ВЕНТИЛЬНАЯ ГОЛОВКА САНТЕХНИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ Российский патент 1995 года по МПК F16K3/08 

Изобретение относится к санитарно-технической арматуре всех типов и может использоваться в качестве запорно-регулирующего устройства подачи холодной или горячей воды из магистралей, преимущественно бытового водоснабжения.

В настоящее время наиболее совершенными типами вентильных головок являются головки, в которых запорно-регулирующая функция осуществляется плотно контактирующими керамическими пластинами, имеющими проходные отверстия, при этом одна из пластин - нижняя - зафиксирована от поворота в корпусе головки, а другая - верхняя - связана с установленным в корпусе регулировочным валиком и при повороте последнего от маховичка выполняет роль затвора. Корпус головки устанавливается на посадочное место арматуры, например, посредством резьбы [1].

Известные конструкции головок, наряду с известными достоинствами (высокая долговечность, связанная с отсутствием подвижных уплотнений), не лишены и недостатков. Отсутствие элементов фиксации затвора в крайних положениях "открыто - закрыто" создает определенное неудобство в эксплуатации, связанное с необходимостью отслеживать эти положения визуально, по косвенному показателю фактического расхода воды. Кроме того, возможность неограниченного поворота затвора, при отсутствии необходимости в таком повороте, ведет к неоправданному дополнительному износу керамических пластин. Можно отметить также, что нерациональная конфигурация проходных отверстий в пластинах имеет следствием неравномерное увеличение подачи воды, т. е. отсутствие пропорциональности между углом поворота маховичка и расходом воды.

Из известных аналогов наиболее близка к заявленной конструкция вентильной головки, которая принята за прототип. Известная вентильная головка содержит корпус с осевой расточкой, с наружной резьбой для установки в посадочное место арматуры и с окнами в стенках корпуса для прохода воды: валик, установленный в расточке корпуса с возможностью поворота вокруг продольной оси и несущий на нижнем торце эксцентричное водило; размещенные в корпусе ниже проходных окон и плотно контактирующие между собой - керамический затвор, выполненный в виде диска, верхним глухим пазом связанного с водилом валика, и керамическую пластину под ним, зафиксированную в корпусе от поворота, причем затвор и пластина имеют проходные отверстия совпадающей сегментообразной формы; и маховичок, надетый своей втулкой и жестко зафиксированный на верхнем конце валика [2].

Данная конструкция имеет ряд дополнительных преимуществ перед описанными выше аналогами. В частности, наличие эксцентричного водила снижает усилие поворота маховичка и позволяет увеличить пропускную способность проходных отверстий. Кроме того, сегментообразная форма этих отверстий обеспечивает равномерное увеличение расхода воды, пропорциональное углу поворота маховичка. Однако недостатки, связанные с отсутствием возможности фиксации крайних рабочих положений затвора, не устранены и в этой конструкции. Кроме того, в этой конструкции, как и в аналогичных ей, не регламентировано соотношение размеров нижней, рабочей части корпуса, и не найдены оптимальные условия его пропускной способности, связанные с этими размерами.

В основу изобретения положена задача создания такой конструкции вентильной головки, которая бы при сохранении преимуществ, присущих прототипу, давала бы возможность ограничения и фиксации крайних рабочих положений затвора, что позволит повысить удобство эксплуатации и долговечность головки.

Указанная задача решается тем, что вентильная головка снабжена упором, установленным с фиксацией от поворота на верхней части корпуса и выполненным в виде кольца с торцевым сегментным выступом, а маховичок снабжен ответным выступом, взаимодействующим в крайних положениях с выступом упора и выполненным на стенке втулки, при этом керамическая пластина и упор относительно корпуса, а водило и выступ маховичка относительно валика установлены соответственно с совпадением по угловой координате.

Кроме того, нижняя часть корпуса выполнена с отношением наружного диаметра к наружному диаметру резьбы верхней части в пределах 0,61...0,89 и с отношением толщины стенки к диаметру в нижней части в пределах 0,067...0,1.

