СПОСОБ ЗАПИРАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 1999 года по МПК F16K27/06 

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, а также к областям техники, где требуется надежное удержание жидких сред, различных по своей массе, что принципиально для совершенствования экологической чистоты окружающей среды.

Известен аналог-прототип НИИТПРОММАШ, Москва, Дмитровское шоссе, 7 - Инструкция по использованию кран-буксы с керамическими затворами.

К недостаткам следует отнести ненадежность сальниковых уплотнений в связи со способом и ориентацией их формы в процессе эксплуатации.

Цель предлагаемого изобретения - повышение технологических возможностей резьбовых и подвижных цилиндрических соединений, работающих под давлением жидких сред.

Это достигается тем, что способ запирания жидкости в резьбовом и цилиндрическом соединениях вентильной головки кран-буксы относительно трубопровода, по которому осуществляют подачу жидких сред под давлением столба жидкости в резьбовой разъем с внешней стороны вентильной головки и внутри сопряжения подвижных элементов корпуса вентильной головки, заключающийся в установке тороидных упругих элементов, которыми перекрывают разъемы резьбовых и цилиндрических поверхностей сопряжений корпуса вентильной головки, трубопровода и элементов подачи и запирания жидкости, отличающейся тем, что резьбовой профиль защищают снаружи, как минимум, двумя сальниками, которые не взаимодействуют с резьбовым профилем во время вращения, подачи и фиксации вентильной головки относительно сопрягаемых базовых поверхностей трубопровода, изменяют направление вектора результирующей силы, в сечении сальника, под углом к оси подачи вентильной головки, при этом в торцовой части сальника изменяют его первоначальные параметры путем сжатия возрастающей контактной сопрягаемой по отношению к нему площадью клинообразной конической поверхности вентильной головки, причем во внутренней цилиндрической части отверстия вентильной головки, каждый тороидный сальник, под давлением жидкости, переходит из тороидной в цилиндро-тороидно-коническую форму, а за счет поджима, изнутри тороида, в радиальной плоскости, конической поверхностью и реактивным давлением жидкости, создают клиновой эффект, который упреждает попадание жидкости в кольцевой разъем подвижного соединения кран-буксы.

Графические изображения
На фиг. 1 представлено сечение внешнего резьбового соединения вентильной головки кран-буксы в двух вариантах контактирования сальника с сопрягаемыми соединениями элементов запорного резьбового вентильно-трубного соединения.

На фиг. 2 представлено сечение внутреннего сопряжения взаимодействующих поверхностей вентильной головки кран-буксы.

Описание графических изображений.

Осуществление способа изоляции водной или прочей жидкой смеси поясняется на фиг. 1 и фиг. 2.

Выступ трубы 1 с резьбовой поверхностью позволяет установить в нем вентильную головку 3 (для лучшего понимания способа все элементы кран-буксы из вентильной головки условно сняты и не показаны на фиг. 1 и фиг. 2). Вентильную головку 3 подают вдоль оси 4 путем вращения ее относительно собственной оси в направлении подачи Д_г. Именно в направлении подачи воды (др. вида жидкости) вентильная головка испытывает давление по периферийной зоне резьбового соединения и по внутреннему сопряжению дет. 3 и поворотного упора 5.

Для исключения подтекания резьбового соединения в торцевой и внутренней радиальной поверхности контровочной гайки 6 устанавливаются тороидные по форме сальники 7 и 8.

Сальники выполняют из вулканизата на основе синтетического каучука СКФ-26 (28), имеющего, при определенной структуре наполнителей, не только хорошие износостойкие показатели в работе, но и прекрасную пластичность и высокие прочностные показатели при широком разбросе температур, а также высокую антиадгезионную способность к сопрягаемым поверхностям. Прочностная пленка с глубиной до 300 мкм исключает многоразовую замену сальников в течение нескольких лет эксплуатации кран-букс. Интересной особенностью материала сальников является их 6%-ная усадка по высоте изделия и 2%-ная усадка в радиальной секущей плоскости. Именно это обстоятельство и способствует принятию телом сальника той формы профиля канавок, которые наиболее значимы для решения затрагиваемой проблемы. Итак, когда жидкость поступает через витки резьбового соединения к сальнику 7, последнему приходится испытывать растяжение и из состояния тороидной формы переходить в сжатую форму с двумя эллиптическими поверхностями, одной поверхностью конического характера и поверхностью плоского профиля с отпечатком кольцевого характера. При большем давлении и повышении температуры жидкости до температуры 265^oC сальник 7 становится надежным элементом без каких-либо признаков охрупчивания.

