Затвор клапана Советский патент 1984 года по МПК F16K25/00 F16K1/36 

Изобретение относится к технике высоких давлений, в частности к запорной арматуре, используемой в установках и устройствах высокого и сверхвысокого давления.

Известен затвор клапана, содержащий взаимодействующий с седлом запорный орган, содержащий уплотнительный элемент, установленный в кольцевой полости между запорным органом и подвижной в осевом направлении втулкой, выступающей над уплотнительным элементом 1.

Недостатком устройства является низкая надежность его работы в условиях высоких и сверхвысоких давлений.

Наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является затвор клапана, в корпусе которого размещен взаимодействующий с седлом запорный орган, содержащий концентрично расположенные подвижные втулки с размещенным между ними уплотнительным элементом 2.

Однако это устройство характеризуется недостаточной надежностью работы в условиях высоких и сверхвысоких давлений.

Цель изобретения - повыщение надежности при высоких и сверхвысоких давлениях.

Указанная цель достигается тем, что в затворе клапана, в корпусе которого размещен взаимодействующий с седлом запорный орган, содержапдий концентричпо расположенные подвижные втулки с размещенны.м между ними уплотнительным элементом, втулки установлены с возможностью упругого перемещения и снабжены расположенными наклонно к поверхности седла упругодеформируемыми ластами, образованными двумя коническими поверхностями с верпшной, обращенной к поверхности седла.

На чертеже изображен затвор клапана, разрез (слева от оси - в мо.мент касания втулок с седло.м, справа - в закрытом положении) .

Затвор клапана содержит корпус 1, в котором размещены седло 2 и запорный орган 3, содержащий концентрично расположенные подвижные втулки 4, которые имеют возможность упругого осевого и углового перемещения бла1одаря установке упругих элементов - пружин 5, размещенных между запорным органом 3 и втулками 4. Между втулка.ми 4 установлен уплотнительный элемент 6, который при работе па высокотемпературных средах может быть выполнен в виде объемного пластично-передефор.мируемого элемента, например, из мягкого металла. Втулки 4 выполнены с расположенными наклонно к поверхности седла 2 упругодеформируемыми ластами 7, образованными двумя коническими поверхностями 8 с вершиной, обращенной к поверхности седла 2.

С целью предотвращения выдавливания уплотнительного элемента 6 в зазор между запорны.м органо.м 3 и втулка.ми 4 уплотнительный элемент 6 снабжен антиэкструзионными кольцами 9.

Затвор клапана работает следующим образом.

При опускании запорного органа 3 уплотнительный элемент 6 давлением среды поджат к кольцевой полости образуемой втулками 4 и запорным органом 3, а втулки 4 под действием пружин 5 и деформированного уплотнительного эле.мента 6 опускаются на контактную поверхность седла 2. После касания ластами 7 втулок 4 седла 2, когда поток рабочей среды перекрыт, при дальнейщем опускании запорного органа 3 уплотнительный элемент 6 герметизирует контактную поверхность седла 2, при этом касание поверхности седла 2 кромкой ластов 7 втулки 4 происходит раньше, чем уплотQ нительным элементом 6, т. е. при начальном контакте ластов 7 с седлом 2 между деформируемым под действием давления уплотнительпым элементом 6 и седлом 2 имеется некоторый зазор. Этот зазор минимизируется для обеспечения почти од5 новременного касания седла 2 уплотнительным элементом 6. Дальнейщая деформация его на контактной поверхности седла 2 происходит по мере перемещения запорного органа 3 вниз.

0 Таким образом, при закрывании затвора, седла 2 первыми касаются своими ластами 7 втулки 4 и перекрывают поток. Контакт этот не является жестким, так как гибкие ласты 7 компенсируют неровности поверхностей или перекос. Уплотнительный эле5 мент 6 в это вре.мя поджат давление.м в кольцевой полости и не разрушается потоком рабочей среды. По достижении требуемого усилия запорный орган 3 садится на упор, находящийся в механизме перемещения (не показан), замыкая через него

действующую на запорный орган 3 силу.

Начальное поджатие ластов 7 к седлу 2 определяется величиной деформации уплотнительного эле.мента 6 и пружин 5, воздействующих на втулки 4. Давление рабочей

среды приводит к дополнительному поджатию ластов к седлу 2, тем самы.л: предотвраплая зыдавливапие уплотппте:1ь;;ого элемента 6 в микрозазоры. Наличие же антиэкструзионных колец 9 препятс з ет выдавливанию уплотнительного элемента 6

0 в зазор между запорны.м opraiioM 3 и втулками 4.

При открывании затвора орган 3 подни.мается, нагрузка от neiO па уплотнительный элемент 6 уменьщается и последний, поджимаемый давлением среды, вы5 ходит из контакта с поверхностью седла 2. Втулки 4 в это время еще запирают лроходное отверстие седла. При да;:ьпеЙ1;.|ем движении запорного органа 3 подни.маются втулки 4 и открывают путь потоку рабочей среды, т. е. при открывании затвора совместное движение втулок 4 с запорным органом 3 начинается с момента (или после) размыкания поверхностей деформируемого уплотнительного элемента и седла 2. Такой порядок взаимодействия элементов затвора обеспечивает постоянное объемное сжатие уплотнительного элемента под воздействием рабочей среды и сохраняет его тем самым от разрушения. Таким образом, благодаря наличию ластов 7 втулки 4 при отходе от седла 2 способны упруго изменять свою геометрию, т. е. угол наклона ластов 7 и поверхности седла 2, что способствует отводу уплотнительного элемента 6 от седла 2, при этом положение втулок 4, а следовательно ластов 7, четко стабилизировано относительно уплотнительного элемента 6, что определяет последовательность их работы, в результате чего не возникает разрушаюпиьх значто повышает копеременных напряжении, надежность устройства. Изобретение может работать не только на высоких и сверхвысоких давлениях, но и при больших перепадах давления, причем длительное время, поскольку обеспечена зашита уплотнительного элемента. Затвор малочувствителен к вибрации, так как его конструкция компенсирует возникающие перекосы и деформации в результате воздействия давления и температуры и неточности изготовления, обеспечивая при этом высокую степень герметичности. Кроме того, изобретение позволяет не только применять деформируемые неметаллические материалы при сверхвысоких давлениях, но и расширить диапазон допустимых рабочих температур, используя в качестве деформируемого угкпотнительного материала мягкий металл. Причем имеется воз.можность для работы его в системах, где требуется дв1 жение рабочей среды в прямом и обратном направлении.

ЗАТВОР КЛАПАНА, в корпусе которого размещен взаимодействующий с седлом запорный орган, содержащий концентрично расположенные подвижные втулки с размещенным .между ними уплотнительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при высоких и сверхвысоких давлениях, втулки установлены с возможностью упругого перемещения и снабжены расположенными наклонно к поверхности седла упругодеформируемыми ластами, образованными двумя коническими поверхностями с верщиной, обращенной к поверхности седла. (Л оо 05 ьо 4: