ВЕНТИЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F16K1/22 F16K1/42 

Изобретение относится к вентилю, имеющему вращающийся рабочий элемент, и, в частности к вентилю, имеющему устройство для удерживания седла в корпусе вентиля.

Предшествующий уровень техники
Известны вентили, имеющие вращающиеся рабочие элементы, например дроссельные вентили. В некоторых типах дроссельных вентелей седло вентиля можно аксиально устанавливать и аксиально извлекать через отверстие в корпусе вентиля, которое частично образует в корпусе вентиля канал для прохода текучей среды. В вентилях такого типа для удерживания седла в корпусе вентиля используют удерживающее кольцо или вкладыш. Конкретные примеры известных приспособлений для удерживания седла, используемых в дроссельных вентилях, относящихся к вышеуказанному типу, представлены в патентах США N 4399833 и 4575048.

В вентилях рассматриваемого типа, т.е. в которых седло вентиля можно вставлять и извлекать в осевом направлении, важно, чтобы держатель седла был способен удерживать седло на своем месте под давлением в трубе. Кроме того, желательно, чтобы средство для удерживания седла было таким, чтобы можно было легко и быстро извлекать седло и производить его замену, при необходимости, непосредственно на месте монтажа.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание вентиля, имеющего усовершенствованное устройство для удерживания седла в корпусе вентиля.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для удержания седла вентиля в корпусе дроссельного вентиля, которое позволяет быстро и легко производить замену седла вентиля.

Указанные выше и другие задачи настоящего изобретения очевидны из чертежей, нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Вентиль согласно настоящему изобретению содержит корпус вентиля со сквозным отверстием, образующим канал для текучей среды и имеющим стенку, окружающую часть канала для текучей среды и образующую кольцевую, радиально обращенную внутрь поверхность, причем первая обращенная внутрь канавка выполнена в радиально обращенной внутрь поверхности, кольцевое седло вентиля, размещенное в корпусе вентиля, вентильный элемент, установленный с возможностью вращения в корпусе вентиля, кольцо, удерживающее седло в корпусе вентиля, причем внешняя поверхность кольца выполнена такой формы и размеров, которые обеспечивают плотное прилегание его к радиально обращенной внутрь поверхности, кольцо имеет первую и вторую стороны и прорезь, выполненную в первой стороне и включает вторую радиально обращенную наружу кольцевую канавку во внешней поверхности, причем вторая кольцевая канавка пересекается с прорезью, а первая и вторая кольцевые канавки при совмещении образуют кольцевой канал, проволочный элемент, имеющий первый конец и второй конец, и средство для закрепления первого конца в первой кольцевой канавке, при этом кольцо установлено в корпусе вентиля с возможностью вращения для ввинчивания проволочного элемента в кольцевой канал от первого конца проволочного элемента в сторону второго конца проволочного элемента вдоль его длины.

Корпус вентиля и кольцо при взаимодействии образуют кольцевую полость для седла вентиля, при этом полость для седла вентиля образована обращенными друг к другу кольцевыми углублениями, выполненными в корпусе со стороны оси вентиля, и аксиально выступающим кольцевым фланцем, выполненным на второй стороне кольца.

Предпочтительно, средство для закрепления первого конца проволочного элемента содержит отверстие, выполненное в первой кольцевой канавке, первый конец проволочного элемента содержит лапку, расположенную поперечно к продольной оси проволочного элемента, причем лапка вводится в отверстие, а вентильный элемент содержит диск.

Целесообразно, чтобы радиально обращенная внутрь поверхность представляла собой цилиндрическую поверхность и внешняя поверхность представляла собой цилиндрическую поверхность.

При этом первая и вторая канавки по существу имеют прямоугольную форму в поперечном сечении и проволочный элемент имеет прямоугольное поперечное сечение, а кольцо включает первую и вторую расположенные по диагонали выемки, выполненные в первой стороне, причем выемки служат в качестве поверхностей зацепления для ввода инструмента для поворачивания кольца.

Фиг. 1 - вид спереди вентиля согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 - вид в поперечном разрезе по линии 2-2 на фиг. 1.

Фиг. 3 - вид спереди части вентиля, иллюстрирующий начальную стадию установки удерживающего кольца в вентиль.

Фиг. 4 - вид, аналогичный представленному на фиг. 3 и показывающий следующую стадию установки удерживающего кольца в вентиль.

Фиг. 5 - вид в поперечном разрезе по линии 5-5 на фиг. 4.

Фиг. 6 - вид в увеличенном масштабе в поперечном разрезе по линии 6-6 на фиг. 4.

