КЛАПАН ЗАПОРНЫЙ Российский патент 2004 года по МПК F16K1/02 F16K27/02 

Изобретение относится к трубопроводной запорной арматуре и может быть использовано на технологических линиях любых трубопроводов, предпочтительно трубопроводов воды и пара тепловых электрических станций, а также с трубопроводами с жидкими агрессивными средами.

В уровне техники известен клапан запорный, описанный в патенте US 4281935, который имеет корпус со сквозным проточным каналом, идущим от входа к выходу, и связанный с корпусом шпиндель, перемещающийся относительно него. Шпиндель входит в зацепление со съемным седлом, расположенным в корпусе. Седло имеет верхнюю поверхность, обращенную в направлении потока. В седле выполнен сквозной канал, идущий от его верхней поверхности. Съемная трубка связывает канал с зоной снаружи корпуса. Этот известный клапан имеет недостатки, которые связаны с его большими габаритами, низкой ремонтопригодностью в процессе эксплуатации. Также этот известный клапан отличается неудобством в эксплуатации, т.к. в нем отсутствуют средства, позволяющие контролировать его герметичность в процессе эксплуатации и производить его регулировку.

В уровне техники известен клапан запорный, описанный в патенте SU 189784, содержащий корпус, съемное седло. В корпусе имеется сквозное отверстие, выполненное в верхней части в виде клапанной коробки, в которую помещен конусный клапан со шпинделем. Нижний канал является приточным к конусу клапана. Нижнее отверстие запорного клапана закрыто фланцем и уплотнено. В корпусе имеются два канала, наклонные к его сквозному отверстию, предназначенные для присоединения к трубопроводу. Сверху на корпус крепится крышка с сальником и набивкой для сальника. Шпиндель уплотнен в корпусе с помощью втулки. Этот клапан не сложен по конструкции и в изготовлении, отличается некоторым удобством в эксплуатации за счет использования съемного сменного седла, однако также имеет недостатки, которые связаны с тем, что в нем отсутствуют средства, позволяющие контролировать его герметичность в процессе эксплуатации и производить его регулировку. Кроме того, применяемые в нем средства, обеспечивающие герметичность, недостаточны для обеспечения надежной и долговременной эксплуатации.

Известен клапан запорный, содержащий корпус с направленным седлом и сальниковой камерой, пакет сальниковых колец с шайбой, грундбуксу, нажимную планку, бугель, шпиндель с рукояткой, полумуфту и шток, см. ТУ 108-ЭД1-984080. У этого известного клапан невысокая надежность запорного органа “шток - седло”, низкая технологичность изготовления. Он не удобен и не надежен в эксплуатации, отличается низкой ремонтопригодностью в процессе эксплуатации.

В уровне техники известен клапан запорный, описанный в патенте US 4773442, содержащий корпус с бугелем, входным и выходным каналами, сообщенными с осевым цилиндрическим отверстием, шпиндель, расположенный в указанном отверстии и имеющий на одном конце рукоятку, а на другом - запорный орган, входной и выходной каналы, установленное в осевом цилиндрическом отверстии седло, снабженное прокладкой. К седлу нажимной планкой прижаты последовательно установленные узел проставки, пакет сальниковых колец и грундбукса, охватывающие цилиндрическую часть шпинделя. На запорном органе выполнена цилиндрическая поверхность для контактирования с узлом проставки. К недостаткам этого известного устройства относятся сложность конструкции, нетехнологичность изготовления, он не удобен и не надежен в эксплуатации, отличается низкой ремонтопригодностью в процессе эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и удобства в эксплуатации, снижение трудоемкости в изготовлении и улучшение ремонтопригодности на месте эксплуатации.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что клапан запорный содержит корпус с впускным и выпускным каналами, сообщающимися с центральным осевым отверстием, герметично размещенное внутри корпуса съемное сменное седло, гайку накидную, размещенную снизу корпуса и соединенную с ним посредством резьбового соединения, причем гайка накидная выполнена и установлена с возможностью передачи усилия на седло и герметизирующие его элементы через стакан и бронзовый вкладыш, размещенный сверху корпуса и соединенный с ним посредством резьбового соединения бугель с центральным сквозным отверстием, соосным центральному осевому отверстию корпуса, внутри бугеля размещен с возможностью вращательно-поступательного перемещения шпиндель, имеющий на одном конце рукоятку, а другим концом соединенный со штоком, герметично размещенным внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и взаимодействия своей рабочей поверхностью со сменным съемным седлом, которое выполнено из более мягкого материала, чем шток, между бугелем и корпусом размещена грундбукса, впускной и выпускной каналы, сообщающиеся с центральным осевым отверстием корпуса, выполнены наклонными к нему, а их продольные оси параллельны друг другу, при этом впускной канал, расположенный ниже выпускного, выполнен сообщающимся с проточной частью седла, а выпускной канал выполнен с возможностью сообщения с центральным отверстием корпуса.

