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

Изобретение относится к устройству для уплотнения между двумя подвижными относительно друг друга частями установки согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Такое устройство служит, в частности, для уплотнения на запорных элементах дымовой газовой арматуры.

Из DE 3815402 A1 известно устройство для уплотнения зоны контакта между подвижным запорным элементом трубопровода и неподвижным местом, в котором в уплотняющей зоне применяют упругое уплотнение в форме продольной полосы из пружинной стали. Полоса из пружинной стали имеет снаружи выпуклой уплотняющей зоны в продольном направлении уплотнительного элемента две уголковые зоны. Обе зоны продольных кромок полосы из пружинной стали направлены в одну сторону, накладываются друг на друга аналогично зажимным краям и могут закрепляться на подвижном запорном элементе или на неподвижном месте уплотнения. В частности, в тех случаях, в которых во время процесса замыкания происходит относительное перемещение между полосой из пружинной стали и противоположным местом уплотнения приблизительно вертикально к дугообразной изогнутой уплотнительной зоне, это уплотнение очень хорошо предохраняется. В случаях, в которых относительное перемещение при замыкании должно проводиться по касательной к дугообразной выпуклой уплотнительной зоне, это приводит к экстремальной ситуации перегрузки уплотнения из пружинной стали, которая может вызвать отделение полосы из пружинной стали от опорной поверхности и в результате к повреждению полосы из пружинной стали.

Для того, чтобы снизить эти негативные последствия, из WO 95/02 136 известно, что внутри уплотнительного элемента предусмотрен опорный профиль, который в качестве прижима расположен на опорной поверхности полосы из пружинной стали близко к угловой зоне, наиболее удаленной от места прижима и предотвращает ее отделение. Прижим может быть выполнен, например, в виде V-образного профиля и закреплен между краями прижима полосы из пружинной стали с помощью зажимного приспособления. Так как прижим вследствие чрезвычайных коррозионных условий, часто имеющих место в дымовой газовой арматуре, а также в полосах из пружинной стали должен выполняться из высоколегированного материала, необходимы большие расходы. При этом возникает недостаток, заключающийся в том, что момент отламывания, создаваемый при открытии клапана дымового газа, имеющего большую площадь, оснащенного известным уплотнительным элементом из-за прижима может быть нежелательно высоким.

Задачей изобретения является создание такого устройства согласно ограничительной части формулы изобретения, в котором может быть уменьшено отделение полосы из пружинной стали от опорной поверхности с помощью небольших затрат на материалы и монтаж, без ухудшения требующейся упругой деформируемости уплотнительного элемента.

Эта задача решается с помощью устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные выполнения изобретения представлены в подпунктах 2-12 формулы изобретения.

Далее изобретение поясняется с помощью чертежей.

На фиг. 1 в перспективном изображении показано устройство согласно изобретению с L-образным профилем в качестве опорного элемента;
фиг. 2 - поперечный разрез продольной оси устройства согласно изобретению по фиг. 1;
фиг. 3 - поперечный разрез устройства согласно изобретению в схематическом изображении с обозначенной деформацией под действием силы H, направленной по касательной;
фиг. 4 - поперечный разрез устройства, согласно изобретению с обозначенной деформацией под действием силы V, направленной вертикально на уплотнительную зону, в схематическом изображении;
фиг.5 - поперечный разрез продольной оси устройства согласно изобретению с полосовым опорным элементом.