Другой отличительной особенностью способа является сальник 8, который по первоначальной форме аналогичен сальнику 7, но принцип изменения его формы основан на принципе разжима его объема в канавке тороидной формы за счет движения сальника навстречу сужающемуся объему относительно конической поверхности вентильной головки. Следовательно, когда жидкость по виткам резьбового соединения вентильной головки и сопрягаемой с ней гайкой 6 встречает сопротивление сальника 8, то здесь мы имеем дело с упругим замковым соединением, надежно удерживающим жидкость.

Принципиальной особенностью предлагаемого способа является то, что результирующее давление жидкости направлено не в плоскости радиального сечения, а под углом к ней и, одновременно, под углом к оси главного движения подачи жидкости.

Для вар. 2 фиг. 1 характерно исполнение сопряжения тороидного сальника 7, где он удерживается кольцевой лункой тороидной формы от выпадания под высоким давлением жидкости.

Для выполнения запирания о внутренней цилиндрической поверхности золотника 5, названного выше, поворотным упором, на его поверхности выполняются не тороидные, а каплевидные сечения сопрягаемых между собой канавок 9 и 10. Жидкость, попадая в разъем 11, перемещает сальники 12 и 13 в положение 2ЦКТ= (14), т.е. цилиндро-коническо-тороидную форму, приближающуюся к форме каплевидного сечения, при этом положении второй сальник 12 может быть излишним или просто запасным.

В отличие существующего способа сальники не истираются о резьбовые поверхности и пропускают воду и пр. жидкость даже при меньшем размере сальника, относительно профиля тороидной поверхности канавки золотника 5.

На схеме расположения векторов сил основной действующей силой является осевое усилие P, сжимающее сальники 7, 8, 12, 13. Радиальное усилие R_пп разжимает тороид по окружности, при этом равнодействующая нагрузка позволяет дополнительно прижимать сальники в направлении сжатия упругого тела.

Практически изготовленный образец промышленного значения отработал 300 часов при температуре 125^oC, пропуская под давлением парафинированный тротил с сечением струи от 2,5 до 32 мм², при промышленном давлении от 0,3 до 0,6 МПа. Упругие свойства сальников изолировали надежно взрывоопасную смесь. Известно, что взрыв тротила происходит в диапазоне от 143 до 147^oC, отчего и был ограничен срок проведения лабораторных испытаний кран-буксы в критических условиях эксперимента.

Исследования показали, что охрупчивание вулканизованных сальников из резин класса СКФ не происходит, а следовательно такие условия работы могут быть полезны не только для коммунального хозяйства, но и для военного и конверсионного предприятия.

Экономическая целесообразность нового технического решения выражается в наибольшей долговечности работы изделия, универсальности при работе с различными жидкими средами, простота и надежность конструкции, обеспечивающей решение задач, поставленных в новом способе.

Способ используется для запирания жидких сред в вентильной головке кран-буксы. Он заключается в установке упругих тороидальных сальников для перекрытия резьбового разъема вентильной головки с трубопроводом подачи жидкости и ее цилиндрического соединения с золотником. В золотнике выполняют канавки каплевидного сечения. Давление жидкости в канавках такого сечения способствует сжатию сальников в этих канавках и увеличению таким образом уплотнения цилиндрического соединения. Сальники, перекрывающие резьбовой разъем вентильной головки с трубопроводом подачи жидкости, устанавливают в торцовой и внутренней поверхностях контровочной гайки вентильной головки в местах, не взаимодействующих с резьбовым профилем. При этом вентильную головку в месте взаимодействия с внутренней поверхностью контровочной гайки выполняют конической. Такое расположение сальников и выполнение вентильной головки также способствуют еще большему уплотнению сальников под воздействием давления жидкости. Кроме того, сальники, расположенные в местах, не взаимодействующих с резьбовым профилем, меньше подвержены истиранию. 2 ил.

Способ запирания жидкости, заключающийся в установке упругих тороидальных сальников, которыми перекрывают резьбовой разъем вентильной головки с трубопроводом подачи жидкости и ее цилиндрическое соединение с золотником, отличающийся тем, что в золотнике выполняют канавки каплевидного сечения, а сальники, перекрывающие резьбовой разъем вентильной головки с трубопроводом подачи жидкости, устанавливают в торцовой и внутренней поверхностях контровочной гайки вентильной головки в местах, не взаимодействующих с резьбовым разъемом, при этом сальник во внутренней поверхности контровочной гайки разжимают в канавке тороидной формы конической поверхностью вентильной головки.