поворотная заслонка

Формула изобретения

1. Поворотная заслонка, содержащая корпус с закрепленным в нем со стороны входа седлом, дисковый затвор с эластичным уплотнительным кольцом, при этом затвор закреплен на выступающих из корпуса и соединенных с приводом полуосях, кольцевые участки которых установлены в подшипниковых узлах, выполненных в диаметрально противоположных отверстиях затвора, отличающаяся тем, что седло выполнено плавающим в радиальном направлении в виде тонкостенного цилиндра с фланцем, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра корпуса, и закреплено в нем посредством резьбовой втулки, при этом на торце корпуса в месте его сопряжения с фланцем седла выполнено гнездо, в которое установлено резиновое кольцо, герметизирующее седло относительно корпуса, а уплотнительное кольцо затвора выполнено в виде армированного резинометаллического кольца, установленного в кольцевой проточке, выполненной в дисковом затворе, и поджато крышкой, при этом на внутренних торцовых поверхностях затвора и крышки выполнены кольцевые выступы, имеющие в сечении форму зуба, а арматура уплотнения выполнена в виде перфорированного кольца с центрирующими радиальными выступами, выходящими из указанного уплотнительного кольца со стороны его внутреннего диаметра, сопрягаемыми с наружным диаметром кольцевой проточки затвора и образующими кольцевой зазор между уплотнением и затвором, соединяемый через отверстие в крышке со входом в заслонку, при этом наружный диаметр арматуры выполнен меньше наружного диаметра уплотнения.

2. Поворотная заслонка по п.1, отличающаяся тем, что наружный диаметр уплотнения выполнен больше внутреннего диаметра седла на величину 0,6–1,0 мм.

3. Поворотная заслонка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая полость, образованная между затвором и крышкой, выполнена со стороны большего диаметра с диффузорностью 4-8 в сторону наружного диаметра на длине 1,5-2 мм.

4. Поворотная заслонка по п.1, отличающаяся тем, что наружный диаметр арматуры выполнен меньше наружного диаметра уплотнительного кольца на величину 0,5–0,8 от толщины уплотнительного кольца.

5. Поворотная заслонка по п.1, отличающаяся тем, что арматура уплотнительного кольца имеет на торцах кольцевые ребра жесткости переменной высоты.

6. Поворотная заслонка по п.5, отличающаяся тем, что кольцевые ребра жесткости на торцах арматуры имеют увеличенную высоту в зоне центрирующих выступов.

7. Поворотная заслонка по п.1, отличающаяся тем, что в арматуре уплотнительного кольца на ее среднем диаметре выполнены сквозные отверстия.

Описание изобретения к патенту

Область техники.

Изобретение относится к запорным устройствам, а более конкретно к поворотным заслонкам, обеспечивающим перекрытие или открытие трубопроводных магистралей, по которым транспортируются жидкие или газообразные среды.

Предшествующий уровень техники.

Известна поворотная заслонка (авт. свид. 447536, МКИ F 16 К 3/04, от 05.05.75), состоящая из корпуса, в котором установлена гильза-седло, внутренняя поверхность которой контактирует с уплотнительной поверхностью заслонки, управляемой с помощью привода. Уплотнительная поверхность заслонки выполнена в виде шарового пояса.

Данное техническое решение не обеспечивает высокую степень герметичности, так как используется уплотнение металл по металлу. Кроме того, это решение имеет неудовлетворительную ремонтопригодность, поскольку при повреждении уплотнительной поверхности заслонки необходимо заменять и гильзу-седло в связи с тем, что в процессе сборки этого устройства их подгоняют друг к другу, обеспечивая селективную сборку.

Известна поворотная заслонка (см. авт. свид. 468050, МКИ F 16 К 3/04, от 10.04.75), состоящая из корпуса, в котором установлен дисковый затвор, закрепленный на полуоси и валу. В корпусе заслонки выполнено седло, а в затворе закреплено уплотнительное кольцо, выполненное из эластичного материала, например резины, периферийный участок которого выступает за пределы внешнего диаметра заслонки. Для перекрытия трубопровода, в который установлена такая заслонка, она поворачивается и прижимается к седлу, при этом периферийный участок прокладки сжимается в радиальном направлении, чем достигается герметизация трубопровода. Это техническое решение принято за прототип заявляемого изобретения.

