УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ МЕЖДУ ПОДВИЖНЫМИ ЧАСТЯМИ УСТАНОВКИ Российский патент 1999 года по МПК F16J15/08 F16K1/226 

Изобретение относится к устройству для уплотнения между двумя подвижными друг относительно друга частями установки согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Из DE 3815402 A1 известно устройство для уплотнения зоны касания между подвижным запорным элементом трубопровода и неподвижным местом, в котором в зоне уплотнения применяют упругое уплотнение в форме продольной полосы из пружинной стали. Полоса из пружинной стали имеет снаружи выпуклой уплотняющей зоны в продольном направлении уплотнительного элемента два уголка. Обе зоны продольных кромок полосы из пружинной стали направлены в одну сторону и накладываются друг на друга аналогично зажимным краям и могут закрепляться на подвижном запорном элементе или неподвижном месте уплотнения с помощью зажимного устройства (например, винтового соединения). В особенности в случаях, при которых во время процесса замыкания происходит относительное перемещение между полосой из пружинной стали и противоположным местом уплотнения приблизительно перпендикулярно к дугообразно изогнутой уплотнительной зоне, это уплотнение является особенно пригодным. В тех случаях, когда относительное перемещение при замыкании должно происходить больше по касательной к дугообразно изогнутой уплотнительной зоне, это приводит к экстремальным ситуациям перегрузки для уплотнения из пружинной стали, которые могут вызвать отрыв полосы из пружинной стали от опорной поверхности и, как следствие, к повреждению полосы из пружинной стали.

Чтобы исключить такие негативные последствия, согласно WO 95/02136 внутри уплотнительного элемента предусмотрен опорный профиль, который в качестве прижима прилегает к опорной поверхности полосы из пружинной стали вблизи от уголка, наиболее удаленного от места зажима, и предотвращает ее отделение. Прижим может быть выполнен, например, в виде V-образного профиля и закреплен между зажимными краями полосы из пружинной стали с помощью зажимного приспособления, расположенного с одной стороны. Так как прижим вследствие чрезвычайных коррозионных условий, многократно возникающих в дымовых газовых арматурах, так же как и в полосах из пружинной стали должен выполняться из высоколегированного материала, затраты являются значительными. При этом возникает недостаток, заключающийся в том, что момент отламывания при открывании имеющего большую площадь клапана дымового газа, оснащенного известным уплотнительным элементом, из-за прижима может быть нежелательно высоким.

Задачей изобретения является усовершенствование устройства согласно ограничительной части формулы изобретения таким образом, чтобы надежно предотвратить при незначительных затратах на материал и монтаж недопустимое отделение и деформацию полосы из пружинной стали под действием касательных сил смещения при достижении закрытого положения без недопустимого отрицательного влияния на требуемую упругую деформируемость уплотнительного элемента; более того, уплотнение должно иметь гибкую, т.е. мягкую, характеристику для достижения снижения момента отламывания.

Эта задача решается с помощью устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные выполнения изобретения представлены в зависимых пунктах 2-7 формулы изобретения.

Далее изобретение поясняется более подробно с помощью чертежей.

На фиг. 1 показано поперечное сечение уплотнительного устройства согласно изобретению с L-образным профилем в качестве опорного элемента, а также указаны линии деформации;
фиг. 2 - поперечное сечение уплотнительного устройства согласно фиг.1 с дополнительным подкладным элементом;
фиг. 3 - поперечное сечение уплотнительного устройства согласно изобретению с удерживающей полосой в качестве опорного элемента;
фиг. 4 - известное уплотнительное приспособление.