Предпочтительно, чтобы герметичность соединения между корпусом и седлом обеспечивалась посредством по крайней мере двух графитовых прокладок.

Предпочтительно, чтобы бронзовый вкладыш между седлом и стаканом был выполнен в виде плоской прокладки, а поверхность стакана, предназначенная для взаимодействия с ним, выполнена сферической.

Для исключения самоотвинчивания бугеля относительно корпуса предусмотрен стопорный винт.

Предпочтительно, чтобы вращательно-поступательное перемещение шпинделя обеспечивалось за счет его резьбового соединения с втулкой резьбовой, жестко закрепленной внутри бугеля в его верхней части.

Жесткое закрепление втулки резьбовой внутри бугеля может быть обеспечено посредством запрессовки с последующем стопорении с помощью штифта.

Концы шпинделя и штока соединены между собой посредством любого известного в уровне техники соединения, обеспечивающего преобразование вращательно-поступательного движения шпинделя в поступательное движение штока. Предпочтительно, чтобы концы шпинделя и штока были соединены между собой посредством соединения типа "выступ-паз", причем ответные выступ и паз могут иметь Т-образную форму.

Для уменьшения трения, возникающего между штоком и шпинделем при работе клапана, т.е. между их взаимодействующими поверхностями, в пазу шпинделя размещен бронзовый вкладыш, с поверхностью которого взаимодействует ответная торцевая поверхность конца штока, выполненная сферической.

Герметичность соединения между корпусом и штоком обеспечивается посредством комплекта уплотнительных сальниковых элементов, затяжка которых через грундбуксу осуществляется посредством бугеля.

Для исключения проворота штока относительно корпуса при его продольном перемещении используется палец, жестко закрепленный в штоке поперек его продольной оси, при этом конец пальца размещен в продольном пазу, который выполнен в поверхности центрального осевого отверстия корпуса и находится с ним в зацеплении.

Для уменьшения трения, возникающего между грундбуксой и бугелем, предусмотрено размещенное между ними бронзовое кольцо.

Предпочтительно, чтобы бугель, грундбукса, съемное сменное седло, стакан и гайка накидная были выполнены осесимметричными и их продольные оси совпадали бы между собой и с продольной осью центрального сквозного отверстия корпуса.

Предпочтительно, чтобы продольные оси входного отверстия впускного канала и выходного отверстия выпускного канала лежали бы в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси центрального осевого отверстия корпуса.

Для осуществления контроля герметичности прокладочных и сальниковых уплотнений во время эксплуатации гайка накидная выполнена со сквозным отверстием в ее крышке, а в стакане, грундбуксе и бугеле выполнены сквозные отверстия, сообщающиеся с окружающим пространством.

Предпочтительно, чтобы рабочая поверхность штока была выполнена конической, например в виде конической фаски, а взаимодействующая с ней поверхность съемного сменного седла при этом имела бы заостренную кромку, что обеспечит лучшее сминание указанной поверхности седла, а следовательно, и лучшее прилегание рабочей поверхности штока к поверхности седла для их надежного уплотнения друг относительно друга.

Съемное сменное седло выполнено в форме стакана, в боковой поверхности которого выполнено сквозное отверстие для сообщения впускного канала с проточной частью съемного сменного седла, которая представляет собой внутреннюю полость стакана.

Изобретение поясняется с помощью графических материалов, где на фиг.1 оно изображено в собранном, подготовленном к эксплуатации виде, в разрезе; на фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1

