заслонка поворотная дисковая

Формула изобретения

1. Заслонка поворотная дисковая, содержащая патрубок, корпус с размещенным в нем седлом с уплотнительной поверхностью, и поворотный диск, консольно закрепленный на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси, отличающаяся тем, что уплотнительная поверхность седла выполнена цилиндрической, при этом ее ось симметрии наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса, а каждое сечение, перпендикулярное оси симметрии проходного отверстия корпуса, имеет вид окружности.

2. Заслонка по п. 1, отличающаяся тем, что угол наклона оси симметрии цилиндрической поверхности седла к оси симметрии проходного отверстия корпуса составляет 3 - 20^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к заслонкам поворотным дисковым.

Известна заслонка стальная фланцевая. Заслонка состоит из корпуса с седлом в виде цилиндрического отверстия и консольно закрепленного на двух полуосях поворотного диска, имеющего в своем составе уплотняющий элемент, выполненный из эластомерного материала (Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков. Справочник конструктора трубопроводной арматуры. - Л.: Машиностроение, 1987, с. 120).

Известны различные конструкции эксцентриситетных дисковых заслонок.

Известна заслонка (заявка GB 1544609), в корпусе которой имеется металлическое кольцевое седло и эксцентрично установленный запорный диск, имеющий усеченную коническую поверхность. Торцевые поверхности диска смещены друг относительно друга таким образом, что образуется кольцевая линия контакта между диском и седлом.

Существенным недостатком указанных заслонок является невысокая надежность уплотнительного элемента, т.к. при закрытии заслонки уплотняющий эластомерный элемент, деформируясь, с трением проходит вдоль уплотнительной поверхности седла, что приводит к значительному износу уплотнительного элемента и снижает надежность узла уплотнения в затворе, а также заслонки в целом.

Известна трехэксцентриситетная дисковая заслонка (заявка GB 1536837), в которой поверхность уплотнения седла выполнена в виде усеченного конуса, ось симметрии которого наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса, а само седло установлено в корпусе наклонно к той же оси. При этом поворотный диск консольно закреплен на приводном валу. Вал установлен в корпусе перпендикулярно оси симметрии проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси. Таким образом, образуются три эксцентрика:

- первый - за счет консольной установки диска на приводном валу,

- второй - за счет установки вала со смещением относительно оси корпуса,

- третий - за счет наклонного положения конусной уплотняющей поверхности седла.

Диск имеет сложную форму, на его контактной поверхности установлен уплотнительный элемент. Сам контакт уплотнительных поверхностей происходит в плоскости, проходящей под углом к оси симметрии канала. Поскольку седло выполнено в виде проточки в корпусе, это усложняет изготовление заслонки и снижает ее ремонтопригодность и надежность изделия в целом.

Известна заслонка - патент US 5305787, которая имеет установленные в корпусе поворотный запорный диск и седло, выполненное за одно целое с корпусом. Контактная поверхность седла образует воображаемый цилиндр, ось которого наклонена к оси корпуса. Диск закреплен на валу с обеспечением возможности вращения относительно этого вала, установленного строго перпендикулярно оси проходного сечения.

Уплотнение происходит при контакте двух металлических поверхностей. Одна из поверхностей - внутренняя поверхность седла - является цилиндрической, при этом ось прямого цилиндра наклонена к оси проходного отверстия на некоторый угол, вторая - контактная поверхность диска - является также цилиндрической, однако это наклонный цилиндр, т.к. его сечениями в плоскости, перпендикулярной оси проходного отверстия, являются окружности.

Таким образом (в отличие от запорного диска), внутренняя поверхность седла в плоскости, перпендикулярной оси симметрии проходного отверстия, является эллиптической (наклонное сечение прямого цилиндра) и не совпадает с поверхностью диска. Плотный контакт может быть обеспечен при единственном положении диска, когда он повернут перпендикулярно относительно оси симметрии воображаемого цилиндра (внутренней поверхности седла).

Устройство ненадежно в эксплуатации, поскольку герметичность запорного органа достигается при положении диска только в строго определенном положении, что невозможно сохранить при цикличности работы заслонки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному изобретению является заслонка поворотная дисковая, содержащая патрубок, корпус с размещенным в нем седлом с уплотнительной поверхностью, и поворотный диск, консольно закрепленный на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси (см. GB 2151337). В известной заслонке уплотнительная поверхность седла выполнена конической.

Недостатком известного устройства, принятого в качестве прототипа, является ненадежность в эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача создания простой в изготовлении дисковой поворотной заслонки повышенной надежности, а именно сохранение герметичности в затворе при повышении цикличности положений "открыто - закрыто". Заслонка должна обладать высокой ремонтопригодностью.

