquid acting on the separation element is transmitted to the housing without loading the locking-regulating element.
При выполнении результирующих эффективных площадей запорно-регулирующего элемента со стороны полостей, соединенных с входным и выходным каналами, порознь равными нулю (без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости, канала между поверхностями отверстия седла и хвостовика и поверхности контакта запорной фаски запорно-регулирующего элемента с уплотнительной фаской седла), достигается полная разгрузка запорно-регулирующего элемента от сил гидростатического давления жидкости. When performing the resulting effective areas of the locking and regulating element from the side of the cavities connected to the input and output channels, separately equal to zero (without taking into account the effective areas from the side of the additional supravalve cavity, the channel between the surfaces of the saddle and shank holes and the contact surface of the locking facet of the locking and regulating element with a sealing facet of the saddle), complete unloading of the locking and regulating element from the forces of hydrostatic pressure of the liquid is achieved.
Фиксация разделительного элемента в осевом направлении относительно корпуса клапана обеспечивает разгрузку запорно-регулирующего элемента клапана от сил давления жидкости при любом знаке перепада давления во входном и выходном каналах клапана, что особенно важно на неустановившихся режимах работы гидропривода, когда высока вероятность изменения знака перепада давления на обратный. Fixing the separating element in the axial direction relative to the valve body provides unloading of the valve's shutoff-regulating element from fluid pressure forces at any sign of the pressure drop in the valve inlet and outlet channels, which is especially important in transient hydraulic drive operation modes, when there is a high probability of the sign of the pressure drop reversing .
В случае исполнения разделительного элемента составным из двух частей, одна из которых, большего диаметра, установлена с упором в крышку, а вторая поджата к первой в осевом направлении регулировочным винтом, установленным в корпусе, появляется преимущество по технологичности конструкции за счет облегчения обеспечения соосности разделительного элемента относительно центрирующих поверхностей запорно-регулирующего элемента. In the case of the design of the separation element in two parts, one of which, of a larger diameter, is mounted abutting in the cover, and the second is axially tightened with the adjusting screw installed in the housing, there is an advantage in technological design by facilitating the alignment of the separation element relative to the centering surfaces of the locking element.
Размещение дополнительной надклапанной полости между дополнительными поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки, является другим частичным случаем изобретения при фиксированной установке управляющего штока относительно запорно-регулирующего элемента. В указанном случае функцию элемента, зафиксированного относительно корпуса в осевом направлении, выполняет непосредственно крышка корпуса клапана. В данном исполнении запорно-регулирующего клапана надклапанная полость сообщена только с выходным каналом. При этом также возможна полная разгрузка запорно-регулирующего элемента от сил гидростатического давления жидкости при обеспечении порознь равенства нулю вышеуказанных результирующих эффективных площадей запорно-регулирующего элемента со стороны полостей, соединенных с входным и выходным каналами клапана. The placement of an additional supravalvular cavity between the additional surfaces of the locking and regulating element and the cover is another partial case of the invention when the control rod is fixedly mounted relative to the locking and regulating element. In this case, the function of the element fixed relative to the housing in the axial direction is performed directly by the valve body cover. In this version of the shut-off and control valve, the supravalve cavity communicates only with the output channel. In this case, it is also possible to completely unload the locking and regulating element from the hydrostatic pressure of the liquid, while ensuring that the above mentioned effective effective areas of the locking and regulating element are not equal to zero on the side of the cavities connected to the valve inlet and outlet channels.
Последняя конструкция имеет те преимущества, что является более простой и имеет меньшие габариты (главным образом, в осевом направлении) при неизменных диаметре седла и величине хода запорно-регулирующего элемента
Размещение дополнительной надклапанной полости между дополнительными поверхностями запорно-регулирующего элемента и крышки имеет несколько вариантов исполнения.The latter design has the advantages that it is simpler and has smaller dimensions (mainly in the axial direction) with the same diameter of the seat and the stroke of the locking and regulating element
Placing an additional supravalvular cavity between the additional surfaces of the locking-regulating element and the cap has several options.