На графических материалах показано, что клапан запорный содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 каналами, которые сообщаются с центральным осевым отверстием 4 корпуса. Внутри корпуса 1 герметично размещено съемное сменное седло 5. Использование съемного сменного седла 5 улучшает ремонтопригодность клапана и продлевает срок его эксплуатации. Снизу корпуса 1 размещена и присоединена к нему посредством резьбы гайка накидная 6, которая выполнена и установлена с возможностью передачи усилия на сменное съемное седло 5 и герметизирующие его элементы через стакан 7 и бронзовый вкладыш 8. Использование подобным образом гайки накидной 6 улучшает условия эксплуатации, позволяя при необходимости легко производить подтягивание соединения съемного сменного седла 5 с герметизирующими его элементами во время эксплуатации. Сверху корпуса 1 размещен и соединен с ним посредством резьбового соединения бугель 9 с центральным сквозным отверстием 10, соосным с центральным осевым отверстием 4 корпуса 1. Внутри бугеля 9 размещен с возможностью вращательно-поступательного перемещения шпиндель 11, имеющий на одном конце рукоятку 12, а другим концом соединенный со штоком 13, который герметично размещен внутри корпуса 1 и имеет при этом возможность продольного перемещения вдоль него для взаимодействия своей рабочей поверхностью 14 со сменным съемным седлом 5, которое выполнено из более мягкого материала, чем шток 13, что улучшает герметичность клапана за счет сминания поверхностей съемного сменного седла 5 при взаимодействии с поверхностью штока 13 и плотного прилегания этих поверхностей друг к другу. Между бугелем 9 и корпусом 1 размещена грундбукса 15. Впускной 2 и выпускной 3 каналы, сообщающиеся с центральным цилиндрическим осевым отверстием 4 корпуса 1, выполнены наклонными к нему, причем их продольные оси параллельны друг другу. При этом впускной канал 2, расположенный ниже выпускного канала 3, выполнен сообщающимся с проточной частью 16 седла 5. Впускной канал 2 выполнен сообщающимся с центральным цилиндрическим отверстием 4 корпуса 1. Герметичность соединения между корпусом 1 и седлом 5 обеспечивается посредством по крайней мере двух графитовых прокладок 17, замена которых легко производится при необходимости в процессе эксплуатации. Бронзовый вкладыш 8, размещенный между сменным съемным седлом 5 и стаканом 7, выполнен в виде плоской прокладки, а поверхность 18 стакана 7, предназначенная для взаимодействия с ним, выполнена сферической, что обеспечивает дополнительную самоустановку седла 5 внутри корпуса 1 для обеспечения соосности сопрягаемых элементов конструкции клапана, что способствует повышению его надежности. Для осуществления контроля герметичности прокладочных и сальниковых уплотнений клапана во время эксплуатации гайка накидная 6 выполнена со сквозным отверстием 19 в ее крышке, а в стакане 7, грундбуксе 15 и бугеле 9 выполнены сквозные отверстия 20, сообщающиеся с окружающим пространством и через которые можно наблюдать появления проникающих сквозь уплотнения жидкости или пара и своевременно реагировать, производя подтягивание герметизирующих элементов или с помощью бугеля 9, или с помощью гайки накидной 6. Это способствует дополнительному улучшению условий эксплуатации. Для исключения самоотвинчивания бугеля 9 относительно корпуса 1 предусмотрен стопорный винт 21. Вращательно-поступательное перемещение шпинделя 11 обеспечивается за счет его резьбового соединения с втулкой резьбовой 22, которая жестко закреплена внутри бугеля 9 в его верхней части. Жесткое закрепление втулки резьбовой 22 внутри бугеля 9 обеспечивается посредством ее запрессовки. Далее производят стопорение с помощью штифта 23. Шпиндель 11 и шток 13 соединены между собой посредством соединения “выступ - паз” 24, причем ответные выступ и паз выполнены Т-образной формы. Герметичность соединения между корпусом 1 и штоком 13 обеспечивается посредством комплекта уплотнительных сальниковых элементов 25, затяжка которых через грундбуксу 15 осуществляется посредством бугеля 9. Для исключения проворота штока 13 относительно корпуса 1 при его продольном перемещении вдоль него используется палец 26, закрепленный в штоке 13 поперек его продольной оси таким образом, что при этом конец штока 13 находится в зацеплении с продольным пазом 27, который выполнен внутри корпуса 1 вдоль его центрального осевого отверстия 4. Для уменьшения трения, возникающего между штоком 13 и шпинделем 1 при работе клапана, между их взаимодействующими поверхностями размещен бронзовый вкладыш 28, который легко меняется при необходимости в процессе эксплуатации, продлевая тем самым срок службы клапана. Этот бронзовый вкладыш 28 может быть размещен в специально предусмотренном для него пазу (не показан) шпинделя 11, а поверхность штока, взаимодействующая с ним, может быть выполнена сферической. Для уменьшения трения, возникающего между грундбуксой 15 и бугелем 9 при затяжке, предусмотрено размещенное между ними бронзовое кольцо 29, которое при сильной затяжке сплющивается, защищая от повреждения грундбуксу 15, что также повышает надежность клапана. Бугель 9, грундбукса 15, съемное сменное седло 5, стакан 7 и гайка накидная 6 выполнены осесимметричными, и в собранном клапане их центральные продольные оси совпадают между собой и с продольной осью центрального сквозного отверстия корпуса 1. Продольные оси входного отверстия 30 впускного канала 2 и выходного отверстия 31 выпускного канала 3 лежат в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси центрального осевого отверстия 4 корпуса 1, что в совокупности с остальными признаками обеспечивает перекрытие среды при любом направлении ее потока., т.е. при необходимости. Съемное сменное седло 5 предпочтительно выполнять в форме стакана, в боковой поверхности которого выполнено сквозное отверстие 33 для сообщения впускного канала 2 с проточной частью 16 съемного сменного седла 5, которая представляет собой внутреннюю полость стакана.