Поставленная задача решается тем, что в заслонке поворотной дисковой, содержащей патрубок, корпус с размещенным в нем седлом с уплотнительной поверхностью, поворотный диск, консольно закрепленный на приводном валу, установленном в корпусе перпендикулярно оси симметрии его проходного отверстия и со смещением относительно указанной оси, уплотнительная поверхность седла выполнена цилиндрической, при этом ее ось симметрии наклонена к оси симметрии проходного отверстия корпуса, а каждое сечении, перпендикулярное оси симметрии проходного отверстия корпуса, имеет вид окружности.

Наилучший результат достигается при угле между осью симметрии проходного отверстия корпуса и осью симметрии цилиндрической поверхности, равном 3-20 град.

Заслонка является трехэксцентриситетной, при этом третий эксцентрик образуется за счет наклонного положения цилиндрической уплотняющей поверхности седла.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид заслонки, поперечное сечение, на фиг. 2 - сечение A-A, на фиг. 3 изображен эскиз седла.

Заслонка содержит корпус 1 с размещенным в нем седлом 2. Приводной вал 3 установлен на подшипниках в корпусе 2 перпендикулярно оси симметрии проходного сечения корпуса. На валу 3, например, с помощью проушин, консольно закреплен поворотный диск 4, на котором находится уплотнительный элемент 5. Диск установлен таким образом, что в положении "закрыто" его уплотняющая кольцевая поверхность находится в плоскости, перпендикулярной оси проходного сечения. Седло 2 удерживается в корпусе с помощью патрубка 6. Поворотный диск 4 смещен на величину X (которая колеблется в зависимости от номенклатуры заслонок от 15 до 30 мм) относительно линии уплотнения B-B. Приводной вал 3 смещен относительно оси симметрии O-O проходного отверстия корпуса 1 на величину Y (которая колеблется от 2 до 10 мм). Ось симметрии B-B уплотнительной поверхности седла 2 наклонена к оси симметрии O-O проходного отверстия корпуса 1 в сторону поворота заслонки в положение "закрыто".

Экспериментально установлено, что в зависимости от типоразмера заслонок оптимальный угол наклона оси симметрии уплотнительной поверхности седла к оси симметрии проходного отверстия корпуса колеблется от 3 до 20 градусов. При этом угол свыше 20 градусов приводит к увеличению усилия создания герметичности в затворе, а угол меньше 3 градусов не позволяет сохранить герметичность при значительном повышении цикличности работы.

Заслонка работает следующим образом.

Управляющее усилие передается на приводной вал 3, который, поворачиваясь вокруг своей оси, подводит или отводит диск 4 с уплотнительным элементом 5 к седлу 2 или от седла 2, открывая или закрывая проходное отверстие заслонки.

Выполнение седла указанным образом приводит к тому, что уплотнительная поверхность седла получается в виде наклонного цилиндра, что дает следующие преимущества:

1. Сочетание цилиндрической внутренней поверхности седла, имеющей в каждом сечении, перпендикулярном оси симметрии проходного отверстия корпуса, окружность правильной формы, с боковой уплотнительной поверхностью диска дает идеальное сопряжение поверхностей при закрытии заслонки - кольцевую линию контакта, создавая высокую герметичность в затворе.

2. В процессе поворота диска и установки его в положение "закрыто" боковая уплотняющая поверхность не трется о внутреннюю поверхность седла, следовательно, поверхности не изнашиваются.

3. Как видно из фиг. 2, каждая точка уплотнительной линии, расположенной на периферии диска, упирается в наклонную цилиндрическую поверхность седла. Если провести вертикальное продольное сечение по оси симметрии проходного отверстия (сечение по оси O-O на фиг. 1), то для каждой точки уплотнительной поверхности диска, лежащей по одну сторону от указанной плоскости, поверхность цилиндра будет как бы сужаться (будет сужаться проходное сечение). При этом аналогичное "сужение" будет наблюдаться и для противоположно лежащих точек диска, но для них "сужение" направлено в сторону вращения диска при его установке в положение "Закрыто". (Т.е. создается эффект, аналогичный тому, что наблюдается при сопряжении диска и конусной поверхности седла с той разницей, что в последнем случае сужение происходит в одном направлении и только половина уплотнительной окружности диска будет с усилием прижиматься к поверхности седла).

Таким образом, неизбежный износ уплотнительных поверхностей в процессе эксплуатации происходит равномерно. Такой износ приводит к некоторому повороту плоскости установки диска в положении "Закрыто" и смещению плоскости контакта на другую, не изношенную поверхность, образуя новое герметичное соединение.

Изобретение может найти применение в качестве запорного или регулирующего устройства в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, а также в трубопроводах, транспортирующих различные жидкие продукты.