В одном из вариантов запорно-регулирующий элемент выполнен с цилиндрическим выступом на торце со стороны крышки, входящим в расточку, выполненную в крышке, в другом варианте крышка выполнена с цилиндрическим выступом, входящим в расточку, выполненную в запорно-регулирующем элементе. В последнем случае появляется преимущество, проявляющееся в дополнительном уменьшении осевых габаритов клапана. In one embodiment, the locking and regulating element is made with a cylindrical protrusion at the end from the side of the lid, which is included in the boring made in the lid, in another embodiment, the lid is made with a cylindrical protrusion, which is included in the bore, made in the locking and regulating element. In the latter case, an advantage appears, which manifests itself in an additional reduction in the axial dimensions of the valve.
На фиг. 1 изображена конструктивная схема запорно-регулирующего клапана с разделительным элементом; на фиг. 2 - конструктивная схема запорно-регулирующего клапана с составным разделительным элементом; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - конструктивная схема запорно-регулирующего клапана без разделительного элемента с выполнением расточки в крышке; на фиг. 5 - конструктивная схема запорно-регулирующего клапана без разделительного элемента с выполнением расточки в запорно-регулирующем элементе. In FIG. 1 shows a structural diagram of a check valve with a dividing element; in FIG. 2 is a structural diagram of a shut-off and control valve with a composite dividing element; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 is a structural diagram of a shut-off and control valve without a dividing element with a boring in the cover; in FIG. 5 is a structural diagram of a shut-off and control valve without a dividing element with a boring in the shut-off and control element.
Запорно-регулирующий клапан содержит корпус 1 с присоединительными входным 2 и выходным 3 каналами. В расточке корпуса 1 неподвижно установлены соосные седло 4 с уплотнительной фаской 5 и центральным проходным отверстием 6, суживающимся в направлении от входного канала 2 к выходному каналу 3, и направляющая гильза 7 с отверстиями 8 со стороны входного канала 2. В направляющей гильзе 7 размещен запорно-регулирующий элемент 9 с запорной фаской 10 и хвостовиком 11 с регулирующей кромкой 12. При контакте запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаски 5 седла 4 регулирующая кромка 12 хвостовика 11 образует с цилиндрической частью 13 центрального проходного отверстия 6 седла 4 золотниковую пару с гарантированным радиальным зазором и нулевым или положительным перекрытием. Корпус 1 герметично закрыт крышкой 14, расположенной по отношению к запорно-регулирующему элементу 9 со стороны, противоположной седлу 4 клапана. Запорно-регулирующий элемент 9 связан с управляющим штоком 15, который через уплотненное отверстие в крышке 14 выходит за пределы клапана. Управляющий шток 15 соединен с выходным звеном управляющего привода клапана (на чертежах управляющий привод и его выходное звено не показаны). Запорно-регулирующий элемент 9 установлен с образованием между поверхностями отверстия седла 4 и хвостовика 11 канала 16, суживающегося в направлении от входного канала 2 к выходному каналу 3, и с образованием надклапанной полости 17 между поверхностями запорно-регулирующего элемента 9 и крышки 14. Между поверхностями запорно-регулирующего элемента 9 и детали, зафиксированной в осевом направлении относительно корпуса 1, размещена дополнительная надклапанная полость 18, сообщенная с каналом 16 между поверхностями отверстия седла 4 и хвостовика 11 посредством канала 19. Функцию указанной детали в одном частном случае выполняет цилиндрический ступенчатый разделительный элемент 20 (фиг. 1, 2), в другом - крышка 14 корпуса 1 (фиг. 4, 5). Эффективные площади запорно-регулирующего элемента 9 со стороны дополнительной надклапанной полости 18 и канала 16 в осевом направлении имеют разные знаки. The shut-off and control valve contains a housing 1 with connecting
В предпочтительном варианте исполнения эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны дополнительной надклапанной полости 18 равна площади кольца, наружный диаметр которого равен большему диаметру поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаски 5 седла 4, а внутренний диаметр равен диаметру регулирующей кромки 12 хвостовика 11. In a preferred embodiment, the effective area of the locking and regulating
