ВЕНТИЛЬНАЯ ГОЛОВКА САНТЕХНИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ Российский патент 2001 года по МПК F16K3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к оборудованию сантехнической арматуры, и может быть использовано в сетях и инженерных сооружениях, где возникает необходимость управления (перекрытия) потоками жидкой среды.

Известны вентильные головки сантехнической арматуры, которые содержат корпус с осевым отверстием, наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры и с выполненной ниже резьбы стенкой с окнами для прохода жидкой среды, приводной поворотный шток с маховиком и водилом, два плотно прилегающих друг к другу керамических диска (подвижный и неподвижный) с проходными отверстиями, расположенный в верхней части корпуса сегментный упор для ограничения поворота приводного штока [1,2]. Эти вентильные головки характеризуются простотой конструкции и высокой надежностью при эксплуатации.

Недостатком, свойственным в равной мере обоим указанным известным техническим решениям, является повышенный осевой габаритный размер их корпуса, в результате чего вентильные головки обладают повышенной материалоемкостью. Кроме того, по некоторым зарубежным стандартам выполнение поворотного штока из пластических материалов является недопустимым. В результате вентильная головка имеет ограниченную применимость, а в конечном итоге пониженную конкурентоспособность на рынке.

Известна вентильная головка сантехнической арматуры, включающая полый цилиндрический корпус с наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры и с выполненным ниже резьбы в стенке корпуса по меньшей мере одним окном для прохода рабочей среды, установленный в полости корпуса приводной поворотный шток, на нижнем конце которого установлено водило, два плотно прилегающих друг к другу керамических диска с проходными каналами, один из которых смонтирован с возможностью взаимодействия с водилом, а другой закреплен неподвижно, расположенные в верхней части корпуса стопорный элемент для фиксации осевого перемещения штока и сегментный упор для ограничения его угла поворота, резиновая уплотнительная прокладка, контактирующая с седлом посадочного места [3].

Данная конструкция вентильной головки обеспечивает ее высокие эксплуатационные и потребительские свойства при достаточной технологичности в производстве.

Указанное известное устройство принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатком прототипа являются повышенные осевой размер корпуса и диаметр приводного поворотного штока, которые выполнены из дорогостоящего цветного металла (как правило, латуни). Поскольку и корпус, и шток изготавливаются из прутка, очевидно, что длина корпуса и максимальный диаметр штока будут определять величину коэффициента использования материала (отношение веса готовой детали к весу заготовки) при их изготовлении. Стоимость цветного металла составляет весомую долю в общей стоимости вентильной головки, а следовательно, в прототипе она является повышенной, что сводит к нулю его многие преимущества.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в том, что при применении более оптимальной схемы распределения силовой нагрузки на корпус и шток представляется возможным заместить разгруженные части корпуса малогабаритными и неметаллическими элементами, а шток выполнить более коротким и тонким. При этом в предлагаемой конструкции максимально сохранены все преимущества прототипа.

В конечном итоге указанный технический результат обеспечивает существенное повышение коэффициента использования материала при изготовлении деталей вентильной головки и соответственное снижение ее себестоимости. Кроме того, оптимизация нагрузки на элементы конструкции вентильной головки повышает ее надежность и долговечность в эксплуатации.

Указанный положительный технический результат достигается тем, что в предлагаемой вентильной головке запорной арматуры, включающей полый цилиндрический корпус с наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры и с выполненным ниже резьбы в стенке корпуса, по меньшей мере, одним окном для прохода рабочей среды, установленный в полости корпуса приводной поворотный шток, на нижнем конце которого установлено водило, два плотно прилегающих друг к другу керамических диска с проходными каналами, один из которых смонтирован с возможностью взаимодействия с водилом, а другой закреплен неподвижно, расположенные в верхней части корпуса стопорный элемент для фиксации осевого перемещения штока, уплотнительный элемент, установленный между водилом и стенкой корпуса, стопорный элемент для фиксации штока от осевого перемещения, выполненный заодно с корпусом, кольцевой уступ, выполненный в полости корпуса, водило, размещенное с упором на кольцевой уступ.

