ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК F16K5/20 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для установки на трубопроводах в качестве перекрывного устройства.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, шаровую пробку, седла в виде усеченного конуса с кольцевой выточкой в большем основании, упругое нажимное кольцо, жесткое нажимное кольцо, герметизирующий элемент. Седло меньшим основанием обращено к пробке [1]
Недостатком известного технического решения является:
сложность конструкции;
недостаточная надежность герметизации соединения пробка-седло, так как величина деформации упругого нажимного кольца (резина и т.д.) незначительна; наличие малой деформации упругого нажимного кольца резко ограничивает поворот седла, а значит и величину несоосности пробки и седла при изготовлении и износе их при эксплуатации;
сборка деталей осуществляется непосредственно на кране.

Известен кран шаровой фирмы "ITAG", содержащий корпус с верхней крышкой, внутри которого расположен затвор на цапфах в виде сферической пробки с двухсторонним уплотнением "металл-металл" при помощи двух самоустанавливающихся седел [2]
Недостатком известного технического решения является:
сферические кольца седла установлены в цилиндрических отверстиях корпуса, а герметичность между ними обеспечивается уплотняющим кольцом, установленным в прототипе на сфере кольца, при этом угол поворота его относительно оси, перпендикулярной к центральной оси патрубков корпуса, очень ограничен при прижиме седла к пробке, так как возможна потеря герметичности в соединении сферической поверхности кольца седла и цилиндрической поверхности патрубков корпуса;
сложная конструкция сферического кольца седла, то есть сферическая поверхность его переходит в выступающую над ней поверхность с элементом уплотнения, что усложняет технологию изготовления.

Задача изобретения повышение герметичности крана путем самоустановки седла, упрощение конструкции и расширение технологических возможностей уплотнения путем применения его для различного типа запорных органов (сфера, клин, плоскость).

Это достигается тем, что каждое седло выполнено в виде втулки с внутренней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, которое с возможностью самоустановки расположено во втулке, причем наружная сферическая поверхность кольца ограничена его торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена уплотняющей. Герметичность крана повышается за счет самоустановки седла в результате взаимодействия сферических поверхностей втулки и кольца, что допускает увеличение смещения осей затвора и седла при изготовлении и их износе. Упрощение конструкции достигается тем, что седло изготавливается отдельным узлом, что упрощает монтаж и демонтаж запорного устройства.

На фиг. 1 изображено запорное устройство с двухсторонним уплотнением (запорный орган сферическая пробка); на фиг. 2 запорное устройство с двухсторонним уплотнением (запорный орган жесткий клин); на фиг. 3 - запорное устройство с односторонним уплотнением (запорный орган сфера с кольцевой сферической уплотняющей поверхностью); на фиг. 4- запорное устройство (запорный орган сфера с плоской кольцевой уплотняющей поверхностью).

Запорное устройство состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, крышки 4, шпинделя 5, запорного органа 6, седел (седла), установленных в цилиндрических отверстиях патрубков корпуса 1, причем каждое седло состоит из втулки 7 с внутренней сферической поверхностью, с которой взаимодействует наружная сферическая поверхность кольца 8, одна из торцевых поверхностей 9 которого является уплотняющей и может быть выполнена из различного уплотняющего материала различной формы (сфера, конус, плоскость). Герметичность седла с корпусом обеспечивается уплотняющим кольцом 10, а между втулкой 7 и кольцом 8 уплотняющим кольцом 11.

На фиг. 1 запорное устройство выполнено с двухсторонним уплотнением, а запорный орган 6 в виде сферической пробки с цилиндрическими цапфами. Шпиндель 5 связан с приводом (не показан) и совершает возвратно- вращательное движение на 90^o. Седло при отсутствии давления или при малом его значении поджимается к пробке пружинами 12.

На фиг. 2 запорное устройство выполнено с двухсторонним уплотнением, а запорный орган в виде "жесткого клина". Шпиндель 5 совершает возвратно-поступательные движения.

На фиг. 3, 4 запорное устройство выполнено с односторонним уплотнением. Запорный орган 6 установлен в корпусе 1 на шарнирном подшипнике 13, а в верхней части имеет запрессованные пальцы 14, 15, в прямоугольном отверстии между которыми расположена нижняя часть шпинделя 5 в виде изогнутого плоского стержня. Шпиндель 5 совершает от привода вертикальное и вращательное движения, при этом запорный орган совершает вращение на 90^o, а затем наклон в сторону седла. На фиг. 3 уплотнительная поверхность 16 запорного органа 6 выполнена в виде сферического кольца, а уплотнительная поверхность 9 седла в виде конической поверхности. На фиг. 4 уплотнительные поверхности затвора и седла выполнены в виде плоских колец 17, 9.