В этому случае результирующие эффективные площади запорно-регулирующего элемента 9 со стороны полостей, соединенных с входным и выходным каналами 2, 3, целесообразно выполнить порознь равными нулю без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости 18, канала 16 между поверхностями отверстия 6 седла 4 и хвостовика 11 и поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаски 5 седла 4. In this case, the resulting effective area of the locking and regulating
Управляющий шток 15 в любом из описанных выше вариантов исполнения может быть зафиксирован в осевом направлении относительно запорно-регулирующего элемента 9 и может быть выполнен как односторонним, так и двусторонним. The
В случае, когда управляющий шток 15 не имеет жесткой связи с запорно-регулирующим элементом 9 в осевом направлении, запорно-регулирующий клапан может быть снабжен разгрузочным клапаном. При таком исполнении дополнительная надклапанная полость 18 размещена, например, между поверхностями кольцевой расточки в крышке 14 и кольцевого выступа на торце запорно-регулирующего элемента 9, а надклапанная полость 17 сообщена с входным каналом (на чертежах разгрузочный клапан, указанные расточка и выступ не показаны). In the case where the
В частном случае исполнения с фиксированной установкой управляющего штока 15 относительно запорно-регулирующего элемента 9 запорно-регулирующий клапан может быть выполнен с цилиндрическим ступенчатым разделительным элементом 20 (фиг. 1, 2). При этом дополнительная надклапанная полость 18 размещена в сквозной ступенчатой расточке запорно-регулирующего элемента 9, между поверхностью 21 указанной расточки и поверхностью 22 цилиндрического ступенчатого разделительного элемента 20, установленного в упомянутой расточке и зафиксированного относительно корпуса 1 в осевом направлении. При этом надклапанная полость 17 сообщена с входным каналом 2. Поверхности контакта разделительного элемента 20 и расточки запорно-регулирующего элемента 9 уплотнены эластичными кольцами 23, 24, препятствующими перетечкам рабочей жидкости из полостей со стороны входного канала 2 в выходной канал 3. In the particular case of execution with a fixed installation of the
Цилиндрический ступенчатый разделительный элемент 20 в одном из вариантов исполнения зафиксирован в осевом направлении относительно корпуса 1 посредством стопорного элемента 25, свободно продетого через сквозные пазы 26, расположенные диаметрально противоположно в стенках запорно-регулирующего элемента 9 с направлением осей параллельно оси последнего, и входящего без зазоров своими концами в сквозные диаметрально расположенные отверстия, выполненные в направлении гильзе 7 (фиг. 1). Пазы 26 в запорно-регулирующем элементе 9 выполнены таким образом, что стопорный элемент 25 не ограничивает перемещение запорно-регулирующего элемента 9 на всем его ходе. В рассматриваемом случае надклапанная полость 17 соединена с входным каналом 2 последовательно через отверстия 27, полость 28 между поверхностями разделительного 20 и запорно-регулирующего 9 элемента, сквозные пазы 26, полость 29 между стенками запорно-регулирующего элемента 9 и гильзы 7 и отверстия 8 в гильзе 7. In one embodiment, the cylindrical stepped separation element 20 is fixed in the axial direction relative to the housing 1 by means of a locking element 25 freely threaded through through grooves 26 located diametrically opposite in the walls of the locking and regulating
В другом варианте исполнения цилиндрический ступенчатый разделительный элемент 20 выполнен составным из двух частей - 30, 31 (фиг. 2). Причем первая составная часть 30 выполнена большего диаметра и установлена с упором в крышку 14 своими выступами 32, а вторая составная часть 31 поджата к первой 30 в осевом направлении регулировочным винтом 33, установленным в корпусе 1. Управляющий шток 15 в этом варианте исполнения соединен с запорно-регулирующим элементом 9 посредством двух пальцев 34, 35, оси которых взаимно перпендикулярны. Палец 34 установлен своими концами в диаметрально расположенных отверстиях стенки запорно-регулирующего элемента 9 с возможностью перемещения