Кроме того нижняя часть корпуса может быть значительно укорочена и недостающая длина дополнена опорно-упорной футоркой, изготавливаемой из пластического материала. Такое конструктивное решение становится возможным потому, что эта часть корпуса не испытывает сколько-нибудь значимых нагрузок, но составляет определенную и сравнительно большую величину. Резиновая уплотнительная прокладка, контактирующая с седлом посадочного места, при этом естественно смещена вниз от стенки корпуса в опорно-упорную футорку, что обеспечивает ее нормальное размещение и обжатие. Следует отметить, что указанное усилие обжатия передается керамическим дискам лишь до определенной степени, а частично воспринимается опорно-упорной футоркой. Водило, размещенное с возможностью опоры на кольцевой уступ, выполненный в полости корпуса, обеспечивает практически полную разгрузку приводного поворотного штока от осевого усилия. Это в совокупности с размещением уплотнительного элемента между водилом и стенкой корпуса исключает необходимость герметизации зазора между штоком и стенкой. Таким образом удается укоротить шток и уменьшить его диаметр. Кроме того разгрузка штока от осевого усилия позволяет практически исключить его осевое перемещение, а следовательно, выполнить стопорный элемент заодно с корпусом.

Предпочтительным является вариант конструкции, при котором на поверхности водила, которое изготавливается из пластического материала, смежной со стенкой корпуса выполнена кольцевая проточка, а уплотнительный элемент выполнен в виде эластичного резинового кольца и установлен в кольцевой проточке с возможностью взаимодействия со стенкой корпуса. Такое техническое решение обеспечивает простоту конструкции и надежность герметизации вентильной головки от протечки жидкой среды через зазор между корпусом и штоком.

Стопорный элемент для фиксации штока от осевого перемещения предпочтительно выполняется в виде деформируемого пояска, охватывающего приводной поворотный шток в его верхней части, а сам поясок выполнен разрезным. Поясок может быть выполнен сколь угодно узким и тонким, что также направлено на уменьшение осевого размера корпуса.

Предлагаемое техническое решение иллюстрировано чертежами. На фиг. 1 изображен в разрезе общий вид вентильной головки сантехнической арматуры; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Вентильная головка сантехнической арматуры содержит полый цилиндрический корпус 1 с наружной резьбой 2 для закрепления в посадочном месте арматуры. В стенке корпуса 1 ниже резьбы 2 выполнены окна 3 для прохода жидкой рабочей среды. В полости корпуса 1 установлен приводной поворотный шток 4. Нижний концевой участок штока 4 взаимодействует с водилом 5. Под водилом 5 расположены два плотно прилегающих друг к другу керамических диска 6 и 7. Верхний (подвижный) керамический диск 6 смонтирован с возможностью взаимодействия с водилом 5, а нижний керамический диск 7 закреплен неподвижно. В керамических дисках 6 и 7 выполнены проходные каналы 8 и 9 соответственно. На корпусе 1 в нижней его части укреплена опорно-упорная футорка 10 из пластического материала. Между водилом 5 и стенкой корпуса 1 установлен уплотнительный элемент 11. В полости корпуса 1 выполнен кольцевой уступ 12, а водило 5 размещено с упором на кольцевой уступ 12. В опорно-упорной футорке 10 размещена резиновая уплотнительная прокладка 13, которая контактирует с седлом посадочного места сантехнической арматуры (на фигурах не показано). Между неподвижным керамическим диском 7 и опорно-упорной футоркой 10 размещен компенсатор 14. На поверхности водила 5, смежной со стенкой корпуса 1, выполнена кольцевая проточка 15. Уплотнительный элемент 11 в рассматриваемом случае выполнен в виде эластичного резинового кольца и установлен в кольцевой проточке 15 с возможностью взаимодействия со стенкой корпуса 1. Стопорный элемент для фиксации штока 4 от осевого перемещения выполнен в виде деформируемого разрезного пояска 16, охватывающего проводной поворотный шток 4 в его верхней части. На фиг. 1 и 2 разрезной поясок 16 изображен уже в деформированном (обжатом состоянии).