фиг. 6 - поперечный разрез продольной оси устройства согласно изобретению с U-образным профилем в качестве опорного элемента;
фиг. 7 - вид сбоку уплотнительного элемента, состоящего из отдельных частей;
фиг. 8 - известное выполнение уплотнения. Уплотнение согласно ранее известному уровню техники показано на фиг. 8. Обе уплотненные друг относительно друга части установки, подвижные относительно друг друга, обозначены позициями 1 и 2. Здесь речь может идти, например, о заслонке 1, которая поворачивается приблизительно по касательной в положение уплотнения относительно неподвижной части 2 установки вместе с полосой 5 из пружинной стали, что поясняется с помощью изогнутой вверх стрелки. Полоса 5 из пружинной стали может быть альтернативно само собой разумеется закреплена на подвижной части установки. Это также поясняется посредством отогнутой вниз стрелки. Само собой разумеется, является также возможным, что обе подвижные относительно друг друга части установки снабжены соответствующими полосами 5 из пружинной стали. Более того, как в случае жалюзийного клапана, обе непосредственно соседние друг к другу лопасти клапана приводятся в запорное положение, т. е. обе части 1, 2 установки движутся одновременно. При этом наряду с нормальными силами (силой уплотнения) действуют значительные силы смещения, направленные по касательной.

Полоса 5 из пружинной стали имеет дугообразно изогнутую уплотнительную зону 10. Оба продольных края ленты 5 из пружинной стали направлены в одну сторону и в качестве зажимных краев 6, 7 проходят параллельно друг другу. Между зажимным краем 7 и уплотнительной зоной 10 отформованы два угла 11, 12, равные 90^o параллельно к продольным краям полосы 5 из пружинной стали. Вследствие этого на полосе 5 из пружинной стали образуется опорная поверхность, которая плоско прилегает к соответствующей опорной поверхности 15 опорного элемента 8, имеющего в поперечном сечении L-образный профиль, создает опору для полосы 5 из пружинной стали относительно силы уплотнения в запорном положении. Вертикальное плечо этого L-образного профиля зажимает оба зажимных края 6, 7 посредством зажимного средства 9 (например, соединение винтом) к части 2 установки и фиксирует таким образом полосу 5 из пружинной стали. Для того, чтобы во время поворота части 1 установки в запорное положение предотвратить отделение полосы 5 из пружинной стали в зоне уголка 12 от опорной поверхности 15, предусмотрен V-образный профиль в качестве прижима, так как в зоне уголка 12 внутри выгнутой полосы 5 из пружинной стали оказывается давление на ее опорную поверхность. V-образный профиль фиксируется между зажимными краями 6, 7 с помощью зажимного соединения 9. Полоса 5 из пружинной стали показана на фиг. 8 в недеформированном состоянии.

Исходя из этого уровня техники с помощью данного изобретения предлагается, предотвратить критическое отделение полосы из пружинной стали от опорной поверхности соответствующего опорного элемента с помощью многочисленных удерживающих манжет, которые расположены на осевом расстоянии друг от друга таким образом, что они снаружи охватывают полосу из пружинной стали. Возможная форма выполнения показана в перспективном изображении на фиг. 1. На фиг. 2-7 для обозначения аналогичных функциональных частей применяются те же самые ссылочные позиции, что и на фиг. 8. Здесь можно увидеть изогнутую полосу из пружинной стали, как на фиг 8, которая прилегает к L-обраэному профилю опорного элемента 8. На небольшом участке осевой длины полоса 5 из пружинной стали охватывается снаружи плотно прилегающей удерживающей манжетой 3, выполненной предпочтительно из материала, схожего с материалом полосы 5 из пружинной стали. В противоположность полосе 5 из пружинной стали удерживающая манжета проходит в зоне опорного элемента 8 таким образом, что она плотно прилегает к его нижней стороне. С помощью зажимного соединения 9, выполненного, предпочтительно, в виде винтового соединения, полоса 5 из пружинной стали, удерживающая манжета 3 и опорный элемент 8 стягиваются и закрепляются на соответствующей части установки. Это подробно показано в поперечном сечении на фиг. 2. Часть установки, на которой должно закрепляться устройство для уплотнения согласно изобретению, обозначено позицией 2. Удерживающая манжета 3 имеет два уголка, равных 90^o, соответствующих обоим уголкам 11, 12 полосы 5 из пружинной стали и тем самым углу опорного элемента 8. В то время как расстояние между обоими уголками 11, 12 соответствует ширине опорной поверхности 15 опорного элемента 8, расстояние обоих уголков удерживающей манжеты 3 выбрано таким, что в смонтированном состоянии удерживающая манжета 3 плотно прилегает к нижней части L-образного профиля, то есть к задней стороне опорной поверхности 15. Таким образом удерживающая манжета 3 в зоне краев опорной поверхности 15, обращенных в противоположную сторону от обоих зажимных краев 6, 7 полосы 5 из пружинной стали, зафиксирована в вертикальном направлении к опорной поверхности 15 на опорном элементе 8, она не может отделяться в направлении изогнутой зоны 10 уплотнения полосы 5 из пружинной стали. Вследствие этого и сама полоса 5 из пружинной стали отделяется от опорной поверхности 15 в зоне уголка 12. В особых случаях может быть целесообразно предусмотреть в зоне зажимного соединения 9 подкладной элемент 14, опирающийся на удерживающую манжету 3 в зоне под опорной поверхностью 15. Для этого на фиг. 2 показан подкладной элемент 14, имеющий L-образное поперечное сечение.