Уплотнительное устройство, изготавливаемое согласно известному уровню техники по WO 95/02136, показано на фиг. 4. Обе уплотненные друг относительно друга части установки, подвижные относительно друг друга, обозначены позициями 1 и 2. При этом речь может идти, например, о запорном клапане 1, который поворачивают в его уплотнительное положение приблизительно по касательной относительно неподвижной части 2 установки вместе с полосой 5 из пружинной стали, как на чертеже показано изогнутой вверх стрелкой. Полоса 5 из пружинной стали, само собой разумеется, альтернативно могла бы быть закреплена на подвижной части установки. На чертеже это показано нижней изогнутой пунктирной стрелкой. Само собой разумеется возможно, что обе подвижные друг относительно друга части установки снабжены соответствующими полосами 5 из пружинной стали. Как в случае жалюзийных клапанов, две непосредственно соседние лопасти клапана многократно приводят в запорное положение, т.е. обе части 1, 2 установки перемещаются одновременно. При этом наряду с нормальными силами (сила уплотнения) возникают значительные силы смещения, направленные по касательной.

Полоса 5 из пружинной стали имеет дугообразно изогнутую уплотнительную зону 10. Оба продольных края полосы 5 из пружинной стали направлены в одну сторону и в качестве зажимных краев 6, 7 проходят параллельно друг другу. В полосе 5 пружинной стали между зажимным краем 7 и уплотнительной зоной 10 отформованы два уголка 11, 12 под углом 90^o параллельно к продольным краям. Вследствие этого на полосе 5 из пружинной стали образуется опорная поверхность, расположенная снаружи зажимных краев 6, 7, плоско прилегающая к соответствующей опорной поверхности 15 опорного элемента 8, имеющего в поперечном сечении L-образный профиль, и создается опора для полосы 5 из пружинной стали относительно силы уплотнения. Вертикальное плечо этого L-образного профиля прижимает с помощью зажимного устройства 9 (например, винтового соединения) оба продольных края 6, 7 к части 2 установки и таким образом односторонне фиксирует полосу 5 из пружинной стали на части 2 установки. Для того чтобы при повороте части 1 установки в запорное положение предотвратить отделение полосы 5 из пружинной стали, в зоне уголка 12 предусмотрен V-образный профиль 4 в качестве прижима, так как в зоне уголка 12 внутри изогнутой полосы 5 из пружинной стали оказывается давление на ее опорную поверхность. V- образный профиль 4 зафиксирован с помощью зажимного соединения 9 между зажимными краями 6, 7. На фиг. 4 полоса 6 из пружинной стали показана в недеформированном положении.

В отличие от уровня техники согласно ограничительной части формулы изобретения, при котором, если смотреть в направлении силы уплотнения, под уплотнительным элементом 5 предусмотрен опорный элемент 8, то есть расположен снаружи конструктивной полости, закрытой уплотнительным элементом 5, в выполнении согласно изобретению этот опорный элемент 8 расположен внутри конструктивной полости, закрытой уплотнительным элементом 5. Это видно на фиг. 1-3 и будет далее описано более подробно. При этом для функционально одинаковых частей будут использованы аналогичные обозначения.

