<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX SOUPAPES.
La présente invention est relative aux soupapes du genre comprenant des éléments creux cylindriques à lumières, montés concentriquement l'un dans l'autre et capables de tourner l'un par rapport à l'autre pour faire varier l'ouverture de la lumière. L'invention comprend des soupapes dans lesquelles ces éléments à lumières-peuvent également être déplacés axialement comme montré par exemple dans les spécifications de brevet anglaises Nos 303,238 et 458.378.
L'invention est destinée plus particulièrement aux soupapes contrô- lant le débit de fluide sous pression relativement élevée, par exemple telles qu'utilisées dans l'alimentation d'eau aux générateurs de. vapeur à haute pres- sion, quoiqu'elle puisse être appliquée à des soupapes destinées à d'autres usages.
Des soupapes du genre décrit contrôlant des fluides à haute pression, comme par exemple des pressions de chaudière de 900 lbs. par pouce carré (env.
60 Kgs/cm2), et plus, avec une chute de pression relativement grande dans la soupape, pouvant être de 300 lbs. par pouce carré (env. 20 K , cm2) et plus, sont soumises à une usure considérable à cause de la haute vitesse du fluide dans les lumières et cela peut avoir comme résultat des fuites. L'objet-,de la présente invention est de prévoir une soupape perfectionnée dans laquelle l'usure et les fuites résultantes sont réduites dans une grande mesure. Un autre objet de l'invention est de prévoir une construction simple et appropriée de valve dans le but ci-dessus.
L'invention consiste en une soupape du genre décrit comprenant des éléments associés interne et externe à lumières et un élément intermédiaire à lumières, ayant la ou les ouvertures de lumière de l'élément interne ou ex- terne, à travers lesquels le fluide pénètre, formées de manière à envelopper ou recouvrir la ou les ouvertures de l'élément intermédiaire.
L'invention consiste également en une soupape suivant l'alinéa pré- cédent,dans laquelle la ou les lumières de l'élément externe ou interne à tra- vers lesquelles le fluide pénètre dans la valve sont d'étendue circonférentiel- le plus petite que la ou les lumières correspondantes de l'élément intermédiai-
<Desc/Clms Page number 2>
re, de sorte que le bord ou face co-agissant de celui-ci est protégé dans une certaine mesure de l'écoulement fluide.
La rotation relative entre les éléments interne ou externe et l'é- lément intermédiaire peut se faire de toute manière appropriée., et suivant un arrangement préféré, l'élément intermédiaire est fixe et les éléments interne et externe peuvent tourner ensemble par rapport à cet élément intermédiaire.
Les éléments interne et externe et l'élément intermédiaire peuvent également être capables de recevoir un déplacement axial relatif lequel pour- ra être effectué soit à la main soit automatiquement d'après un différentiel de pression. Les deux modes de réglage peuvent également être prévus.. si on le désire. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, lorsqu'on prévoit un déplacement axial relatif des éléments à lumières, les lumières des éléments externe ou interne ont une forme en V ou inclinée, et les lumières de l'élément intermédiaire sont rectangulaires ou présentent des côtés paral- lèles.
La soupape peut être disposée de manière que le fluide pénètre soit par l'élément externe soit par l'élément interne à lumières, le premier arran- gement étant le préférée Egalement, il est préférable de former les extrémi- tés de la lumière en direction axiale des éléments de manière inclinée par rap- port à leur axe commun afin de réduire la résistance à l'écoulement du fluide à travers la soupape
Les lumières ont de préférence une forme allongée disposée avec leurs grands axes parallèles à l'axe de rotation des éléments cylindriques de la sou- pape.
Un mode de réalisation de l'invention dans la pratique sera décrite à titre d'exemple, en se reportant aux dessins ci-joints, dans lesquels Fig.1 est une élévation sectionnelle, en partie interrompue, d'une soupape de contrôle de fluides à haute pression, par exemple de l'eau pour chau- dières, construite et disposée suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue de détail montrant les éléments de soupape en cou- pe faite le long de la ligne X-X.