Недостатком конструкции такой заслонки является ее неработоспособность при высоких давлениях и многоцикловых нагрузках. Это объясняется тем, что при многократных циклах работы происходит повреждение (износ) выступающего участка уплотнительного кольца. При выполнении уплотнительного кольца из резины и обеспечении надежного герметичного перекрытия трубопровода, в котором находится среда под давлением ~ 10 кгс/см², указанный зазор должен быть не более 0,2 мм. Такая конструкция затвора с выполнением уплотнительного кольца из неармированной резины способствует вырыву уплотнения из узла крепления в момент перекрытия трубопровода. Кроме того, в этой конструкции отсутствует специальный уплотнительный барьер на границе заделки эластичного уплотнителя в затворе, что может привести к негерметичности по этому месту из-за возможного перекручивания уплотнителя в месте заделки. Следует отметить также, что в этой конструкции отсутствует центровка уплотнительного кольца относительно уплотнительной поверхности корпуса, что приводит к неравномерному (по окружности) обжатию выступающего участка уплотнительного кольца (неравномерному износу).

Раскрытие изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состояла в повышении надежности и герметичности работы дискового затвора в трубопроводных магистралях большого проходного сечения от 100 см и выше, нагруженного давлением ~ 10 кгс/см².

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, состоит в предотвращении повреждения и повышенного износа уплотнительного кольца при многоцикловой работе (закрытии и открытии трубопроводных магистралей), исключении его перекручивания и в обеспечении равномерного его обжатия по окружности.

Сущность изобретения заключается в том, что поворотная заслонка содержит следующие признаки: корпус с закрепленным со стороны входа седлом, дисковый затвор с эластичным уплотнительным кольцом, который закреплен на выступающих из корпуса и соединенных с приводом полуосях, кольцевые участки которых установлены в подшипниковых узлах, выполненных в диаметрально-противоположных отверстиях затвора. Кроме того, седло своим фланцем установлено в корпусе с обеспечением радиальных зазоров между седлом и корпусом, необходимых для центровки седла относительно уплотнительного кольца с его равномерным обжатием при установке. Относительно корпуса седло герметизируется эластомерным кольцом и крепится с помощью резьбовой втулки. Уплотнительное кольцо затвора выполнено в виде армированного резинометаллического кольца, установленного в кольцевой полости между дисковым затвором и крышкой, образованной за счет выполнения в затворе кольцевой проточки. При этом на внутренних торцовых поверхностях затвора и крышки выполнены кольцевые выступы, имеющие в сечении форму зуба. Арматура уплотнительного кольца выполнена в виде перфорированного кольца с центрирующими выступами, которые выходят из уплотнительного кольца со стороны его внутреннего диаметра, сопрягаются с наружным диаметром кольцевой проточки затвора и образуют кольцевой зазор между уплотнением и затвором, соединяемый через отверстие в крышке с входной полостью заслонки для исключения застойной зоны, кроме того, кольцевая полость, образованная кольцевой проточкой, выполненной в затворе, со стороны большого диаметра выполнена с дифузорностью 4-8^o в сторону наружного диаметра на длине 1,5-2 мм. Наружный диаметр арматуры выполнен меньше наружного диаметра уплотнительного кольца на величину 0,5...0,8 от толщины уплотнительного кольца, а наружный диаметр уплотнения выполнен больше внутреннего диаметра седла на величину 0,6. . . 1,0 мм. Арматура уплотнительного кольца имеет на торцах кольцевые ребра жесткости переменной высоты (имеющие увеличенную высоту в зоне центрирующих выступов), на среднем диаметре арматуры выполнены сквозные отверстия.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлено сечение поворотной заслонки в закрытом положении.

На фиг. 2 представлено сечение армированного уплотнительного резинометаллического кольца.

На фиг.3 представлено сечение по А-А армированного уплотнительного резинометаллического кольца.

Пример реализации изобретения.