в ограниченных пределах в своем осевом направлении. Шток 15 снабжен вилкой 36, ширина паза которой больше диаметра пальца 34. Палец 35, продетого через соответствующие отверстия в вилке 36 и пальце 34 с возможностью перемещения вилки 36 вместе с пальцем 35 относительно пальца 34 в осевом направлении пальца 35 в пределах зазора между стенками вилки 36 и пальцем 34 (фиг. 3). Такая установка, обеспечивая фиксацию управляющего штока 15 относительно запорно-регулирующего элемента 9 в осевом направлении, создает условия для самоцентрирвоания штока 15 относительно оси отверстия в крышке 14. В этом исполнении надклапанная полость 17 сообщена с входным каналом 2 через отверстия 37, выполненные в гильзе 7, и полость 38 между стенками гильзы 7 и расточки корпуса 1. In another embodiment, the cylindrical step separation element 20 is made of two parts - 30, 31 (Fig. 2). Moreover, the
Без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости 18, канала 16 между поверхностями отверстия 6 седла 4 и хвостовика 11 и поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 с уплотнительной фаской 5 седла 4 результирующая эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны полотей, сообщенных с входным каналом 2, в данном случае равна площади кольца с наружным диаметром, равным большему диаметру поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаски 5 седла 4, и внутренним диаметром, равным наибольшему диаметру уплотняемой поверхности разделительного элемента 20, за вычетом площади круга с диаметром, равным уплотняемому диаметру штока 15 запорно-регулирующего элемента 9. Результирующая эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны выходного канала 3 при тех же условиях равна площади кольца с наружным диаметром, равным диаметру регулирующей кромки 12 хвостовика 11, и внутренним диаметрам, равным наименьшему уплотняемому диаметру разделительного элемента 20. В частном случае исполнения эти площади могут быть выполнены равными нулю. Excluding the effective areas from the side of the
В частном случае исполнения без цилиндрического ступенчатого разделительного элемента 20 (фиг. 4, 5) дополнительная надклапанная полость 18 размещена между дополнительными поверхностями запорно-регулирующего элемента 9 и крышки 14, а надклапанная полость 17 сообщена с выходным каналом 3 посредством канала 39. In the particular case of execution without a cylindrical step-like dividing element 20 (Figs. 4, 5), an
В одном из вариантов исполнения клапана запорно-регулирующий элемент 9 выполнен с цилиндрическим выступом 40 на торце со стороны крышки 14, входящим в расточку 41, выполненную в крышке 14, при этом дополнительная надклапанная полость 18 размещена либо между поверхностью 42 расточки 41 и поверхностью 43 торцовой части выступа 40 (не показано), либо между торцовыми поверхностями 44, 45 соответственно запорно-регулирующего элемента 9 и крышки 14 (фиг. 4), а надклапанная полость 17 - наоборот. In one embodiment of the valve, the locking and regulating
Поверхность контакта запорно-регулирующего элемента 9 и гильзы 7 уплотнены посредством эластичного кольца 46. Поверхности контакта запорно-регулирующего элемента 9 и расточки 41 крышки 14 уплотнены посредством эластичного кольца 47. The contact surface of the
Результирующая эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны полостей, сообщенных с выходным каналом 3 (без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости 18, канала 16 между поверхностями отверстия 6 седла 4 и хвостовика 11 и поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 с уплотнительной фаской 5 седла 4), равна разности эффективных площадей запорно-регулирующего элемента 9 со стороны надклапанной полости 17, сообщенной с выходным каналом 3, и со стороны выходного канала 3 и в предпочтительном варианте исполнения может быть выполнены равной нулю. The resulting effective area of the locking and regulating