Figs. 3, 4, 5 et 6 sont des vues développées de parties des éléments de soupape montrant les positions relatives des lumières pour diverses ouver- tures de la soupape.
En réalisant l'invention dans la pratique suivant un mode approprié tel qu'appliqué à titre d'exemple à une soupape pour le contrôle de l'alimen- tation d'une chaudière comme illustré dans les figs. 1 et 2, une enveloppe 1 est prévue ayant une connexion d'admission 2 à rebord et une connexion de sor- tie 3 présentant d'une manière analogue un rebord disposée à angles droits par rapport à la connexion 2. Une buselure fixe 4 à lumières est fixée par une connexion filetée 5 à son extrémité externe dans l'enveloppe 1 de telle sorte que la buselure est axialement alignée avec la connexion de sortie 3.
Cette buselure 4 constitue l'élément intermédiaire de la soupape et est formée avec un certain nombre de lumières 6 uniformément espacées., qui ont une forme rec- tangulaire allongée et ont leurs grands axes parallèles à 1?axe du manchon.
Monte de manière à glisser à l'intérieur de la buselure et concentriquement avec celle-ci se trouve un élément interne à lumières 7 de forme cylindrique creuse, ferme à son extrémité supérieure et ouvert à son extrémité inférieure qui est adjacente à l'extrémité externe de la buselure 4. L'élément interne- 7 est formé avec des lumières 8 disposées longitudinalement et qui correspon- dent en position avec les lumières fixes 6 mais ont une forme en V ou incli- née ayant leurs extrémités plus larges s'avançant dans le bord inférieur de l'élément. Les lumières 8 en V ont une forme telle que leur largeur minimum est moindre que la largeur des lumières fixes 6, et leur largeur minimum peut être égale à, ou plus grande que celle mentionnée ci-dessus.
Monté de manière à glisser à l'extérieur du manchon fixe 4 et concentriquement avec celui-ci se trouve un élément externe d'enveloppe 9 à lumières, ayant une forme cylin- drique, fermé à son extrémité supérieure et ouvert à son extrémité inférieure
<Desc/Clms Page number 3>
qui s'étend au-dessus des lumières rectangulaires 6.
L'élément interne d'en- veloppe 9 est formé avec des lumières 10 en forme de V ou inclinées qui boni disposées et ont une forme similaire à celle des lumières de l'élément interne 7. L'extrémité fermée 11 de l'élément d'enveloppe 9 enferme l'extrémité fer- mée supérieure de la buselure à lumière 4 et un axe 12 relie l'élément 9 avec l'extrémité fermée 13 de l'élément interne au moyen de connexions filetées 14 et 15 La position longitudinale relative des éléments 9 et 7 est telle que, dans n'importe quelle section droite, la largeur.des lumières externes 10 est moindre que la largeur des lumières externes 8.
Egalement les bords à l'extré- mité ou aux extrémités des diverses lumières sont inclinés,, comme indiqué en 16, par rapport à l'axe des éléments concentriques de soupape afin de facili- ter l'écoulement du fluide.
L'axe 12 s'étend à travers une boite à bourrage appropriée ou dis- positif d'étanchéité dans l'enveloppe de la soupape et peut être partiellement tourné au moyen d'un levier 17 fixé à l'extrémité supérieure, et de cette ma- nière les lumières des éléments interne et externe de la soupape découvrent plus ou moins les lumières de la buselure ou les ferment entièrement d'après la position du levier.