Функционирование вентильной головки сантехнической арматуры осуществляется следующим образом. Вентильная головка устанавливается посредством наружной резьбы 2 в ответное посадочное место сантехнической арматуры (на фигурах не показано) в положении поворотного штока 4, которое соответствует перекрытию потока жидкой рабочей среды. В этом положении, которое условно названо "закрыто", проходные каналы 8 и 9 в керамических дисках 6 и 7 обязательно не совмещены друг с другом. По мере затяжки вентильной головки при ввинчивании ее по наружной резьбе 2 в посадочное место происходит обжатие водила 5, керамических дисков 6 и 7 и компенсатора 14 для обеспечения плотного прилегания их друг к другу и надежной герметизации. Указанное обжатие осуществляется до достижения определенной требуемой величины, которая обеспечена ограничением осевого перемещения опорно-упорной футорки 10. При дальнейшей затяжке происходит обжатие резиновой уплотнительной прокладки 13, а на пакет керамических колец 6, 7 и водило 5 чрезмерное усилие не передается, что благоприятно сказывается на долговечности последних. Кроме того осевое усилие обжатия керамических дисков 6 и 7 не передается на шток 4, поскольку полностью воспринимается кольцевым уступом 12. Такая схема нагружения обеспечивает также повышенное удобство эксплуатации вентильной головки за счет облегчения усилия, требуемого для вращения приводного поворотного штока 4. При вращении вручную маховика (на фигурах не показан) происходит адекватный поворот штока 4, а вместе с ним и водила 5 в положение, соответствующее открытию прохода жидкой рабочей среды. Подвижный керамический диск 6, смонтированный с возможностью взаимодействия с водилом 5, по мере вращения вместе со штоком 4 вокруг вертикальной оси постелено перемещается в положение, когда его проходной канал 8 полностью совмещается с ответным проходным каналом 9 в нижнем неподвижном керамическом диске 7. При этом окна 3 в стенке корпуса 1 обязательно совмещены с соответствующими входными участками проходных каналов 8 в верхнем подвижном керамическом диске 6. Такое состояние вентильной головки обеспечивает беспрепятственный проход через нее жидкой рабочей среды и соответствует положению "открыто". На фигурах вентильная головка изображена в положении "открыто". Перекрытие потока осуществляется обратным поворотом штока 4 в положение "закрыто". Полный ход штока 4 из одного положения в другое составляет в приведенном исполнении 90^o.

Таким образом, вентильная головка сантехнической арматуры характеризуется сравнительно низкой себестоимостью в производстве при сохранении долговечности, удобства и надежности в эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ N 2074995, кл. F 16 K 3/08, 1995 г.

2. Патент РФ N 2074996, кп. F 16 K 3/08, 1995 г.

3. Патент РФ N 2027933, кл. F 16 K 3/04, 1995 г. - прототип.

Изобретение относится к сантехническому оборудованию и предназначено для использования в сетях водоснабжения при возникновении необходимости перекрытия потоков жидкой рабочей среды. Вентильная головка включает полый цилиндрический корпус с наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры и выполненным в стенке корпуса, по меньшей мере, одним окном для прохода рабочей среды, установленный в полости корпуса приводной поворотный шток. На нижнем конце штока установлено водило. Вентильная головка содержит два плотно прилегающих друг к другу керамических диска с проходными каналами. Один из дисков смонтирован с возможностью взаимодействия с водилом. Другой диск закреплен неподвижно. В верхней части корпуса расположен стопорный элемент для фиксации осевого перемещения штока. Между водилом и стенкой корпуса установлен уплотнительный элемент. В полости корпуса выполнен кольцевой уступ. Водило размещено с упором на кольцевой уступ. Изобретение обеспечивает высокие эксплуатационные и потребительские свойства вентильной головки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вентильная головка сантехнической арматуры, включающая полый цилиндрический корпус с наружной резьбой для закрепления в посадочном месте арматуры и выполненным в стенке корпуса, по меньшей мере, одним окном для прохода рабочей среды, установленный в полости корпуса приводной поворотный шток, на нижнем конце которого установлено водило, два плотно прилегающих друг к другу керамических диска с проходными каналами, один из которых смонтирован с возможностью взаимодействия с водилом, а другой закреплен неподвижно, расположенный в верхней части корпуса стопорный элемент для фиксации осевого перемещения штока, отличающаяся тем, что она снабжена уплотнительным элементом, установленным между водилом и стенкой корпуса, в полости корпуса выполнен кольцевой уступ, а водило размещено с упором на кольцевой уступ. 2. Вентильная головка по п.1, отличающаяся тем, что на поверхности водила, смежной со стенкой корпуса, выполнена кольцевая проточка, уплотнительный элемент выполнен в виде эластичного кольца, установленного в кольцевой проточке с возможностью взаимодействия со стенкой корпуса. 3. Вентильная головка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что стопорный элемент для фиксации штока от осевого перемещения выполнен заодно с корпусом в виде деформируемого пояска, охватывающего приводной поворотный шток в его верхней части. 4. Вентильная головка по п. 3, отличающаяся тем, что поясок выполнен разрезным.