Обе фиг. 3 и 4 показывают в схематическом изображении, как деформируется уплотнение согласно изобретению, фиг. 2 под действием силы H (фиг. 3), прикладываемой по касательной в уплотнительной зоне, и силы V (фиг.4), действующей вертикально на уплотнительную зону. Схематически показанная деформация удерживающей манжеты 3 представлена соответствующей штрихпунктирной линией, в то время как деформация полосы 5 из пружинной стали показана штриховой линией. На фиг. 3 видно, что также под действием направленных по касательной сил H деформации, проходящих в "критическом" направлении на месте прижима, не происходит изменения плоской опоры полосы 5 из пружинной стали на опорную поверхность 15. Также не происходит отделения полосы 5 из пружинной стали. Но на другой стороне, удерживающая манжета 3 допускает изгиб изогнутой полосы 5 из пружинной стали в направлении силы H, действующей по касательной. Действие вертикальных составляющих силы, прикладываемой в направлении к опорной поверхности 15, показано на фиг. 4. Здесь видно, что удерживающая манжета 3 в зоне левого края опорной поверхности 15 может незначительно отделяться вниз от задней стороны опорного элемента 8. С помощью подкладного элемента 14 на фиг. 2 при необходимости наклона этому отделению можно противодействовать. Обычно, такая сила V приводит к некоторой вмятине в зоне вершины и некоторой выпуклости в боковых зонах полосы 5 из пружинной стали, а так же удерживающей манжеты.

На фиг. 5 показана измененная форма выполнения устройства согласно изобретению. В отличие от формы выполнения согласно фиг. 2 полоса 5 из пружинной стали на обоих сторонах уплотнительной зоны 10 снабжена уголками 11, 13, вследствие чего обеспечивается плоское прилегание к опорной поверхности 15 опорного элемента 8, который в предложенном случае выполнен не с L-образным профилем, а в виде плоской удерживающей полосы. Удерживающая манжета 3 снабжена аналогичными уголками, благодаря чему зажимные края 16, 17 удерживающей манжеты 3 могут быть направлены параллельно к зажимным краям 6, 7 полосы 5 из пружинной стали. Закрепление на части 2 установки достигается, предпочтительно, с помощью винтового соединения 9. Для повышения жесткости удерживающей манжеты 3 и предотвращения ее отделения вниз от задней стороны опорного элемента 8, которое в отдельных случаях может быть желательным, согласно фиг.2 аналогичным образом можно применять дополнительный подкладной элемент 14. Чем дальше вправо проходит он с обратной стороны опорного элемента, тем более жесткой является удерживающая манжета.

Основополагающая функция этой формы выполнения изобретения полностью соответствует форме выполнения согласно фиг. 2.