Une variation de l'ouverture de la soupape peut également être ef- fectuée en déplaçant l'axe 12 axialement de manière à amener plus ou moins de la partie plus large des lumières en forme de V ou inclinées en rapport avec les lumières rectangulaires de la buselure. Dans ce but, l'extrémité supérieu- re de l'axe est fixée à l'intérieur d'une enveloppe filetée 18 ayant un volant 19 solidaire de cette enveloppe. Un ressort 20 est maintenu entre une paire de paliers de butée 21 qui s'appuient respectivement sur un collier 22 sur l'en- veloppe et sur un écrou 23 sur l'axe. L'enveloppe 18 est filetée dans une piè- ce 24 fixée à l'enveloppe de soupape, et en vissant l'enveloppe ou en la dévis- sante on peut faire varier l'ouverture de soupape.
Egalement la pression du fluide à l'entrée de la soupape agit sur l'extrémité supérieure de l'élément d'enveloppe 9 et lorsque cette pression dépasse une valeur déterminée l'axe sera déplacé vers l'intérieur contre l'action du ressort 20 et l'ouverture de soupape sera réduite. L'on comprendra que ces arrangements pour faire varier la position axiale des éléments mobiles de soupape peuvent être supprimés si on le désire, ou bien on pourra utiliser d'autres arrangements dans le même but.
L'arrangement est tel que lorsque les lumières respectives de sou- pape sont en position entièrement ouverte comme illustré par exemple dans la fig. 2, pour toute relation axiale des éléments de soupape,, les bords des lu- mières de l'élément externe ou d'enveloppe 9 recouvrent les lumières fixes des deux côtés, à cause de la largeur moindre des premières, et de cette manière les bords co-agissants des lumières dans le manchon 4 et l'élément interne 7, et les surfaces cylindriques montées adjacent aux dits bords, sont protégées d'une mesure plus ou m'oins grande de l'écoulement de fluide qui passe à travers la soupape.
Cet 'effet protecteur est maximum quand les lumières sont en posi- tion ouverte entièrement comme montré dans la figo 2 et est réduit quand on fait tourner-la soupape en position partialement fermée. Puisque dans les con- ditions opératoires plus ou moins usuelles, la soupape sera soit complètement ouverte soit fermée pour la plus grande partie de la durée du fonctionnement., l'effet protecteur obtenu est suffisant pour réduire matériellement la tendan- ce à l'usure et à la formation de piqûres des bords co-agissants de la lumière et leurs surfaces adjacentes.
Dans la fig. 3 la relation entre les diverses lumières est montrée quand la position angtilaire de l'axe de soupape est telle qu'elle donne l'ouverture la plus grande possible et le volant est vissé pour réduire la surface de la lumière en direction axiale, cette position des élé- ments de soupape étant indiquée en traits interrompus dans la fige 1. Fig. 4 montre les positions relatives avec la soupape fermée, fig. 5 montre les posi- tions relatives pour une pleine ouverture avec le volant dévissé.. Fige 6 mon- tre la position complètement fermée avec le volant dévissée
Dans l'exemple décrit ci-dessus la soupape est disposée de manière que le fluide s'écoule radialement vers l'intérieur à travers les lumières de soupape et quitte axialement depuis l'intérieur de l'élément interne de soupa- pe.
Dans un arrangement où l'écoulement se produit dans la direction opposée,
<Desc/Clms Page number 4>
les lumières de l'élément interne de la soupape aurait une largeur réduite pour donner l'effet de protection, tandis que les lumières dans l'élément externe de soupape auraient une largeur relativement plus grande, correspondant à la largeur des lumières fixes de la buselure. Il est bien entendu que l'effet dé protection suivant l'invention pourra être obtenu avec des lumières d'au- tres formes pourvu que les bords de la lumière de l'élément à travers lequel le fluide s'écoule d'abord, soient en relation appropriée avec les bords des lumières suivantes.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit,puisque des détails de construction peuvent être variés suivant les circonstances.
<Desc / Clms Page number 1>
VALVE PERFECTIONS.
The present invention relates to valves of the kind comprising cylindrical hollow elements with lumens, mounted concentrically one inside the other and capable of rotating with respect to one another to vary the opening of the lumen. The invention includes valves in which these lumen elements can also be moved axially as shown for example in UK Patent Specification Nos. 303,238 and 458,378.