Показанное на фиг. 1 в поперечном сечении уплотнительное соединение, которое с помощью винтового соединения 9 односторонне прижато к подвижной или неподвижной части 2 установки, имеет L- образный профиль в качестве опорного элемента 8. Вертикальное плечо L- образного профиля жестко соединено с помощью винтового соединения 9 с частью 2 установки. Уплотнительный элемент, выполненный из полосы 5 из пружинной стали, расположен со своей выпуклой уплотнительной зоной 10 над другим (горизонтальным) плечом опорного элемента 8. В то время как полоса 5 из пружинной стали между уплотнительной зоной 10 и прижимным краем 6 является абсолютно гладкой, она имеет в своей правой части между уплотнительной зоной 10 и зажимным краем 7 два уголка 11, 12, проходящие предпочтительно под углом 90^o. Расстояние между этими обоими уголками 11, 12 соответствует ширине опорной поверхности 15 на нижней стороне горизонтально расположенного плеча опорного элемента 8. Поэтому в ненагруженном положении эта часть (опорная поверхность) полосы 5 из пружинной стали, расположенная снаружи прижимных краев 6, 7, всей плоскостью прилегает к опорной поверхности 15. Далее на фиг. 1 хорошо показано, как полоса 5 из пружинной стали деформируется под действием составляющей V силы (пунктирная линия), действующей вертикально на уплотнительную зону 10, или под действием составляющей H (штрихпунктирная линия) силы, направленной по касательной к уплотнительной зоне 10. Обе эти составляющие силы действуют, если уплотнительное устройство приводится в запорное положение. Установлено, что вследствие силы H смещения, действующей по касательной, при запирании не происходит отделения полосы 5 из пружинной стали от опорного элемента 8. Если сила H смещения, направленная по касательной, действует в противоположном направлении, как это имеет место при открывании запорного клапана, полоса 5 из пружинной стали отклоняется вправо таким образом, что значительно уменьшается необходимый момент отламывания. После того как запорный клапан выведен из места уплотнения, полоса 5 из пружинной стали отпружинивает обратно в свое начальное положение и прилегает к опорной поверхности 15. На другой стороне уплотнительное устройство согласно изобретению имеет достаточную упругость для восприятия силы V уплотнения, действующей перпендикулярно. Для того чтобы в особом случае повысить жесткость, противостоящую этим силам уплотнения, является целесообразным, чтобы полоса 5 из пружинной стали на своей нижней стороне над частичной зоной опорной поверхности 15 могла бы неподвижно удерживаться на опорной поверхности 15 с помощью соответственно отформованного подкладного элемента 14, который тоже может быть закреплен с помощью винтового соединения 9. Эти подкладные элементы 14 могут быть выполнены непрерывными или расположены на расстоянии и выполнены, например, в виде изогнутых подкладных шайб.

На фиг. 3 показано уплотнительное устройство согласно изобретению, представленное в поперечном разрезе, функционирующее по тому же принципу, как и в выполнении согласно фиг. 2. Отличие состоит в том, что вместо L-образного профиля в качестве опорного элемента 8 применяют простую плоскую удерживающую полосу. Фиг. 3 получают мысленно из фиг. 2 за счет того, что вертикально показанное на чертеже профильное плечо опорного элемента 8 поворачивают по часовой стрелке на 90^o в плоскость другого плеча. При этом исключен уголок 11 и между прижимным краем 6 и зоной 10 уплотнения появляется уголок 13. С точки зрения технологии деформирования это выполнение получается так же, как на фиг. 2, или, если удален подкладной элемент, как в выполнении по фиг. 1.

В случаях, когда зоны, подлежащие уплотнению, имеют очень большую продольную протяженность, рекомендуется, чтобы уплотнительное устройство согласно изобретению собиралось из частей стандартной длины (например, 1 м). Отдельные части с торцевой стороны стыкуют друг с другом. Для того чтобы в зоне стыка в каждом случае гарантировать равномерное удерживание обоих состыкованных друг с другом концов, рекомендуется снабдить конец одного отрезка с внутренней или внешней стороны узкой прикрепленной полоской из пружинной стали для того, чтобы взаимодействующий конец последующей части мог бы точно соосно надвигаться или вдвигаться по типу соединения с помощью торцевой муфты. Является целесообразным эту дополнительную полоску из пружинной стали ограничить по длине таким образом, чтобы она проходила снаружи мест зажима и уголков, в основном только в области уплотнительной зоны 10 и обеих примыкающих боковых зон. Альтернативно такая дополнительная полоска из пружинной стали могла бы быть расположена снаружи над зоной стыка соответствующих частей и соответственно закреплена.

