задвижка

Формула изобретения

1. Задвижка, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, запорный узел, состоящий из двух дисков с уплотнительными элементами и упором, связанных с шпинделем, снабженным распорной головкой, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде эластичной ленты, охватывающей диски и замкнутой на шпинделе, а распорная головка шпинделя выполнена в виде самотормозящегося клина.

2. Задвижка по п.1, отличающаяся тем, что эластичная лента выполнена из двух слоев резины, причем внутренний слой имеет рифленую поверхность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в запорных устройствах, устанавливаемых на трубопроводах, транспортирующих жидкие и газообразные среды.

Известна задвижка, включающая в себя корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган, состоящий из двух распорных дисков, связанных со шпинделем и имеющими уплотнительные элементы в виде металлических колец, а также распорный клин (Д.Ф.Гуревич. Трубопроводная арматура. - Л.: Машиностроение, 1975 г. , Авторское свидетельство СССР N 1298473, F 16 K 47/02, 1985 г).

Недостатком известных задвижек является то, что для создания герметичности необходима тщательная притирка уплотнительных элементов, а процесс закрывания и открывания связан с необходимостью приложения больших усилий. Это объясняется тем, что запорный орган в момент закрытия задвижки одновременно совершает движение в двух плоскостях - горизонтальной и вертикальной. В результате идет усиленное трение поверхностей уплотнительных колец и их износ. Если в момент закрытия между уплотнительными кольцами попадает твердая частица (песок, окалина, накипь и т.п.), то герметичность теряется, и задвижка начинает пропускать уплотняемую среду, и образуются раковины. Ремонт и последующая подгонка уплотняемых элементов известной задвижки связаны с большой трудоемкостью и необходимостью применения специализированного оборудования. Применение в этих задвижках мягких или эластичных прокладок в уплотняемых элементах (кольцах) невозможно, т.к. в силу их скользяще-распирающего движения в момент закрытия они будут вывернуты и порваны.

Известны также задвижки, содержащие корпус с входным и выходным патрубками, запорный орган, состоящий из упора и двух распорных дисков с уплотнительными элементами в виде металлических колец, связанных со шпинделем, снабженным распорной сферической головкой. При этом распорная головка шпинделя имеет фигурные выступы, взаимодействующие с винтовыми выступами дисков, угол наклона которых меньше угла наклона резьбы шпинделя, причем резьба шпинделя и винтовая линия выступов выполнены взаимно противоположного направления (Авторское свидетельство СССР N 1315703, F 16 K 3/18, 1985 г. - прототип и N 1476223 F 16 K 3/18, 1987 г.).

Применение шпинделя с распорной сферической головкой позволило разделить во времени вертикальное и горизонтальное движение дисков и исключить скользящее движение уплотнительных колец между собой, что повысило долговечность их работы.

Однако эти известные решения значительно усложнили конструкцию запорного узла задвижки, ее ремонт и работу с ней. И по-прежнему, в случае попадания между уплотнительными кольцами иногородних частиц - песка, окалины и т.п., задвижка будет пропускать уплотняемую среду, что вызовет быстрый кавитационный износ рабочих поверхностей ее уплотнительных колец.

Кроме того, в известной задвижке увеличенный момент на маховике, необходимый для плотного прижатия распорных дисков запорного узла к ответным кольцам корпуса, приводит к быстрому износу резьбы на шпинделе. Износу резьбы будет содействовать и то положение, когда при закрытии задвижки распорная сферическая головка шпинделя, принимая давление дисков, будет перераспределять его и значительную часть усилий направит на резьбовое соединение шпинделя с гайкой, что также вызовет их преждевременный износ.

В случае, если шпиндель имеет пневмо- или гидропривод, то для удержания задвижки в закрытом положении необходимо будет всегда держать давление в приводах, чтобы нейтрализовать выталкивающее усилие шпинделя. Сделать так, чтобы при закрытой задвижке сферическая головка шпинделя взаимодействовала с дисками своей цилиндрической частью и обеспечивала бы условия полной взаимной нейтрализации осевых сил, практически невозможно.

У известной задвижки отсутствуют какие-либо компенсирующие или амортизирующие способности у дисков запорного органа, поэтому любой, даже самый минимальный износ их уплотнительных колец, приводит к потери герметичности.

Более того, для нормальной работы известных задвижек требуется тщательная индивидуальная подгонка их уплотнительных колец между собой, и по этой причине их запорные узлы не обладают свойством взаимозаменяемости.

Целью изобретения является:

- упрощение конструкции запорного узла задвижки, но с обеспечением разделения во времени вертикальных и горизонтальных движений запорного узла;

- повышение надежности запирания уплотняемой среды;

- сохранение работоспособности при частичном и среднем кавитационном износе уплотнительных колец корпуса задвижки;

- полное устранение осевых нагрузок на шпиндель при закрытой задвижке;

- обеспечение взаимозаменяемости запорных узлов задвижек.

Указанные цели достигаются тем, что в известной задвижке уплотнительный элемент дискового запорного органа выполнен не в виде металлических колец, а в виде эластичной ленты, которая охватывает диски и замыкается на шпинделе, при этом распорная головка шпинделя выполнена в виде самотормозящегося клина, а эластичная лента имеет два слоя, при этом внутренний слой более мягкий, чем наружный, и имеет рифленую поверхность в виде канавок.

В известных заявителю конструкциях задвижек, описанных в технической и патентной литературе, отсутствуют запорные органы, которые были бы выполнены подобным образом, следовательно, можно считать, что заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Заявляемые отличительные признаки, состоящие в том, что диски запорного узла охвачены эластичной лентой, замкнутой на шпинделе, причем распорная головка шпинделя выполнена в виде самотормозящегося клина, а эластичная лента изготовлена из двух слоев резины, внутренний слой которой имеет канавки и более мягкий, чем наружный, позволяют:

- упростить конструкцию запорного узла.