The invention is more particularly intended for valves controlling the flow rate of fluid under relatively high pressure, for example as used in the supply of water to generators. high pressure steam, although it can be applied to valves for other purposes.
Valves of the kind described controlling fluids at high pressure, such as, for example, boiler pressures of 900 lbs. per square inch (approx.
60 Kgs / cm2), and more, with a relatively large pressure drop across the valve, which can be 300 lbs. per square inch (approx. 20 K, cm2) and more, are subject to considerable wear due to the high velocity of the fluid in the lumens and this can result in leaks. The object of the present invention is to provide an improved valve in which wear and resulting leakage is reduced to a great extent. Another object of the invention is to provide a simple and suitable construction of a valve for the above purpose.
The invention consists of a valve of the kind described comprising associated internal and external lumen elements and an intermediate lumen element, having the lumen or apertures of the internal or external member, through which the fluid enters, formed so as to wrap or cover the opening (s) of the intermediate element.
The invention also consists of a valve according to the preceding paragraph, in which the aperture (s) of the outer or inner member through which the fluid enters the valve are of circumferential extent smaller than the corresponding light (s) of the intermediate element
<Desc / Clms Page number 2>
re, so that the co-acting edge or face thereof is protected to some extent from fluid flow.
The relative rotation between the internal or external elements and the intermediate element can be done in any suitable manner., And according to a preferred arrangement, the intermediate element is fixed and the internal and external elements can rotate together with respect to this. intermediate element.
The inner and outer members and the intermediate member may also be capable of accommodating relative axial displacement which may be effected either by hand or automatically based on a pressure differential. The two adjustment modes can also be provided .. if desired. According to a preferred embodiment of the invention, when a relative axial displacement of the lumen elements is provided, the openings of the external or internal elements have a V-shaped or inclined shape, and the openings of the intermediate element are rectangular or have parallel sides.
The valve may be arranged so that fluid enters either the outer member or the inner lumen member, the former arrangement being the preferred. Also, it is preferred to form the lumen ends in the direction of the lumen. axially of the elements in an inclined manner with respect to their common axis in order to reduce the resistance to the flow of fluid through the valve
The ports preferably have an elongated shape arranged with their major axes parallel to the axis of rotation of the cylindrical members of the valve.
An embodiment of the invention in practice will be described by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a sectional elevation, partly interrupted, of a fluid control valve at high pressure, for example water for boilers, constructed and arranged according to the invention.
Fig. 2 is a detail view showing the valve elements cut away along the line X-X.
Figs. 3, 4, 5 and 6 are developed views of parts of the valve elements showing the relative positions of the ports for various valve openings.
Carrying out the invention in practice in a suitable mode as applied by way of example to a valve for controlling the feed to a boiler as illustrated in figs. 1 and 2, a casing 1 is provided having an inlet connection 2 flanged and an outlet connection 3 similarly having a flange disposed at right angles to connection 2. A fixed nozzle 4 to lights is fixed by a threaded connection 5 at its outer end in the casing 1 such that the nozzle is axially aligned with the outlet connection 3.
This nozzle 4 constitutes the intermediate member of the valve and is formed with a number of evenly spaced openings 6, which have an elongated rectangular shape and have their major axes parallel to the axis of the sleeve.
Mounts so as to slide inside the nozzle and concentrically with it is an internal element with 7 lumens of hollow cylindrical shape, closed at its upper end and open at its lower end which is adjacent to the external end of the nozzle 4. The inner member 7 is formed with lumens 8 disposed longitudinally and which correspond in position with the fixed lumens 6 but have a V-shaped or inclined shape having their wider ends protruding into the nozzle. the bottom edge of the element. The V-shaped lights 8 have a shape such that their minimum width is less than the width of the fixed lights 6, and their minimum width may be equal to or greater than that mentioned above.