Указанные признаки в совокупности с описанными выше существенными признаками прототипа, общими и для заявленного устройства, составляют сущность изобретения.

На фиг. 1 показан общий вид вентильной головки в сборе, в продольном разрезе, совокупнос с посадочным местом арматуры, где она установлена (посадочное место показано тонкими линиями); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - диаграмма зависимости расхода воды от соотношения размером нижней и верхней частей корпуса.

Вентильная головка содержит металлический корпус 1 с наружной резьбой 2 для установки корпуса в посадочное место арматуры, с осевой расточкой 3 и окнами 4 в стенках корпуса. В осевой расточке корпуса установлен металлический приводной поворотный шток (валик) 5. Верхняя часть валика выполнена с лысками 6, а нижняя часть выполнена с лысками 7, при этом обе пары лысок одинаково ориентированы по угловой координате относительно оси валика. В средней части валик 5 имеет бурты 8, между которыми размещены резиновые уплотнительные кольца 9. На верхний конец валика надет своей втулкой 10 маховичок 11, имеющий также глазок 12 и заглушку 13, при этом маховичок жестко зафиксирован на валике винтом 14, входящим в резьбовое отверстие 15 в торце валика. На верхнюю часть корпуса, выполненную с лысками 16, посажен упор 17, имеющий форму кольца с торцевым сегментным выступом 18. На втулке 10 маховичка выполнен ответный выступ 19. Валик 5 и упор 17 застопорены относительно корпуса кольцом 20. В нижней части валик 5 несет посаженное на лыски 7 пластмассовое эксцентричное водило 21. Ниже проходных окон 4 в корпусе размещен керамический затвоp 22 в виде диска. На верхнем торце затвора 22 выполнен глухой эксцентриковый паз 23, в который входит выступ 24 водила 21. Прямо под затвором размещена керамическая пластина 25, которая зафиксирована от поворота в корпусе пазом 26 и плотно контактирует с затвором 22. Этот контакт обеспечивается резиновым кольцом 27, упирающимся в седло посадочного места арматуры. В затворе 22 и пластине 25 выполнены сегментообразные проходные отверстия 28 идентичной формы. Корпус снабжен также гайкой 29 с проточкой под уплотнение 30 резьбы 2.

Вентильная головка работает следующим образом.

При совмещении проходных отверстий 28 затвора 22 и пластины 25 вентиль открыт полностью и расход воды максимальный. В этом положении, благодаря одинаковой ориентации по угловой координате пластины 25 и упора 17 относительно корпуса 1 выступ 19 маховичка упирается в выступ 18 упора, и маховичок вместе с валиком зафиксирован. Закрытие головки производится обратным поворотом маховичка опять до упора, при этом отверстие 28 пластины 25 полностью закрыто глухой частью затвора 22. Таким образом, головка работает в режиме реверса, и положения "открыто" и "закрыто" фиксируются головкой автоматически, что создает удобство в эксплуатации. Поскольку валик 5 воспринимает только крутящий момент от трения затвора о пластину (плюс незначительные потери на трение между валиком и корпусом), а затвор 22 и пластина 25 обработаны с высокой степенью чистоты контактирующих поверхностей (за счет чего создается эффект прилипания и уплотнения), нагрузки на валик незначительны, и он может быть выполнен из малопрочного материала, вплоть до пластмассы. Выбор в качестве материала для упора также пластмассы определяется достаточно развитыми размерами этой детали. Выполнение из пластмассы маховичка по тем же причинам традиционно.