В случае, когда дополнительная надклапанная полость 18 размещена между торцовыми поверхностями 44, 45 соответственно запорно-регулирующего элемента 9 и крышки 14, эффективная площадь запорно-реуглирующего элемента 9 со стороны надклапанной полости 17 равна площади кольца с наружным диаметром, равным уплотняемому диаметру цилиндрической расточки 41 и внутренним диаметром, равным уплотняемому диаметру штока 15 запорно-регулирующего элемента 9. Эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны выходного канала 3 равна площади кольца с наружным диаметром, равным диаметру регулирующей кромки 12 хвостовика 11, и внутренним диаметром, равным уплотняемому диаметру штока 15 запорно-регулирующего элемента 9 при выполнении штока 15 двухсторонним и равным нулю при выполнении штока 15 односторонним и размещении его со стороны крышки 14. In the case when an
В этом же случае результирующая эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны входного канала 2 при выполнении наружного уплотняемого диаметра запорно-регулирующего элемента 9, равным большему диаметру поверхности контакта запорной фаски 10 и уплотнительной фаски 5 седла 4, равна нулю. In the same case, the resulting effective area of the locking and regulating
В следующем варианте исполнения крышка 14 выполнена с цилиндрическим выступом 48, входящим в расточку 49, выполненную в запорно-регулирующем элементе 9. При этом дополнительная надклапанная полость 18 размещена либо между поверхностью 50 расточки 49, и поверхностью 51 торцовой части выступа 48 (не показано), либо между торцовыми поверхностями 52, 53 соответственно запорно-регулирующего элемента 9 и крышки 14 (фиг. 5). In the following embodiment, the
Поверхности контакта запорно-регулирующего элемента 9 и гильзы 7 уплотнены посредством эластичного кольца 46. Поверхности контакта цилиндрического выступа 48 и расточки 49 запорно-регулирующего элемента 9 уплотнены посредством эластичного кольца 54. The contact surfaces of the
Результирующая эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны полостей, сообщенных с выходным каналом 3 (без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости 18, канала 16 между поверхностями отверстия 6 седла 4 и хвостовика 11 и поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 с уплотнительной фаской 5 седла 4), равна разности эффективных площадей запорно-регулирующего элемента 9 со стороны надклапанной полости 17, сообщенной с выходным каналом 3, и со стороны выходного канала 3 и в предпочтительном варианте исполнения может быть выполнена равной нулю. The resulting effective area of the locking and regulating
В случае, когда дополнительная надклапанная полость 18 размещена между торцовыми поверхностями 52, 53 соответственно запорно-регулирующего элемента 9 и крышки 14, эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны надклапанной полости 17 равна площади кольца с наружным диаметром, равным уплотняемому диаметру цилиндрической расточки 49, и внутренним диаметром, равным уплотняемому диаметру штока 15 запорно-регулирующего элемента 9. Эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны выходного канала 3 равна площади кольца с наружным диаметром, равным диаметру регулирующей кромки 12 хвостовика 11, и внутренним диаметром, равным уплотняемому диаметру штока 15 запорно-регулирующего элемента 9 при выполнении штока 15 двухсторонним и равным нулю при выполнении штока 15 односторонним и размещении его со стороны крышки 14. In the case where an
В этом случае, как и в конструкции, представленной на фиг. 4 результирующая эффективная площадь запорно-регулирующего элемента 9 со стороны входного канала 2 при выполнении уплотняемого наружного диаметра запорно-регулирующего элемента 9, равным большему диаметру поверхности контакта запорной фаски 10 и уплотнительной фаски 5 седла 4, равна нулю. In this case, as in the construction shown in FIG. 4, the resulting effective area of the locking and regulating
В конструкциях, показанных на фиг. 4, 5, для самоцентрирования штока 15 относительно оси отверстия под шток 15 в крышке 14 (и относительно оси отверстия под шток 15 в корпусе 1 при выполнении штока 15 двухсторонним) и обеспечения при этом фиксации штока 15 относительно запорно-регулирующего элемента 9 в осевом направлении шток 15 снабжен плоской головкой 55, которая входит в паз 56 в запорно-регулирующем элементе 9 с возможностью ограниченных перемещений в любом направлении, ортогональном оси штока 15. При этом высота указанного паза 56 равна высоте упомянутой головки 55 штока 15. In the designs shown in FIG. 4, 5, for self-centering of the
Запорно-регулирующий клапан работает следующим образом. Shut-off valve operates as follows.