Другой вариант изобретения показан на фиг. 6. Здесь показано выполнение, при котором в качестве удерживающего элемента 8 применяют приблизительно U-образный профиль. Внешняя сторона основания этого U-образного профиля образует поверхность 15, в то время как левое плечо U-образного профиля прижимает с помощью винтового соединения 9 оба прижимных края 6, 7 полосы 5 из пружинной стали и прижимной край 16 удерживающей манжеты 3 к части 2 установки. Другой прижимной край 17 удерживающей манжеты 3 плотно прилегает к правой внешней стороне второго плеча U-образного профиля 8. Он прочно соединен с этим вторым плечом посредством винтового соединения 18. Эта форма выполнения имеет преимущество, заключающееся в том, что удерживающая манжета 3 не должна снабжаться уголками, а может быть выполнена в виде простой плоской полосы из пружинной стали. И в этом решении гарантируется, что полоса 5 из пружинной стали в зоне уголка 12 не может отходить от опорной поверхности 15 опорного элемента. В отличие от фиг. 2 и 5 удерживающая манжета 3 прилегает не к задней стороне опорного элемента 8, а к отогнутому под углом удлинению опорной поверхности 15 (правое плечо U-образного профиля).

На фиг. 7 показана предпочтительная форма выполнения изобретения, заключающаяся в том, что уплотнительный элемент 5 состоит не из отдельных полос из пружинной стали, проходящих по всей длине уплотнительной зоны, а из нескольких отрезков L, причем отдельные отрезки L стыкуются друг с другом на концах. При этом рекомендуется расположить удерживающую манжету 3 зоне каждого стыка этих отрезков L таким образом, чтобы они перекрывались в зоне стыка. При большой длине этих отрезков полосы 5 из пружинной стали может быть целесообразным предусмотреть удерживающие манжеты 3 не только в зоне стыка, но и дополнительные удерживающие манжеты 3, расположенные между ними на расстояния друг от друга. Осевая длина удерживающей манжеты 3 составляет, целесообразным образом, менее 10%, в частности менее 5% от осевой длины L соответствующего отрезка полосы 5 из пружинной стали.

Для упрощения монтажа рекомендуется прихватить удерживающие манжеты 3 на полосе 5 из пружинной стали с помощью точечной сварки. Может быть также целесообразным, соединить удерживающую манжету 3 соответственно с помощью точечной сварки с опорным элементом 8, чтобы при монтаже соединять друг с другом как можно меньше отдельных элементов. В основном рекомендуется осуществлять крепление удерживающей манжеты 3 с помощью зажимного соединения, как показано на фиг. 2-7, которое также используется при креплении полосы 5 из пружинной стали. В принципе является также возможным предусмотреть для крепления удерживающей манжеты 3 отдельное крепежное приспособление.

Так как для предотвращения отделения уплотнительного элемента от его опорной поверхности необходимы лишь сравнительно узкие удерживающие манжеты, которые должны быть расположены на известных расстояниях и поэтому предусмотрено меньшее количество и так как для этого достаточно сравнительно тонких полос, расход материала для изготовления устройства согласно изобретению является небольшим. Так как удерживающая манжета может снаружи охватывать полосу из пружинной стали, монтаж является простым. И даже при очень больших, действующих по касательной силах деформации с помощью выполнения согласно изобретению надежно предотвращается отделение уплотнительного элемента от своей опорной поверхности,

