задвижка
Классы МПК: | F16K3/18 при движении запорных элементов F16K3/28 с упругими запорными элементами |
Автор(ы): | Баженов В.Я. |
Патентообладатель(и): | Баженов Владимир Яковлевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-01-21 публикация патента:
27.03.2000 |
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для надежного перекрытия транспортирующих жидкие и газообразные среды трубопроводов. Задвижка содержит корпус с входным и выходным патрубками, запорный узел из двух дисков с уплотнительным элементом и упором. Диски связаны с шпинделем. Шпиндель снабжен распорной головкой. Уплотнительный элемент выполнен в виде охватывающей диски и замкнутой на шпинделе эластичной ленты. Распорная головка шпинделя выполнена в виде самотормозящего клина. В результате такого выполнения упрощается конструкция запорного узла и обеспечивается надежность и долговечность работы задвижки в целом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
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.
Класс F16K3/18 при движении запорных элементов
запорный клапан с двойной тарелкой - патент 2480656 (27.04.2013) | ![]() |
криохирургический аппарат - патент 2438615 (10.01.2012) | |
задвижка - патент 2390681 (27.05.2010) | |
двухдисковая параллельная трубопроводная задвижка с выдвижным шпинделем - патент 2384780 (20.03.2010) | |
задвижка - патент 2338108 (10.11.2008) | ![]() |
вакуумный щелевой клапан - патент 2337262 (27.10.2008) | ![]() |
устройство шиберное - патент 2297568 (20.04.2007) | ![]() |
шиберный затвор - патент 2281428 (10.08.2006) | |
задвижка - патент 2254511 (20.06.2005) | ![]() |
задвижка - патент 2211977 (10.09.2003) |
Класс F16K3/28 с упругими запорными элементами
запорный клапан с невыдвижным шпинделем - патент 2510475 (27.03.2014) | ![]() |
шиберная задвижка - патент 2496041 (20.10.2013) | |
механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение в возвратно-поворотное, и запорное устройство для трубопроводов - патент 2480657 (27.04.2013) | ![]() |
рулонная пружина и запорное устройство (варианты) - патент 2361132 (10.07.2009) | ![]() |
задвижка - патент 2354877 (10.05.2009) | |
запорная арматура - патент 2292506 (27.01.2007) | ![]() |
запорное устройство для перекрытия трубопроводов - патент 2267045 (27.12.2005) | ![]() |
задвижка - патент 2147094 (27.03.2000) | |
канализационный клапан - патент 2029905 (27.02.1995) | |
запорное устройство - патент 2015439 (30.06.1994) |