При закрытом проходном сечении клапана рабочая жидкость воздействует на запорно-регулирующий элемент 9 по результирующей эффективной площади со стороны входного канала 2 под давлением во входном канале 2, со стороны выходного канала 3 - под давлением в выходном канале 3. When the valve cross section is closed, the working fluid acts on the locking and regulating
В частном случае, когда результирующие эффективные площади запорно-регулирующего элемента 9 со стороны полостей, соединенных с входным и выходным каналами 2, 3, выполнены порознь равными нулю (без учета эффективных площадей со стороны дополнительной надклапанной полости 18, канала 16 между поверхностями отверстия 6 седла 4 и хвостовика 11 и площади контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 с уплотнительной фаской 5 седла 4), запорно-регулирующий элемент 9 полностью разгружен от силового воздействия жидкости со стороны указанных полостей (без учета силового воздействия жидкости на отдельно оговоренные поверхности). In the particular case, when the resulting effective areas of the locking-regulating
При условии выполнения эффективной площади запорно-регулирующего элемента 9 со стороны дополнительной надклапанной полости 18, равной площади кольца, наружный диаметр которого равен большему диаметру поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаски 5 седла 4, а внутренний диаметр равен диаметру регулирующей кромки 12 хвостовика 11, со стороны дополнительной надклапанной полости 18 на запорно-регулирующий элемент 9 действует небольшое прижимное усилие, определяемое давлением в дополнительной надклапанной полости 18 и величиной площади кольца с наружным диаметром, равным большему диаметру поверхности контакта запорной фаски 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаски 5 седла 4 и внутренним диаметром, равным меньшему диаметру поверхности контакта упомянутых фаски 10 и фаски 5. Если этого усилия недостаточно, то необходимые для обеспечения герметичности клапана контактные напряжения на запорной фаске 10 элемента 9 и уплотнительной фаске 5 седла 4 создаются за счет управляющего привода клапана. Provided that the effective area of the locking and regulating
Соотношение эффективных площадей запорно-регулирующего элемента 9 в каждом конкретном случае выбирается с учетом возможных в процессе эксплуатации клапана сочетаний значений давления рабочей жидкости в его входном 2 и выходном 3 каналах при различных положениях запорно-регулирующего элемента 9 относительно седла 4 таким образом, чтобы при прочих равных условиях необходимая для управления клапаном мощность была минимальной. The ratio of the effective areas of the locking and regulating
При смещении запорно-регулирующего элемента 9 относительно седла 4 под действием управляющего привода клапана (на чертежах управляющий привод клапана не показан) и открытии проходного сечения между запорной фаской 10 запорно-регулирующего элемента 9 и уплотнительной фаской 5 седла 4, когда еще не открыто или открыто на небольшую величину проходное сечение между регулирующей кромкой 12 хвостовика 11 и центральным проходным отверстием 6 седла 4, давление в канале 16 между поверхностями отверстия 6 седла 4 и хвостовика 11, поднимается до величины, равной или близкой к давлению во входном канале 2, где оно, как правило, высокое. Такого же значения достигает давление в дополнительной надклапанной полости 18, сообщенной с каналом 16. В результате сила давления жидкости, действующая на запорно-регулирующий элемент 9 со стороны канала 16 и направленная в сторону открытия проходного сечения клапана, уравновешивается силой давления жидкости, действующей на тот же элемент 9 со стороны дополнительной надклапанной полости 18 и направленной в противоположную сторону. Благодаря этому достигается снижение продольных колебаний запорно-регулирующего элемента 9, возникающих под действием переменных сил давления жидкости при малом открытии проходного сечения клапана, или практически полное их исключение при равенстве эффективных площадей, участвующих в передаче усилия со стороны жидкости в рассматриваемой зоне на запорно-регулирующий элемент 9. When the locking and regulating