Поворотная заслонка содержит корпус 1, дисковый затвор 2 и плавающее седло 3. Дисковый затвор 2 закреплен на выступающих из корпуса полуосях 4 и 5, которые установлены в подшипниковых узлах 6 и 7. Одна из полуосей дискового затвора 2 соединена с приводом (не показан). В кольцевой полости 8 (см. фиг. 2), образованной между дисковым затвором 2 и крышкой 9, установлено уплотнительное резинометаллическое кольцо 10. Уплотнительное резинометаллическое кольцо 10 крепится к дисковому затвору 2 с помощью крышки 9. На внутренних торцовых поверхностях крышки 9 и затвора 2 выполнены кольцевые выступы 11 и 12, имеющие в сечении (фиг.2) форму зуба. Указанные кольцевые выступы служат для увеличения обжатия уплотнительного резинометаллического кольца 10 между торцовыми поверхностями крышки 9 и затвора 2 и предохраняют его от вырыва из кольцевой полости 8. Кольцевая полость 8, образованная крышкой 9 и затвором 2, выполнена со стороны большего диаметра с диффузорностью 4-8^o на длине 1,5-2 мм. Плавающее седло 3 выполнено в виде тонкостенного цилиндра 13 с фланцем 14, посредством которого седло устанавливается на торец 15, выполненный в корпусе 1 поворотной заслонки. Внешний диаметр 16 фланца 14 меньше внутреннего диаметра 17 корпуса 1 на величину радиального зазора . Наличие этого зазора обеспечивает совмещение осей седла 3 и затвора 2. В процессе сборки заслонки фланец 14 плавающего седла 3 поджимается к торцу 15 корпуса 1 с помощью резьбовой втулки 18. На торце 15 корпуса 1 выполнено посадочное гнездо 19, в которое устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 20.

Резинометаллическое уплотнительное кольцо 10 затвора 2 состоит из перфорированного металлического кольца 21 с центрирующими выступами 22, равномерно расположенными по окружности металлического кольца 21 (см. фиг.3), и привулканизированной к нему резины 23. Перфорации в металлическом кольце выполнены в виде сквозных отверстий 24, расположенных на среднем диаметре кольца 21.

В крышке 9 затвора выполнено отверстие 25, соединяющее кольцевую полость 8 с входной полостью 26 поворотной заслонки. Благодаря такой гидравлической связи кольцевой полости 8 со входом в заслонку обеспечивается равенство давления в полости 8 и во входной полости 26 заслонки, в том числе при изменении температуры окружающей среды.

Наружный диаметр уплотнительного кольца 10 выбран больше внутреннего диаметра цилиндрического участка плавающего седла 3 на величину порядка 0,6-1,0 мм. При установке затвора 2 в седло 3 материал резинового кольца заполняет конфузорные участки кольцевой полости 8. При этом обеспечивается надежная герметизация между входом и выходом заслонки.

Сборка поворотной заслонки осуществляется следующим образом. Дисковый затвор 2 устанавливается на полуосях 4 и 5 в подшипниковых узлах 6 и 7. В корпус 1 устанавливается уплотнительное резиновое кольцо 20, затем вставляется седло 3, которое поджимается резьбовой втулкой 18. После того как седло 3 займет положение, соосное с дисковым затвором 2, втулка 18 затягивается до упора с необходимым моментом.

Работа устройства

Открытие и закрытие поворотной заслонки происходит с помощью привода (не показан), осуществляющего поворот осей 4 и 5, на которых установлен дисковый затвор 2. При закрытии поворотной заслонки выступающая часть резинометаллического кольца 10 заполняет конфузорные каналы кольцевой полости 8, выполняющие роль свободного объема, и сжимается в радиальном направлении, что исключает выдавливание материала в зазор между седлом 3 и затвором 2, а при открытии исключает возможность закусывания материала резинометаллического кольца 10.

Равномерное радиальное обжатие уплотнительного резинометаллического кольца 10 за счет его центровки в седле 3 и обжатие кольца 10 по боковым торцам кольцевыми выступами 11 и 12 обеспечивают надежную герметичность поворотной заслонки. Такое техническое решение исключает вырыв уплотнительного кольца 10 из кольцевой полости между затвором 2 и крышкой 9.

Изготовление устройства не представляет технических трудностей при использовании современных приемов металлообработки.

Предлагаемое устройство находит применение в любой области машиностроения. Данное устройство готово к промышленному использованию.