Упрощение конструкции достигается тем, что у известной задвижки исключены сложные по форме винтовые выступы на шпинделе и ответные винтовые пазы в дисках, но при этом сохранено раздельное движение запорного узла в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

- повысить надежность запирания уплотняемой среды.

Если между уплотнительными элементами запорного узла попадут инородные частицы, например песок, окалина и т.п., то они будут вмяты в материал эластичного элемента и процесс герметизации не нарушится. Этот же эластичный материал будет заполнять впадины и каверны, которые появляются на поверхностях уплотнительных колец в результате кавитационного износа. Наличие уплотнительного элемента, выполненного из двухслойного эластичного материала, исключает необходимость подгонки уплотнительного узла к поверхностям уплотнительных колец корпуса задвижки.

- повысить долговечность резьбы шпинделя.

Это достигается тем, что распорная головка шпинделя имеет клин с углом, обеспечивающим эффект самоторможения, и при закрытой задвижке отсутствуют силы, направленные вверх и вдоль его оси. Это свойство также позволяет отказаться от применения каких-либо элементов фиксации запорного узла, находящегося в рабочем положении. Наличие двухслойного эластичного элемента позволяет значительно снизить необходимые усилия для запирания задвижки, следовательно, уменьшить нагрузку на резьбу шпинделя.

- обеспечить взаимозаменяемость запорных узлов задвижек.

Так как уплотняемый элемент выполнен эластичным, он, в известных пределах, может компенсировать размерные различия уплотнительных колец корпусов задвижек. Это исключает необходимость подгонки, регулировки и шлифовки контактируемых элементов уплотнения, обеспечивая их взаимозаменяемость.

Приведенная совокупность существенных признаков и достигаемый ими результат характеризуют единство изобретения и в научно-технической, патентной информации не обнаружены, что является доказательством наличия в изобретении критерия "изобретательский уровень".

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид затворного узла, помещенного в корпус задвижки, а на фиг. 2 - поперечный разрез уплотнительного элемента.

Задвижка содержит корпус 1, в полости которой расположен шпиндель 2 с распорной головкой, выполненной в виде клина, с обеспечением условия ее самоторможения, т. е. когда угол клина меньше угла трения материалов сопрягаемых элементов. Головка шпинделя 2 охвачена с обеих сторон металлическими дисками 3, которые своими пазами удерживают упор 4. В свою очередь, диски 3 охвачены уплотнительным элементом, выполненным в виде эластичной ленты 5, изготовленной, например, из термомаслостойкой резины. Концы ленты 5 замкнуты на цилиндрической части шпинделя 2 и дополнительно могут быть склеены между собой или скреплены каким-либо иным путем. В корпусе 1 расположены ответные уплотнительные кольца 6, которые также могут быть выполнены из резины или металла.

Лента 5 может быть выполненной из двух слоев резины 7 и 8, причем внутренний слой 8 имеет рифленую поверхность - канавки 9 и изготовлен из более мягкой резины, чем наружный слой 7.

Работа задвижки происходит следующим образом.

При опускании шпинделя 2 опускаются все элементы затворного узла - диски 3, упор 4 и лента 5. В момент, когда упор 4 упрется в днище корпуса 1 задвижки, диски 3 останавливаются и их движение в вертикальной плоскости прекращается, но под действием продолжающегося движения распорной головки шпинделя 2 они начинают двигаться в горизонтальной плоскости. Это движение будет продолжаться до тех пор, пока наружная поверхность слоя 7 ленты 5 не прижмется к поверхности уплотнительных колец 6. Под действием распирающих усилий мягкий слой 8 ленты 5 будет деформироваться и заполнять пустоты канавок 9. Сопротивление горизонтальному движению резко возрастает, когда все полости канавок 9 будут заполнены и наружный слой 7 ленты 5 плотно прижмется к поверхности уплотнительных колец 6. Происходит полное закрывание задвижки. Так как головка клина шпинделя 2 имеет угол самоторможения, то в закрытом положении он испытывает от дисков 3 в основном взаимоуничтожающиеся горизонтальные усилия, и лишь крайне незначительная их часть будет направлена вверх по шпинделю 2. В результате резьбовая пара - шпиндель 2 и гайка корпуса (на чертеже не показана), будет испытывать минимальные нагрузки, что повышает ее долговечность и работоспособность.

Если в момент закрывания между уплотняемыми элементами 6 и 5 попадет инородное тело в виде песчинки и т.п., то эластичная поверхность ленты 5 промнется и обволочет ее со всех сторон, восстанавливая герметичность запирания задвижки. В случае износа контактной поверхности кольца 6, материал эластичной ленты 5 заполнит все ее микронеровности и опять же восстановит герметичность задвижки. Описанные свойства затвора повышают класс герметичности задвижки.

При открывании задвижки клиновая распорная головка шпинделя 2 уходит вверх. Под воздействием упругих сил резиновой ленты 4 диски 3 сближаются и отходят от уплотнительных колец 6. После завершения движения в горизонтальной плоскости диски 3, следуя за головкой шпинделя 2, поднимаются вверх и уходят в свободное пространство корпуса 1. Задвижка открыта.

При необходимости, весь затвор или любой его элемент может быть переставлен в другую однотипную задвижку, и при этом не потребуется какая-либо подгонка или регулировка.

Использование данной задвижки позволяет повысить надежность работы всей трубопроводной системы, упростить ее эксплуатацию и ремонт.