В то же время при выполнении результирующих эффективных площадей запорно-регулирующего элемента 9 со стороны полостей, сообщенных с входным и выходным каналами 2, 3, равными нулю, обеспечивается разгрузка запорно-регулирующего элемента 9 клапана от сил гидростатического давления жидкости при любой величине открытия проходного сечения клапана и при любом знаке перепада давления во входном и выходном каналах 2, 3 клапана, за счет чего достигаются практически полное исключение продольных колебаний запорно-регулирующего элемента 9 от воздействия переменных сил давления жидкости при любой величине открытия проходного сечения клапана и уменьшение потребной мощности управляющего привода клапана. At the same time, when performing the resulting effective areas of the locking and regulating
При этом фиксированная установка управляющего штока 15 относительно запорно-регулирующего элемента 9 позволяет осуществлять перемещение запорно-регулирующего элемента 9 относительно седла 4 без запаздывания по отношению к моменту начала регулирования, что повышает быстродействие клапана при его работе. Moreover, the fixed installation of the
В случаях, когда управляющий шток 15 размещен за пределами выходного канала 3 (со стороны надклапанной полости 17), исключается кавитационный износ штока 15 и увеличивается пропускная способность клапана. In cases where the
Таким образом, реализация изобретения обеспечивает снижение продольных колебаний запорно-регулирующего элемента клапана, возникающих под воздействием жидкости при малом открытии проходного сечения клапана, и в частном случае исполнения практически полное их исключение, а также практически полное исключение продольных колебаний запорно-регулирующего элемента под воздействием жидкости при любой величине открытия проходного сечения клапана за счет гидростатической разгрузки запорно-регулирующего элемента, что приводит к повышению надежности клапана и уменьшению потребной мощности управляющего привода клапана. Кроме того, запорно-регулирующий клапан имеет простую конструкцию, характеризуется перемещением запорно-регулирующего элемента относительно седла без запаздывания по отношению к моменту начала регулирования и технологичен в исполнении без разгрузочного клапана. Вместе с тем, конструкция клапана обеспечивает устранение явления кавитационного износа управляющего штока, и увеличение пропускной способности клапана в случае выполнения штока односторонним и размещения его со стороны надклапанной полости. Клапан в исполнении без разделительного элемента имеет уменьшенные осевые габариты и уменьшенный вес. Запорно-регулирующий клапан может быть использовано в гидросистемах управления ковочными и штамповочными прессами, а также в авиационной, судостроительной и других отраслях техники, где требуется обеспечить повышенную надежность, минимальные вес и габариты оборудования. Thus, the implementation of the invention provides a reduction in the longitudinal vibrations of the locking element of the valve arising under the influence of a liquid with a small opening of the valve bore, and in the particular case of execution, their almost complete exclusion, as well as almost complete exclusion of longitudinal oscillations of the locking element under the influence of liquid at any value of opening the valve bore due to hydrostatic unloading of the locking and regulating element, which leads to an increase adezhnosti valve and decrease the required power of the pilot valve actuator. In addition, the shut-off and control valve has a simple design, is characterized by the movement of the shut-off and control element relative to the seat without delay with respect to the moment of the start of regulation, and is technologically advanced without a discharge valve. At the same time, the design of the valve eliminates the phenomenon of cavitation wear of the control rod, and increases the throughput of the valve if the valve is made unilateral and is placed on the side of the valvular cavity. The valve in the version without a spacer element has reduced axial dimensions and reduced weight. The shut-off and control valve can be used in hydraulic control systems of forging and stamping presses, as well as in aviation, shipbuilding and other branches of technology where it is required to provide increased reliability, minimum weight and dimensions of equipment.