В процессе эксплуатации клапан запорный используется следующим образом. Вращением рукоятки 12 усилие передается на шпиндель 11, вращательно-поступательное движение которого преобразуется в поступательное движение штока 13, который входит во взаимодействие с поверхностью съемного сменного седла, перекрывая его проточную часть 16 и обеспечивая тем самым перекрытие среды, поступающей из впускного канала 2. При вращении рукоятки 12 в обратном направлении шток 13 перемещается в противоположном направлении, поднимаясь вверх, открывая тем самым проточную часть 16 съемного сменного седла 5 и выпускной канал 3 и обеспечивая прохождение среды из впускного канала 2 в выпускной канал 3. Рабочая поверхность 14 штока 13, которая может представлять собой фаску, выполнена конической, а взаимодействующая с ней поверхность съемного сменного седла 5 может иметь заостренную кромку 32, что дополнительно обеспечивает лучшее уплотнение взаимодействующих между собой рабочей поверхности штока и поверхности съемного сменного седла 5, повышая тем самым надежность клапана. Заостренная кромка 32 образуется пересечением торцевой поверхности съемного сменного седла 5, со стороны которой выполнена его проточная часть 16, и прилегающей к ней поверхности этой проточной части 16, которая представляет собой полости, выполненные в съемном сменном седле 5.

Таким образом, изобретение в представленной совокупности признаков, каждый из которых выполняет свою функцию, а вместе в совокупности они решают задачу создания простого по конструкции и технологичного в изготовлении клапана запорного, обладающего повышенной надежностью, повышенной ремонтопригодностью и обеспечивающего удобные условия эксплуатации.

Формула изобретения составлена с учетом известных аналогов, но без разделения на ограничительную и отличительную части, что не противоречит требованиям патентного законодательства.