Лучший вариант осуществления изобретения
Поскольку настоящее изобретение описывается ниже с конкретной ссылкой на водяной вентиль, например дроссельный вентиль, то понятно, что вентиль согласно настоящему изобретению может представлять собой вентиль с вращающимся рабочим элементом, рабочий ход которого составляет четверть оборота, в котором седло, взаимодействующее с рабочим органом с целью создания герметичного перекрытия, можно аксиально, т.е. по направлению движения потока в вентиле, вводить или извлекать из корпуса.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2, вентиль согласно настоящему изобретению включает в себя корпус 10, снабженный по выбору, как показано на фигурах, выступающими вбок и наружу ушками 12, расположенными на периферии корпуса 10 и имеющими отверстия 14 под болты, позволяющие соединять вентиль со смежными трубчатыми фланцами. Корпус 10 вентиля содержит центральную цилиндрическую секцию 16, от которой отходит шейкообразная часть 18 и нижняя часть 20 в виде патрубка, причем шейкообразная часть 18 и нижняя часть 20 в виде патрубка расположены по отношению друг к другу по диагонали. Цилиндрическая секция 16 имеет сквозное отверстие 22, которое образует канал для прохождения текучей среды через вентиль, причем сквозное отверстие 22 определяет ось вентиля и образуется коаксиально расположенными цилиндрическими стенками 24 и 26, при этом диаметр цилиндрической стенки 26, как показано на чертежах, больше диаметра цилиндрической стенки 24. В сквозном отверстии 22 размещен вентильный элемент 28, имеющий ограниченную определенным радиусом кольцевую уплотнительную поверхность 29, причем вентильный элемент 28 служит для того, чтобы регулировать поток текучей среды через канал для прохождения текучей среды, образованной сквозным отверстием 22. Из высверленного отверстия 32 в патрубке 20 выступает нижний вал 30. Нижний вал 30 с возможностью вращения установлен известным образом с помощью подшипника в отверстии 32. К патрубку 20 болтами 40 прикреплен концевой колпачок 38, при этом прокладка 37 создает уплотнение.

Из высверленного отверстия 44 в шейкообразной части 18 выступает верхний вал 42. В торцевом зенкере 48 высверленного отверстия 44 уложен набор уплотнительных колец 46, служащих для создания непропускающего текучую среду уплотнения между шейкообразной частью 18 и верхним валом 42. В торцевой зенкер 48, кроме того, помещен сальник 50, включающий в себя круглое кольцо 52 для создания уплотнения вокруг верхнего вала 42. На вал 42 посредством отверстия 58 в пластине 54 посажен поджимающий сальник мостик 54, имеющий центральный выступ 56. В совпадающие высверленные отверстия, выполненные в мостике 54, и фланце 64, расположенные на некотором расстоянии по радиусу наружу от шейкообразной части 18, введены болты 60. На болтах 60 могут быть затянуты навинчиванием по резьбе гайки 66, чтобы, как это станет очевидно далее, ввести выступ 56 в соприкосновение с верхом сальника 50, чтобы поджать набор из уплотнительных колец 46 и обеспечить непропускающее текучую среду уплотнение между шейкой 18 и валом 42.

Нижний вал 30 крепят к диску 28 посредством штифта 68, вводимого в первый выступающий хомутик диска 28. Верхний вал 42 крепят к диску 28 посредством штифтов 72, проходящих сквозь второй выступающий хомутик 74 диска 28, используя способ, хорошо известный специалистам в данной области техники. Диск 28, следовательно, устанавливают с возможностью вращения в сквозном отверстии 22 корпуса 10 вентиля, и его можно вручную или с помощью приводного средства поворачивать на 90^o с целью регулирования потока текучей среды через вентиль. Для этого верхний вал 42 снабжен гранями 76 для захвата гаечным ключом.

Для создания уплотнения по периферии диска 28 используют кольцеобразное седловое устройство, обозначенное в целом позицией 78. Седловое устройство 78 вентиля, которое более полно описано в одновременно рассматриваемой заявке N 08/253,963, поданной в то же время, что и настоящая заявка, под названием "Вентиль, имеющий усовершенствованное седло" и, в которой авторами изобретения названы Даниель П. Касмер и Роберт А. Френзель, включает в себя уплотнительное кольцо 80 и кольцевой упругий смещающий или подпирающий элемент 82 для поджимания или смещения уплотнительного кольца 80 в радиальном направлении внутрь, вводя его в герметичное соединение с периферией диска 28. Седловое устройство 78 удерживают в корпусе 10 вентиля посредством удерживающего седло устройства, обозначенного в целом позицией 84 и более полно описанного в части текста, касающегося фиг. 3-6.