Изобретение предназначено для уплотнения между двумя подвижными относительно друг друга частями установки. Устройство содержит упругий уплотнительный элемент, имеющий два прижимных края. Края могут закрепляться на части установки. Уплотнительный элемент имеет дугообразную уплотнительную зону и охватывается на части своей длины снаружи плотно прилегающими удерживающими манжетами. Манжеты также выполнены из пружинной стали. Удерживающие манжеты в зоне края опорной поверхности, обращенной в противоположную от обоих прижимных краев сторону, прикреплены в вертикальном направлении к опорной поверхности на опорном элементе. Снаружи уплотнительной зоны предусмотрены два уголка. Нижняя сторона уплотнительного элемента плоско прилегает к верхней стороне опорного элемента. Относительное перемещение между частями установки происходит приблизительно по касательной к зоне вершины. Изобретение повышает надежность устройства. 11 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для уплотнения между двумя подвижными относительно друг друга частями (1, 2) установки, в частности между двумя лопастями клапана или лопастью 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 на одной из частей (1 или 2) установки с помощью зажимного приспособления (9), а также дугообразную изогнутую уплотнительную зону (10), причем снаружи уплотнительной зоны (10) в продольном направлении уплотнительного элемента (5) предусмотрены два уголка (11, 12 или 13), причем, кроме того, нижняя сторона уплотнительного элемента (5) плоско прилегает к верхней стороне (опорная поверхность 15) опорного элемента (8) в зоне между уголком (12 или 13) и относящимся к нему прижимным краем (7) и причем другая часть (2 или 1) установки в зоне вершины дугообразно изогнутой уплотнительной зоны (10) контактирует с уплотнительным элементом (5) и относительное перемещение между обеими частями (1, 2) установки происходит приблизительно по касательно к этой зоне вершины, отличающееся тем, что уплотнительный
элемент (5) на части своей осевой длины охвачен снаружи плотно прилегающей также выполненной из пружинной стали удерживающей манжетой (3), причем удерживающая манжета (3) соответственно в зоне края опорной поверхности (15), обращенного в противоположную сторону от обоих зажимных краев (6, 7) уплотнительного элемента (5), закреплена на опорном элементе (8) в вертикальном направлении к опорной поверхности (15). 2. Устройство по п.1, 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). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что опорный элемент (8) выполнен в виде L-образного профиля, причем первое плечо 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, причем удерживающая манжета (3) прилегает к обратной стороне опорной поверхности (15) опорного элемента (8). 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что опорный элемент (8) выполнен в основном в виде U-образного профиля, причем внешняя сторона основания U-образного профиля образует опорную поверхность (15) таким образом, что первое плечо U-образного профиля прижимает с помощью зажимного приспособления оба прижимных края (6, 7) к опорной поверхности (15) и что удерживающая манжета (3) прочно соединена с вторым плечом U-образного профиля (винтовое соединение 18). 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорный элемент (8) выполнен в виде плоской удерживающей полосы так, что оба уголка (11, 13) расположены относительно уплотнительной зоны (10) на противоположных сторонах уплотнительного элемента (5) и что удерживающая полоса прижимает оба прижимных края (6, 7) с помощью зажимного приспособления (9) к части (2) установки, причем удерживающая манжета (3) прилегает к обратной стороне опорной поверхности (15) опорного элемента (8). 6. Устройство по п.3 или 5, отличающееся тем, что удерживающая манжета (3) 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 между собой отрезков (длины L) и в зоне стыка перекрывается удерживающей манжетой (3). 8. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что удерживающие манжеты (3) закреплены на опорном элементе (8) с помощью зажимного приспособления (9). 9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что удерживающие манжеты (3) закреплены на отрезке уплотнительного элемента (5) с помощью точечной сварки. 10. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что удерживающие манжеты (3) прихвачены одним краем на нижней стороне опорного элемента (8) с помощью точечной сварки. 11. Устройство по любому из пп.7 - 10, отличающееся тем, что при уплотнительных элементах (5), составленных из длинных отрезков, на расстоянии от удерживающих манжет (3) в зонах стыка предусмотрена по меньшей мере одна дополнительная удерживающая манжета (3). 12. Устройство по любому из пп.7 - 11, отличающееся тем, что осевая длина (В) удерживающей манжеты (3) меньше в особенности меньше 5% длины (L) отрезка уплотнительного элемента (5).