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96106018A RU2103583C1 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Shut-off regulating valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96106018A RU2103583C1 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Shut-off regulating valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2103583C1 true RU2103583C1 (en) | 1998-01-27 |
| RU96106018A RU96106018A (en) | 1998-06-27 |
Family
ID=20178607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96106018A RU2103583C1 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Shut-off regulating valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2103583C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468271C2 (en) * | 2006-11-20 | 2012-11-27 | Акер Сабси АС | Valve |
| RU2552211C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-06-10 | Валерий Владимирович Бодров | Multi-purpose valve |
| RU2583479C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Valve |
| RU2637806C2 (en) * | 2013-03-11 | 2017-12-07 | КЛААС ИНДУСТРИТЕХНИК ГмбХ | Hydraulic valve |
| RU192418U1 (en) * | 2019-07-25 | 2019-09-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Angle control valve |
| RU2781030C1 (en) * | 2021-11-02 | 2022-10-04 | Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК") | Shut-off valve |
-
1996
- 1996-04-01 RU RU96106018A patent/RU2103583C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Топалер С.М., Беляев С.Н. Расчет и экспериментальное исследование дроссельных клапанов для гидравлического пресса с аккумулятором. - Кузнечно-штамповочное производство, 1969, N 1, с. 27, рис. 3. 2. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468271C2 (en) * | 2006-11-20 | 2012-11-27 | Акер Сабси АС | Valve |
| RU2637806C2 (en) * | 2013-03-11 | 2017-12-07 | КЛААС ИНДУСТРИТЕХНИК ГмбХ | Hydraulic valve |
| RU2552211C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-06-10 | Валерий Владимирович Бодров | Multi-purpose valve |
| RU2583479C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Valve |
| RU192418U1 (en) * | 2019-07-25 | 2019-09-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Промавтоматика-Саров" | Angle control valve |
| RU2781030C1 (en) * | 2021-11-02 | 2022-10-04 | Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК") | Shut-off valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5873561A (en) | Two-port cartridge seat valve | |
| US4281819A (en) | Balanced stem gate valve | |
| US3749122A (en) | System for installing fluid elements in conduit circuits | |
| US5172728A (en) | Three-way-valve | |
| US8413994B2 (en) | Sealing system with pressure relief elements and use of a sealing system for producing a pressure cascade in an intermediate space | |
| US4436279A (en) | Stem connection for gate valve | |
| US4491153A (en) | Pressure reducing valve | |
| US4434967A (en) | Valve self-relieving seats | |
| US4179099A (en) | Expanding gate valve | |
| CA1286193C (en) | Pressure limiting valve | |
| RU2103583C1 (en) | Shut-off regulating valve | |
| JPH102436A (en) | Cartridge valve | |
| US2884952A (en) | Line hydraulic pressure relief valve | |
| US7017608B2 (en) | Balanced globe valve | |
| US4997159A (en) | Logic valve | |
| US3215157A (en) | Valve seat structure having pressureactuated seal means | |
| US3460577A (en) | Spool type valve | |
| US4096880A (en) | Cartridge valve | |
| US3180351A (en) | Lubricated ball type valve | |
| US7124770B2 (en) | Shear mechanism for backpressure relief in a choke valve | |
| US6170383B1 (en) | Piston bypass valve | |
| CN109812587B (en) | Throttle valve with overflow function | |
| RU2334906C1 (en) | Multi-purpose valve | |
| CN113309897B (en) | Case buffer structure | |
| KR970010000B1 (en) | Flow rate control valve device and flow force reduction structure |