Работа запорного устройства осуществляется следующим образом.

На фиг. 1 запорное устройство показано в открытом положении, когда проходные отверстия запорного органа 6, уплотняющего кольца 8 седла и патрубков 2, 3 корпуса 1 совпадают. При наличии транспортируемой среды втулка 7 седла прижимается к сферической поверхности запорного органа 6, а при отсутствии ее пружинами 12. Перекрытие запорного устройства осуществляется поворотом запорного органа 6 вокруг вертикальной оси на угол 90^o, при этом проходные отверстия седел перекрываются сферической уплотняющей поверхностью запорного органа 6. В случае наличия несоосности запорного органа и седла или неравномерного износа их контактирующих уплотняющих поверхностей уплотняющее кольцо 8, поворачиваясь на своей сферической поверхности, самоустанавливается на уплотняющей поверхности запорного органа 6, обеспечивая при этом герметичность соединения.

На фиг. 2 запорный орган 6 в виде клина находится в верхнем положении, при этом проходные отверстия патрубков 2, 3 корпуса 1 и колец 8 седел совпадают. С помощью шпинделя 5 клину сообщается перемещение вниз до тех пор, пока уплотняющие поверхности на нем войдут в контакт с уплотняющими поверхностями колец 8, причем каждое из них, независимо друг от друга, самоустанавливается и обеспечивает герметичность соединений, компенсируя погрешность изготовления и сборки клина, корпуса, а также возможность деформации деталей от давления среды и износе при эксплуатации. Открытие запорного органа 6 осуществляется при сообщении клину посредством шпинделя 5 перемещения вверх. На фиг. 3, 4 запорный орган 6 показан в промежуточном положении. В открытом положении ось проходного отверстия запорного органа 6 совпадает с продольными осями входного 2 и выходного 3 патрубков корпуса 1, а нижний торец шпинделя 5 находится между пальцами 14, 15. Шпиндель 5 совершает одновременно перемещение вниз и поворот вокруг своей оси, при этом нижний конец шпинделя 5, опускаясь между пальцами 14, 15, поворачивает запорный орган 6 на шарнирном подшипнике 13 вокруг своей оси вертикальной на 90^o, это положение изображено на фиг. 3, 4, то есть ось проходного отверстия запорного органа 6 занимает положение, перпендикулярное продольной оси отверстий патрубков корпуса 1.

Далее шпиндель 5 перемещается вниз без поворота вокруг своей оси, при этом наклонная часть нижнего кольца шпинделя 5, проходя между пальцами 14, 15, наклоняет запорный орган 6 с точкой вращения в шарнирном подшипнике 13 к кольцу 8 так, что оно самоустанавливается по сферической уплотняющей поверхности 16 на фиг4 и плоской уплотняющей поверхности на фиг. 4.

Открытие осуществляется при обратном перемещении шпинделя 5 в обратной последовательности движений запорного органа 6. Конструкция седла из втулки 7 и кольца 8, взаимодействующих между собой по сферическим поверхностям, позволяет развернуть одно относительно другого на значительный угол между их продольными осями, а значит расширить допуск на непараллельность осей запорного органа и седла при изготовлении, износ их уплотняющих поверхностей при эксплуатации, сохраняя при этом герметичность запорного устройства. Разборка седла осуществляется поворотом втулки 7 и кольца 8 относительно друг друга на угол 90^o, затем любое из них поворачивают вокруг оси отверстия втулки 7 так, чтобы две лыски на одном из его торце (не показано) совпали с высотой кольца 8, после чего они разъединяются.

Сборка седла выполняется в обратной последовательности.

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для установки на трубопроводах в качестве перекрывающего устройства. Сущность изобретения: запорное устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, крышку, шпиндель, запорный орган и седла. Седла установлены в цилиндрической части патрубка корпуса. Каждое седло состоит из втулки с внутренней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, которое с возможностью самоустановки расположено во втулке. Наружная сферическая поверхность кольца ограничена его торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена уплотняющей. 4 ил.

Запорное устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором расположены запорный орган с приводом и седла с уплотнениями, отличающееся тем, что каждое седло выполнено в виде втулки с внутреней сферической поверхностью и кольца с наружной сферической поверхностью, которое с возможностью самоустановки расположено во втулке, причем наружная сферическая поверхность кольца ограничена его торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена уплотняющей.