На фиг. 3-6 удерживающее седло средство показано более детально. Стенка 26 (см. фиг. 6), которая образует кольцевую, радиально обращенную внутрь поверхность, имеет проходящую по кольцевому пути радиально направленную внутрь канавку 86. Как лучше всего видно на фиг. 5, канавка 86 пересекается с отверстием 88, высверленном, в целом, аксиально в корпусе 10 вентиля, причем указанное взаимное пересечение отверстия 88 и канавки 86 образует карман 90 в нижней части канавки 86. Удерживающее средство 84 включает в себя удерживающее кольцо 92, имеющее внешнюю поверхность 94, которая выполнена такой формы и таких размеров, при которых она, после того как кольцо 92 введено в корпус 10 вентиля, плотно примыкает к радиально обращенной внутрь корпуса поверхности, образуемой стенкой 26. Кольцо 92 имеет также проходящую по кольцевому пути и радиально обращенную наружу канавку 96, которая после ввода кольца 92 в корпус 10 вентиля совмещается с канавкой 86, и тем самым канавки 86 и 96 образуют кольцевой канал. Кольцо 92 имеет первую сторону 95, снабженную прорезью 93, которая пересекается с канавкой 96. Способом, описываемым более подробно ниже, в кольцевой канал, образованный канавками 86 и 96, вводят проволочный элемент 98, который надежно препятствует какому-либо осевому смещению кольца 92 в корпусе 10 вентиля. Вторая сторона 100 кольца 92 снабжена проходящим по кольцевому пути и аксиально выступающим фланцем 102, который имеет кольцевое углубление 103, ограниченное второй стороной 100, стенкой 26 и фланцем 102. Корпус 10 вентиля включает в себя обращенное к оси вентиля и проходящее по кольцевому пути углубление 104, которое обращено ко второй стороне 100 кольца 92, после того, как кольцо 92 введено в корпус 10 вентиля. Таким образом, можно заметить, что в основном, углубления 103 и 104 образуют полость в вентиле. В эту полость помещают седловое устройство 78, состоящее из кольца 80 седла и упругого поддерживающего кольца 82.

Фиг. 3 и 4 конкретно иллюстрируют, каким образом осуществляется запирание удерживающего кольца 92 в корпусе 10 вентиля. Проволочный элемент 98 имеет первый конец 106, снабженный лапкой 108, расположенной по существу поперечно, а предпочтительно под углом в 90^o по отношению к продольной оси проволочного элемента 98. Для того чтобы установить кольцо 92 в корпусе 10 вентиля его размещают в корпусе так, чтобы прорезь 93 совпала с карманом 90, выполненным в корпусе 10 вентиля. Лапку 108 проволочного элемента 98 вводят в прорезь 93 и размещают в кармане 90 в корпусе 10 вентиля. Это позволяет надежно закрепить первый конец 106 проволочного элемента 98 в кольцевой канавке 86. Кольцо 92 снабжают диагонально располагающимися углублениями 110 и 112, которые можно захватить соответствующим инструментом, имеющим зубцы с двойным интервалом расположения, в результате чего кольцо 92 можно поворачивать, вращая его против часовой стрелки, в направлении, указанном стрелкой. При вращении кольца 92 против часовой стрелки, т.е. по направлению длины проволочного элемента 98 от первого конца 106, проволочный элемент 98 будет ввинчиваться в канал, образованный канавками 96 и 86. В этот момент, т. е. когда кольцо 92 уже повернуто так, чтобы прорезь 93 снова совпала с карманом 90, проволочный элемент 98 полностью размещается в канале, образованном совпадающими канавками 86 и 96. Следовательно, удерживающее кольцо 92 будет надежно заперто в корпусе 10 вентиля и предохранено от какого-либо осевого смещения, обеспечивая тем самым невозможность смещения седлового устройства 78 давлением в трубе.

Если в случае, когда необходимо произвести замену седлового устройства 78, удерживающее кольцо 92, как станет очевидно, можно легко и быстро извлечь следующим образом. Проволочный элемент 98 имеет второй или свободный конец 105, который, как видно на фиг. 3, немного радиально повернут вовнутрь. Таким образом, при совмещении прорези со свободным концом 105, последний можно легко извлечь из прорези 93, и повернуть при этом кольцо 92 по часовой стрелке. Это позволяет эффективно вывернуть проволочный элемент из канала, образованного канавками 86 и 96. После этого седловое средство может быть извлечено перемещением его в осевом направлении из корпуса 10 вентиля и заменено новым. Можно заметить, что для установки или извлечения удерживающего кольца 92 не требуются никакие специальные инструменты. А для поворачивания удерживающего кольца 92 может быть использовано простое изделие из пруткового проката, обработанное так, чтобы оно могло подходить к поперечному диагональному размеру кольца 92 и к углублениям 110 и 112.

Понятно, что могут быть использованы и другие средства закрепления первого конца 106 проволочного элемента 98 в канавке 86. Например, для удерживания конца в неподвижном положении в канавке можно было бы использовать винты, штифты и т.п.

Очевидно, что возможно и множество других модификаций и изменений, не выходящих за рамки существа настоящего изобретения. Необходимо, следовательно, иметь в виду, что настоящее изобретение может быть осуществлено и в других вариантах, не выходящих за рамки объема нижеследующей формулы изобретения.

Вентиль может быть использован для перекрытия трубопроводов. Корпус вентиля имеет сквозное отверстие, образующее канал для текучей среды, и стенку, окружающую часть канала для текучей среды. Стенка образует радиально обращенную внутрь корпуса поверхность. Вентиль также содержит вентильный элемент, установленный с возможностью вращения в корпусе вентиля. Для удерживания седла вентиля в корпусе предусмотрено кольцо. Кольцо имеет внешнюю поверхность, выполненную такой формы и такого размера, при которых она, после того как кольцо помещено в сквозное отверстие, плотно прилегает к радиально обращенной вовнутрь корпуса поверхности стенки. Кольцо имеет первую обращенную к оси корпуса сторону, вторую обращенную к оси корпуса сторону и прорезь. Прорезь выполнена в первой стороне. Кольцо имеет также на внешней стороне вторую радиально обращенную наружу канавку, которая пересекается с прорезью. После того как кольцо размещено в сквозном отверстии корпуса вентиля, первая и вторая кольцевые канавки совмещаются, образуя тем самым кольцевой канал. Кольцо в корпусе вентиля удерживают при помощи проволочного элемента, имеющего первый и второй концы. Такое выполнение позволяет удерживать седло в корпусе и быстро и легко производить замену седла в корпусе. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вентиль, содержащий корпус вентиля со сквозным отверстием, образующим канал для текучей среды и имеющим стенку, окружающую часть канала для текучей среды и образующую кольцевую, радиально обращенную внутрь поверхность, причем первая радиально обращенная внутрь канавка выполнена в радиально обращенной внутрь поверхности, кольцевое седло вентиля, размещенное в корпусе вентиля, вентильный элемент, установленный с возможностью вращения в корпусе вентиля, кольцо, удерживающее седло в корпусе вентиля, причем внешняя поверхность кольца выполнена такой формы и размеров, которые обеспечивают плотное прилегание его к радиально обращенной внутрь поверхности, кольцо имеет первую и вторую стороны и прорезь, выполненную в первой стороне, и включает вторую радиально обращенную наружу кольцевую канавку во внешней поверхности, причем вторая кольцевая канавка пересекается с прорезью, а первая и вторая кольцевые канавки при совмещении образуют кольцевой канал, проволочный элемент, имеющий первый конец и второй конец, и средство для закрепления первого конца в первой кольцевой канавке, при этом кольцо установлено в корпусе вентиля с возможностью вращения для ввинчивания проволочного элемента в кольцевой канал от первого конца проволочного элемента в сторону второго конца проволочного элемента вдоль его длины. 2. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что корпус вентиля и кольцо при взаимодействии образуют кольцевую полость для седла вентиля. 3. Вентиль по п.2, отличающийся тем, что полость для седла вентиля образована обращенными друг к другу кольцевыми углублениями, выполненными в корпусе со стороны оси вентиля, и аксиально выступающим кольцевым фланцем, выполненным на второй стороне кольца. 4. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что средство для закрепления первого конца проволочного элемента содержит отверстие, выполненное в первой кольцевой канавке. 5. Вентиль по п.4, отличающийся тем, что первый конец проволочного элемента содержит лапку, расположенную поперечно к продольной оси проволочного элемента, причем лапка вводится в отверстие. 6. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что вентильный элемент содержит диск. 7. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что радиально обращенная внутрь поверхность представляет собой цилиндрическую поверхность. 8. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность представляет собой цилиндрическую поверхность. 9. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая канавки по существу имеют прямоугольную форму в поперечном сечении. 10. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что проволочный элемент имеет прямоугольное поперечное сечение. 11. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что кольцо включает первую и вторую расположенные по диагонали выемки, выполненные в первой стороне, причем выемки служат в качестве поверхностей зацепления для ввода инструмента для поворачивания кольца.