Уплотнительный узел клапана Советский патент 1981 года по МПК F16K25/00 

(54) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ КЛАПАНА

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для герметизации затворов арматуры пневмосистем.

Известен уплотнительный узел затвора, применяемый в арматуре с высоким давлением рабочей среды или с высоким усилием, создаваемым приводом. Этот узел имеет податливый уплотнительный элемент и подвижную металлическую втулку, обеспечивающую в закрытом затворе напряженно деформированное состояние податливого элемента, близкое к всестороннему сжатию 1.

Уплотнительный элемент в известном уплотнительном узле затвора недостаточно стоек к воздействию потока рабочей среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является уплотнительный узел клапана, содержащий седло и взаимодействующий с ним запорный орган с уплотнительным элементом из податливого материала, размещенным в канавке, выполненной в сопряженных между собой запорном органе и подвижной втулке, установленной на запорном органе с возможностью осевого перемещения 2.

Недостатком известного уплотнительного узла с всесторонне сжатыми податливами элементами является их высокая жесткость, .что приводит к снижению герметизирующей способности.

.Целью изобретения является повышение надежности герметизации.

Поставленная цель достигается тем, что на седле выполнен кольцевой выступ с наружной конической поверхностью, сопряженной по радиусу с внутренней цилиндрической поверхностью седла, на торце запорного органа выполнен выступ, диаметр которого равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности седла, причем уплотнительный элемент в зоне контакта с выступом седла выполнен с углублением, радиус кри5 визны которого больще радиуса кольцевого выступа седла, а на подвижной втулке выполнена коническая поверхность, ответная конической поверхности кольцевого выступа седла.

На чертеже представлен разрез уплот20 нительного узла клапана с открытым затвором.

Уплотнительный узел клапана включает податливый уплотнительный элемент I, выполненный из эластомерного материала, втулку 2, корпус 3, защитные шайбы 4 и 5, образующие запорный орган, и седло 6. Посадочное место под уплотнительиый элемент образовано поднутрением 7 во втулке 2, торцом защитной щайбы 4„ торцом 8 корпуса 3 поднутрением 9 в корпусе 3, торцом 10 защитной щайбы 5. На поверхности уплотнительного элемента 1 выполнено кольцевое углубление 11 шириной не менее расстояния А от кромки 12 конического отверстия 13 до цилиндрического выступа 14 запорного органа, диаметр которого равен диаметру проходного отверстия 15 в седле 6, угол наклона образующей конической поверхности кольцевого выступа 16 седла 6 равен углу наклона образующей конической поверхности 13 втулки 2. Переходный криволинейный участок 17 седла 6 выполнен с радиусом кривизны R в радиальном сечении, меньшим радиуса кривизны г поверхности кольцевого углубления 11.

Защитная щайба 4 из политетрафторэтилена выполнена шириной не более половины р.Ирины уплотнительного элемента 1. Шайба 5 из жесткого эластомерного материала выполнена с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом 16 седла 6 при закрытии затвора.

Размещение уплотнительной поверхности в углублении, образованном конусом 13 и пыступом 14, обеспечивает ее защиту от эрозионного разрушения в открытом клапане. То же назначение имеет кольцевое углубление 11. снижающее растягивающие напряжения в уплотнительном материале при воздействии потока рабочей среды.

При закрытии клапана первоначально сг оикасаются криволинейные поверхности 11 и 17, что позволяет достигнуть герметичного закрытия при малых осевых нагрузках. Увеличение осевых нагрузок приводит к соприкосновению конической поверхности 13 втулки 3 и конической поверхности кольцевого выступа 16. Далее возможно только совместное перемещение седла 6 и втулки 2. С этого момента деформация уплотнительного элемента I является объемной, а жесткость уплотнительного узла резко возрастает. Благодаря этому обеспечивается высокая стойкость уплотнения к статическим и ударным нагрузкам. Защитные шайбы исключают передавливание уплотнительного материала в зазоры между металлическими деталями, способствуя повыщению прочности уплотнения. Наличие поднутрений 7 и 9 способствует повыщению надежности закрепления уплотнительного элемента 1 в посадочном месте при открытии затвора и снижает необходимые для герметизации усилия при его закрытии.

Применение уплотнительного узла позволяет в 1,5-2 раза снизить нагрузку,

необходимую для герметизации низких давлений рабочей среды (до 1МПа), и повысить герметизирующую способность уплотнительного узла клапана при высоких давлениях (свыще ЮМПа). Результатом повышения герметизирующей способности арматуры

является уменьшение габаритов и массы ее привода, снижение потерь рабочей среды, повышение надежности пневмосистем.

Формула изобретения

Уплотнительный узел клапана, содержаший седло и взаимодействующий с ним запорный орган с уплотнительным элементом из податливого материала, размещенным в канавке, выполненной в сопряженных между собой запорном органе и подвижной втулке, установленной на запорном органе с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации, на седле выполнен кольцевой выступ с наружной конической поверхностью, сопряженной по радиусу с внутренней цилиндрической поверхностью седла, на торце запорного органа выполнен выступ, диаметр которого равен диаметру

внутренней цилиндрической поверхности седла, причем уплотнительный элемент в зоне контакта с выступом седла выполнен с углублением, радиус кривизны которого больше радиуса кольцевого выступа седла, а на подвижной втулке выполнена коническая

поверхность ответная конической поверхности кольцевого выступа седла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Патент Великобритании № 1390964,

кл. F 2 V опублик. 1975.

2. Патент ФРГ № 1209831, кл. 47 g 40/03, опублик. 1966 (прототип).