ЗАТВОР Российский патент 2000 года по МПК F16K1/228 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для перекрытия и регулирования потока жидкой и газовой среды в установках, используемых в металлургической, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности.

Известна заслонка с эллиптическим запорным органом, установленным в проточном канале корпуса на поворотном валу и взаимодействующим периферийной уплотняющей поверхностью с размещенным в канале корпуса металлическим уплотнительным кольцом, наружный диаметр которого меньше диаметра канавки, а внутренний диаметр - меньше ширины запорного органа в направлении, перпендикулярном поворотному валу, где внутренний диаметр уплотнительного кольца больше или равен ширине запорного органа в направлении вдоль поворотного вала, периферийная уплотняющая поверхность образована частью цилиндрической поверхности, продольная ось которой расположена наклонно к плоскости запорного органа, а канавка под уплотнительное кольцо ограничена поверхностями, выполненной в корпусе расточкой и торцевой поверхностью опорного кольца, установленного со стороны проточного канала (см. патент СССР N 1020008, МПК 5 F 16 К 1/226, пр. 15.04.75, публ. 23.05.83. Бюл. N 19 "Заслонка").

Известная заслонка обеспечивает надежную герметизацию перекрытия текущей среды в закрытом положении при правильном поджатии уплотнительного кольца (выполненным металлическим, У-образной формы) торцевым опорным кольцом. Но это очень сложно и требует значительного времени для подбора оптимального поджатия уплотнительного кольца, установленного в кольцевой проточке, выполненной в корпусе. Если сильно поджать уплотнительное кольцо, оно теряет свою упругость, заслонка может заклиниться, а если слабо поджать уплотнительное кольцо - не исключена возможность утечки рабочей среды в районе уплотнительной поверхности.

Ближайшим техническим решением по технической сущности с заявляемым, взятым за прототип, является устройство затвора, содержащего корпус с установленной в нем втулкой с конической уплотнительной поверхностью, в которой размещен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью втулки поворотный запорный орган в виде диска с уплотнительной поверхностью, связанный с приводом со смещенной осью вращения. Причем в указанном устройстве уплотнительные поверхности диска и втулки выполнены одинаковыми, коническими и наклонными, где продольная ось диска размещена под углом к оси корпуса, образующего эти поверхности (см. патент US N 4265426 A, F 16 К 1/226 от 05.05.81 (5 л.)).

Известное устройство затвора, в котором уплотнительные поверхности диска и втулки выполнены одинаковыми, коническими и наклонными, обеспечивают плотное перекрытие текущей среды невысокого напора и не для частого перекрытия, а при высоком напоре текущей среды оно требует значительного усилия для преодоления заклинивания, а также при частом перекрытии высокого напора, уплотнительная поверхность быстро изнашивается, т.к. в известном устройстве не обусловлены границы оптимальных углов наклона уплотнительных поверхностей диска и втулки.

Задачей изобретения является создание устройства затвора для перекрытия текущей среды высокого давления с запорным органом, обеспечивающим надежное и плотное перекрытие, с увеличенным сроком службы, простое в изготовлении и наладке, путем конструктивного выполнения контактирующих уплотнительных поверхностей затвора коническими и наклонными, с границами оптимальных углов.

Предлагаемое устройство затвора для перекрытия текущей среды позволяет герметично перекрывать текущую среду с высоким напором, осуществлять частые перекрытия с увеличенным сроком службы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в затворе, содержащем корпус с установленной в нем втулкой, взаимодействующей внутренней конической уплотнительной поверхностью с уплотнительной конической поверхностью запорного органа, выполненного в виде диска, связанного с приводом со смещенной осью, где уплотнительные поверхности втулки и диска выполнены одинаковыми коническими и наклонными с продольной осью диска, размещенной под углом к оси конуса, образующего эту поверхность. Согласно изобретению уплотнительные конические поверхности втулки и диска выполнены под углом конуса 10 - 40^o и наклонными, где продольная ось диска размещена под углом 10 - 30^o к оси конуса, образующего эту поверхность.