Существенное значение для работоспособности головки описанного типа имеет правильный выбор соотношения размеров корпуса головки в его нижней, проходной части. Дело в том, что проходные каналы для воды образуются, с одной стороны, наружной цилиндрической поверхностью нижней части корпуса и внутренней стенкой посадочного места, а с другой стороны, проходными отверстиями в керамических дисках: затворе и пластине. Увеличение наружного диаметра корпуса в его нижней части дает возможность увеличить площадь проходных отверстий, но одновременно снижает площадь в свету кольцевого канала между корпусом и посадочным местом. Внутренний диаметр расточки корпуса также влияет на площадь проходных отверстий затвора и пластины, т.е. на пропускную способность головки. Экспериментальные исследования влияния изменения диаметра корпуса на расход воды при постоянном давлении показали, что функция G = f(d/D), где G - расход, d, D - соответственно внешний диаметр корпуса в нижней части и внешний диаметр резьбы верхней части корпуса, имеет куполообразный вид (см. фиг. 6) с максимумом, соответствующим значению d/D около 0,75. В некоторой зоне вблизи этой точки расход воды снижается незначительно и головка функционирует нормально. С выходом за пределы этого участка диаграммы, как вправо, так и влево, наблюдается отрицательный эффект дросселирования потока, снижающий пропускную способность головки. В соответствии с этим, в предложенной конструкции регламентировано соотношение d/D в оптимальных пределах, составляющих 0,61...0,89. Исследования проводились при постоянной толщине стенки δ нижней части корпуса, равной (0,067. . .0,1)d, при чем при выборе δ меньше 0,067d наблюдается потеря устойчивости при механической обработке этой части корпуса и при эксплуатации, а при δ > >0,1d - нерациональное увеличение массы корпуса и, соответственно, расхода материала.

Изобретение позволяет увеличить эксплуатационные свойства вентильной головки и ее потребительские качества и может найти широкое применение в промышленности, т.к. не требует практически сколько-нибудь заметного усложнения технологии изготовления, напротив, в некоторых отношениях данная головка оказывается проще и в изготовлении, и в монтаже по сравнению с известными аналогами, и в частности, с прототипом.

Сущность изобретения: в осевом отверстии корпуса с наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры установлен приводной поворотный шток. На одном конце штока закреплен маховик, на другом расположено эксцентричное водило. Два плотно прилегающих друг к другу керамических диска с проходными отверстиями одинаковой сегментообразной формы размещены ниже окон для прохода рабочей среды, выполненных в стенке. Один диск установлен с возможностью поворота и взаимодействия с водилом, входящим в глухой паз, выполненный на диске, другой закреплен неподвижно. Упор выполнен в виде кольца с торцевым сегментным выступом и установлен с фиксацией от проворота на верхней части корпуса. На маховике выполнен внутренний выступ, взаимодействующий в крайних положениях маховика с выступом упора. Стенка выполнена ниже резьбы кольцевой. Отношение наружного диаметра стенки к наружному диаметру резьбы составляет 0,61-0,89. Отношение толщины стенки к ее наружному составляет 0,067-0,1. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ВЕНТИЛЬНАЯ ГОЛОВКА САНТЕХНИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ, содержащая корпус с осевым отверстием, наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры и с выполненной ниже резьбы стенкой с окнами для прохода рабочей среды, установленный в отверстии корпуса приводной поворотный шток, на одном конце которого закреплен маховик, а на другом расположено эксцентричное водило, размещенные ниже указанных окон два плотно прилегающих друг к другу керамических диска с проходными отверстиями одинаковой сегментообразной формы, один из которых установлен с возможностью поворота и взаимодействия с водилом, входящим в глухой паз, выполненный на диске, а другой диск закреплен неподвижно, отличающаяся тем, что она снабжена упором, выполненным в виде кольца с торцевым сегментным выступом и установленным с фиксацией от проворота на верхней части корпуса, на маховике выполнен внутренний выступ, взаимодействующий в крайних положениях маховика с выступом упора, стенка корпуса выполнена кольцевой, при этом отношение наружного диаметра стенки к наружному диаметру резьбы корпуса составляет 0,61 - 0,89. 2. Вентильная головка по п.1, отличающаяся тем, что отношение толщины стенки к ее наружному диаметру составляет 0,067 - 0,1.