Mounted so as to slide outside the fixed sleeve 4 and concentrically therewith is an outer casing element 9 with lumens, having a cylindrical shape, closed at its upper end and open at its lower end.
<Desc / Clms Page number 3>
extending above the rectangular lights 6.
The inner casing member 9 is formed with v-shaped or slanted lumens 10 which are best disposed and have a shape similar to that of the lumens of the inner member 7. The closed end 11 of the member. casing 9 encloses the upper closed end of the lumen nozzle 4 and a pin 12 connects the element 9 with the closed end 13 of the internal element by means of threaded connections 14 and 15 The relative longitudinal position elements 9 and 7 is such that, in any straight section, the width of the outer lumens 10 is less than the width of the outer lumens 8.
Also the edges at the end or ends of the various lumens are inclined, as indicated at 16, with respect to the axis of the concentric valve members in order to facilitate fluid flow.
The shaft 12 extends through a suitable stuffing box or sealing device in the valve casing and can be partially rotated by means of a lever 17 attached to the upper end, and thereby In this way, the openings of the internal and external elements of the valve more or less uncover the openings of the nozzle or close them entirely according to the position of the lever.
A variation of the valve opening can also be effected by moving the pin 12 axially so as to bring more or less of the wider part of the V-shaped or slanted lumens in relation to the rectangular lumens of the valve. nozzle. For this purpose, the upper end of the axle is fixed inside a threaded casing 18 having a handwheel 19 integral with this casing. A spring 20 is held between a pair of thrust bearings 21 which rest respectively on a collar 22 on the casing and on a nut 23 on the axle. The casing 18 is threaded into a part 24 attached to the valve casing, and by screwing on or unscrewing the casing the valve opening can be varied.
Also the pressure of the fluid at the inlet of the valve acts on the upper end of the casing element 9 and when this pressure exceeds a determined value the axis will be moved inwards against the action of the spring 20 and the valve opening will be reduced. It will be understood that these arrangements for varying the axial position of the movable valve members can be omitted if desired, or other arrangements can be used for the same purpose.
The arrangement is such that when the respective valve openings are in the fully open position as illustrated for example in FIG. 2, for any axial relation of the valve elements, the edges of the lights of the outer element or casing 9 cover the fixed ports on both sides, because of the smaller width of the former, and in this way the co-acting edges of the lumens in the sleeve 4 and the inner member 7, and the cylindrical surfaces mounted adjacent to said edges, are shielded to a greater or lesser extent from the flow of fluid passing through the valve.
This protective effect is maximum when the lumens are in the fully open position as shown in Fig. 2 and is reduced when the valve is rotated to the partially closed position. Since, under more or less usual operating conditions, the valve will be either fully open or closed for the greater part of the operating time, the protective effect obtained is sufficient to materially reduce the tendency to wear. and the formation of pitting of the co-acting edges of the lumen and their adjacent surfaces.
In fig. 3 the relation between the various lumens is shown when the angular position of the valve shaft is such as to give the largest possible opening and the handwheel is screwed to reduce the area of the lumen in the axial direction, this position valve elements being shown in dotted lines in fig 1. Fig. 4 shows the relative positions with the valve closed, fig. 5 shows the relative positions for full opening with the handwheel unscrewed. Fig. 6 shows the fully closed position with the handwheel unscrewed
In the example described above the valve is arranged so that the fluid flows radially inwardly through the valve ports and leaves axially from the interior of the internal valve member.
In an arrangement where the flow occurs in the opposite direction,
<Desc / Clms Page number 4>
the lumens in the inner valve member would have a reduced width to give the protective effect, while the lumens in the outer valve member would have a relatively larger width, corresponding to the width of the fixed nozzle lumens . It is understood that the protective effect according to the invention can be obtained with lights of other shapes, provided that the edges of the light of the element through which the fluid first flows are in appropriate relation to the edges of the following lights.
Of course, the invention is not limited to the example described, since construction details may be varied depending on the circumstances.