Изобретение относится к трубопроводной запорной арматуре и предназначено для использования на технологических линиях любых трубопроводов, предпочтительно трубопроводов воды и пара тепловых электрических станций, а также трубопроводов с жидкими агрессивными средами. Клапан запорный содержит корпус с впускным и выпускным каналами. Эти каналы сообщаются с центральным осевым отверстием корпуса. Внутри корпуса герметично размещено съемное сменное седло. Гайка накидная размещена снизу корпуса и соединена с ним посредством резьбового соединения. Гайка накидная выполнена и установлена с возможностью передачи усилия на седло и герметизирующие его элементы через стакан и бронзовый вкладыш. Бугель с центральным сквозным отверстием размещен сверху корпуса, соединен с ним посредством резьбового соединения и расположен соосно центральному осевому отверстию корпуса. Внутри бугеля размещен с возможностью вращательно-поступательного перемещения шпиндель с рукояткой на одном его конце. Другим концом шпиндель соединен со штоком. Шток герметично размещен внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и взаимодействия своей рабочей поверхностью со сменным съемным седлом. Последнее выполнено из более мягкого материала, чем шток. Между бугелем и корпусом размещена грундбукса. Впускной и выпускной каналы сообщаются с центральным осевым отверстием корпуса и выполнены наклонными к нему. Их продольные оси параллельны друг другу. Впускной канал расположен ниже выпускного и выполнен сообщающимся с проточной частью седла. Выпускной канал выполнен с возможностью сообщения с центральным отверстием корпуса. Изобретение направлено на повышение надежности и удобства в эксплуатации, снижение трудоемкости в изготовлении и улучшение ремонтопригодности на месте эксплуатации клапана. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан запорный, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, сообщающимися с центральным осевым отверстием, герметично размещенное внутри корпуса съемное сменное седло, гайку накидную, размещенную снизу корпуса и соединенную с ним посредством резьбового соединения, причем гайка накидная выполнена и установлена с возможностью передачи усилия на седло и герметизирующие его элементы через стакан и бронзовый вкладыш, размещенный сверху корпуса и соединенный с ним посредством резьбового соединения бугель с центральным сквозным отверстием, соосным центральному осевому отверстию корпуса, внутри бугеля размещен с возможностью вращательно-поступательного перемещения шпиндель, имеющий на одном конце рукоятку, а другим концом соединенный со штоком, герметично размещенным внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и взаимодействия своей рабочей поверхностью со сменным съемным седлом, которое выполнено из более мягкого материала, чем шток, между бугелем и корпусом размещена грундбукса, впускной и выпускной каналы, сообщающиеся с центральным осевым отверстием корпуса, выполнены наклонными к нему, а их продольные оси параллельны друг другу, при этом впускной канал, расположенный ниже выпускного, выполнен сообщающимся с проточной частью седла, а выпускной канал выполнен с возможностью сообщения с центральным отверстием корпуса.2. Клапан запорный по п.1, отличающийся тем, что герметичность соединения между корпусом и седлом обеспечивается посредством по крайней мере двух графитовых прокладок.3. Клапан запорный по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что бронзовый вкладыш между седлом и стаканом выполнен в виде плоской прокладки, а поверхность стакана, предназначенная для взаимодействия с ним, выполнена сферической.4. Клапан запорный по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для исключения самоотвинчивания бугеля относительно корпуса предусмотрен стопорный винт.5. Клапан запорный по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что вращательно-поступательное перемещение шпинделя обеспечивается за счет его резьбового соединения с втулкой резьбовой, жестко закрепленной внутри бугеля в его верхней части.6. Клапан запорный по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что жесткое закрепление втулки резьбовой внутри бугеля обеспечивается посредством запрессовки и последующего стопорения с помощью штифта.7. Клапан запорный по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что концы шпинделя и штока соединены между собой посредством соединения, обеспечивающего преобразование вращательно-поступательного движения шпинделя в поступательное движение штока.8. Клапан запорный по п.7, отличающийся тем, что концы шпинделя и штока соединены между собой посредством соединения типа “выступ-паз”, причем ответные выступ и паз имеют Т-образную форму.9. Клапан запорный по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что для уменьшения трения, возникающего между штоком и шпинделем при работе клапана, в пазу шпинделя размещен бронзовый вкладыш, с поверхностью которого взаимодействует торцевая поверхность конца штока, выполненная сферической.10. Клапан запорный по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что герметичность соединения между корпусом и штоком обеспечивается посредством комплекта уплотнительных сальниковых элементов, затяжка которых через грундбуксу осуществляется посредством бугеля.11. Клапан запорный по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что для исключения проворота штока относительно корпуса при его продольном перемещении используется палец, жестко закрепленный в штоке поперек его продольной оси, при этом конец пальца размещен в продольном пазу, который выполнен в поверхности центрального осевого отверстия корпуса и находится с ним в зацеплении.12. Клапан запорный по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что для уменьшения трения, возникающего между грундбуксой и бугелем, предусмотрено размещенное между ними бронзовое кольцо.13. Клапан запорный по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что бугель, грундбукса, съемное сменное седло, стакан и гайка накидная выполнены осесимметричными, и их продольные оси совпадают между собой и с продольной осью центрального сквозного отверстия корпуса.14. Клапан запорный по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что продольные оси входного отверстия впускного канала и выходного отверстия выпускного канала лежат в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси центрального осевого отверстия корпуса.15. Клапан запорный по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что для осуществления контроля герметичности прокладочных и сальниковых уплотнений во время эксплуатации гайка накидная выполнена со сквозным отверстием в ее крышке, а в стакане, грундбуксе и бугеле выполнены сквозные отверстия, сообщающиеся с окружающим пространством.16. Клапан запорный по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что рабочая поверхность штока выполнена конической, а взаимодействующая с ней поверхность съемного сменного седла имеет заостренную кромку.17. Клапан запорный по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что съемное сменное седло выполнено в форме стакана, в боковой поверхности которого выполнено сквозное отверстие для сообщения впускного канала с проточной частью съемного сменного седла, которая представляет собой внутреннюю полость стакана.