Изобретение предназначено для уплотнения между двумя подвижными друг относительно друга частями установки, в частности между двумя створками клапана или створкой клапана и упором дымовой газовой арматуры. Упругий уплотнительный элемент выполнен в виде полосы из пружинной стали, имеющей два плоских прижимных края. Края расположены параллельно рядом друг с другом, направлены в одну сторону и закреплены на одной из частей установки с одной стороны с помощью зажимного соединения. Уплотнительный элемент имеет дугообразную изогнутую уплотнительную зону. Уплотнительный элемент с поверхностью опорной, расположенной снаружи прижимных краев, плоско прилегает к плоской опорной поверхности опорного элемента. Опорный элемент имеет возможность скрепляться с одной частью установки с помощью зажимного соединения. Другая часть установки в зоне вершины дугообразной изогнутой уплотнительной зоны контактирует с уплотнительным элементом. Относительное перемещение между обеими частями установки происходит, по существу, по касательной к этой зоне вершины. Опорный элемент расположен внутри полости, ограниченной изогнутым уплотнительным элементом. Изобретение повышает надежность устройства. 1 с. и 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для уплотнения между двумя подвижными друг относительно друга частями (1, 2) установки, в частности между двумя створками клапана или створкой клапана и упором дымовой газовой арматуры, содержащее упругий уплотнительный элемент (5), выполненный в виде полосы из пружинной стали, имеющий два плоских прижимных края (6, 7), расположенных параллельно рядом друг с другом, направленных в одну сторону и закрепленных с одной стороны на одной из частей (1 или 2) установки с помощью зажимного соединения (9), а также дугообразную изогнутую уплотнительную зону (10), причем уплотнительный элемент (5) с опорной поверхностью, расположенной снаружи прижимных краев (6, 7), образованной по меньшей мере одним уголком (11, 12) между по меньшей мере одним из прижимных краев и уплотнительной зоной, плоско прилегает к плоской опорной поверхности (15) опорного элемента (8), и опорный элемент (8) также выполнен с возможностью скрепления с частью (1 или 2) установки с помощью зажимного соединения (9), и причем другая часть (2 или 1) установки в зоне вершины дугообразной изогнутой уплотнительной зоны (10) контактирует с уплотнительным элементом (5), и относительное перемещение между обеими частями (1, 2) установки происходит, по существу, по касательной к этой зоне вершины, отличающееся тем, что опорный элемент (8) расположен внутри полости, ограниченной изогнутым уплотнительным элементом (5). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снаружи уплотнительной зоны (10) в продольном направлении уплотнительного элемента (5) предусмотрены два уголка (11, 12 или 13), и внутренняя сторона уплотнительного элемента (5) плоско прилегает к нижней стороне опорного элемента (8), образующей опорную поверхность (15) в зоне между одним из уголков (12) и относящимся к нему прижимным краем (7). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оба уголка (11, 12) расположены на одной и той же стороне уплотнительного элемента (5) между уплотнительной зоной (10) и соответствующим прижимным краем (7) на расстоянии, соответствующем ширине опорной поверхности (15) опорного элемента (8). 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что опорный элемент (8) выполнен в виде L-образного профиля, причем внутренняя сторона первого плеча L-образного профиля образует опорную поверхность (15), и второе плечо L-образного профиля прижимает оба прижимных края (6, 7) с помощью зажимного приспособления (9) к части (2) установки. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что опорный элемент (8) выполнен в виде плоской удерживающей полосы таким образом, что оба уголка (12, 13) расположены относительно уплотнительной зоны (10) на противолежащих сторонах уплотнительного элемента (5) и что удерживающая полоса прижимает оба прижимных края (6, 7) с помощью зажимного приспособления (9) к части (2) установки, причем опорный элемент (8) проходит до уголка (12). 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что уплотнительный элемент (5) прочно удерживается на части ширины опорной поверхности (15) опорного элемента (8) с помощью подкладного элемента (14) на обратной стороне опорной поверхности (15) опорного элемента (8). 7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что уплотнительный элемент (5) состоит из отдельных, состыкованных друг с другом тупыми торцами отрезков, и зона стыка перекрывается надвигаемой муфтой из полосы пружинной стали.