В предлагаемом техническом решении отличительные признаки не являются характеристикой целых частей целого объекта, которые сами могут быть целыми и самостоятельными объектами со своими функциями, поэтому в отрыве от других частей (признаков) они не классифицируются, а совокупность признаков, изложенных в отличительной части формулы, не была обнаружена в известных решениях, поэтому предлагаемое решение соответствует требованию "изобретательского уровня".

Выполнение уплотнительных поверхностей диска и втулки одинаковыми коническими и наклонными, где продольная ось диска выполнена с оптимально выбранным углом 10 - 30^o к оси конуса, обеспечивает надежное и герметичное перекрытие текущей среды высокого давления. Если этот угол будет меньше 10^o, не исключена возможность заклинивания диска, при угле больше 30^o - прижим уплотнительных поверхностей ослабляется, в результате нарушается герметичность.

Конструктивно подобранный оптимальный угол конуса 10-40^o для выполнения уплотнительных поверхностей затвора обеспечивает плавное перекрытие текущей среды без особых усилий. При угле конуса меньше 10^o может возникнуть заклинивание диска, а при увеличении угла конуса больше 40^o увеличивается усилие прижатия диска к уплотнительной поверхности втулки, и, как следствие, увеличение износа уплотнительной поверхности.

На чертеже показана схема выполнения устройства затвора в разрезе.

Затвор содержит корпус клапана 1, в котором установлена втулка 2 с конической наклонной уплотнительной поверхностью 3. Запорный орган выполнен в виде сборного поворотного диска 4 с уплотнительным кольцом 5, выполненным с конической наклонной поверхностью 3, где АБ - продольная ось диска, а СД - ось конуса, образующего уплотнительную поверхность. Поворотная серьга 6 выполнена на диске 4 с отверстием для смещенной оси вращения 7. Ось вращения 7 связана с приводом (не показана). Втулка 2 крепится винтами 8 к корпусу клапана 1. Съемное уплотнительное кольцо 5 запорного органа крепится к диску 4 винтами 9. Уплотнительные конические поверхности 3 диска и втулки 2 выполнены под углом конуса 2 α = 10 - 40^o и наклонены под углом γ = 10 - 30^o, т. е. продольная ось диска АБ и ось конуса СД расположены под углом.

Затвор работает следующим образом.

В положении "открыто" запорный орган 4 с уплотнительным кольцом 5 расположен параллельно оси потока текущей среды. При подаче команды на закрытие диск 4 поворачивается и заходит постепенно в контакт с конической наклонной поверхностью 3 втулки 2, обеспечивая плотное перекрытие потока. При открытии затвора запорный орган 4 поворачивается в обратном направлении. А при необходимости частичного перекрытия для регулирования величины потока текущей среды поворот запорного органа 4 осуществляют на неполный поворотный угол.

Затвор предназначен для перекрытия и регулирования потока жидкой и газовой среды в установках, используемых в металлургической, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности. Затвор содержит корпус с установленной в нем втулкой. Втулка взаимодействует внутренней конической уплотнительной поверхностью с уплотнительной конической поверхностью запорного органа, который выполнен в виде диска, связанного с приводом со смещенной осью. Уплотнительные поверхности втулки и диска выполнены одинаковыми коническими и наклонными с продольной осью диска, размещенной под углом к оси конуса, образующего эту поверхность. Уплотнительные конические поверхности втулки и диска выполнены под углом конуса в пределах 10 - 40^o и наклонными. Продольная ось диска размещена под углом в пределах 10 - 30^o к оси конуса, образующего эту поверхность. Изобретение позволяет герметично перекрывать текущую среду с высоким напором, а также производить простой и удобный монтаж съемного кольца с уплотнительной поверхностью. 1 ил.

Затвор, содержащим корпус с установленной в нем втулкой, взаимодействующей внутренней конической уплотнительной поверхностью с уплотнительной конической поверхностью запорного органа, выполненного в виде диска, связанного с приводом со смещенной осью, где уплотнительные поверхности втулки и диска выполнены одинаковыми коническими и наклонными с продольной осью диска, размещенной под углом к оси конуса, образующего эту поверхность, отличающийся тем, что уплотнительные конические поверхности втулки и диска выполнены под углом конуса 10 - 40^o и наклонными, где продольная ось диска размещена под углом 10 - 30^o к оси конуса, образующую эту поверхность.