разъемная крышка сальника для использования с клапанами

Формула изобретения

1. Крышка сальника для использования с клапаном, содержащая:

первый компонент, содержащий первый участок фланца и первый участок изогнутой стенки, выступающий, по существу, перпендикулярно из первого участка фланца, определяя первый участок цилиндрического элемента, и

второй компонент, отделяемый от первого компонента и содержащий второй участок фланца и второй участок изогнутой стенки, выступающий, по существу, перпендикулярно из второго участка фланца, определяя второй участок цилиндрического элемента, при этом первый и второй компоненты содержат стыкующиеся замковые конструкции, которые образуют, по меньшей мере, одно соединение типа "ласточкина хвоста" или S-образного соединения и конфигурация которых выбрана из условия обеспечения механического соединения первого и второго компонентов с формированием крышки сальника.

2. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что первые и вторые участки цилиндрического компонента и фланца, по существу, полностью составляют цилиндрический компонент и фланец соответственно.

3. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что каждый из первого и второго компонентов представляет собой, по существу, половину крышки сальника.

4. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй компоненты вырезаны из цельной крышки сальника.

5. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что стыкующиеся замковые конструкции содержат, по меньшей мере, один выступ на первом или втором компоненте и соответствующий ему вырез в другом компоненте, выполненный с возможностью введения в него, по меньшей мере, одного выступа.

6. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что фланец имеет, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное с возможностью введения в него крепежной детали для прикрепления крышки сальника к клапану.

7. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что конфигурация стыкующихся замковых конструкций выбрана из условия обеспечения пониженного напряжения, ассоциированного с фланцем.

8. Узел крышки сальника, содержащий:

фланец, имеющий первый и второй сопряженные участки, выполненные с возможностью их взаимного разделения и содержащие замковые конструкции, которые образуют, по меньшей мере, одно соединение типа "ласточкина хвоста" или S-образного соединения и конфигурация которых выбрана из условия обеспечения механического соединения первого и второго сопряженных участков, и

цилиндрический элемент, состоящий из первой и второй половин, конфигурация каждой из которых выбрана с обеспечением возможности формирования цилиндрического элемента, при этом цилиндрический элемент выполнен с возможностью охвата вала клапана и вхождения в контакт с уплотнением сальника под действием усилия со стороны фланца.

9. Узел по п.8, отличающийся тем, что каждый из первого и второго сопряженных участков фланца представляют собой половину фланца.

10. Узел по п.8, отличающийся тем, что фланец имеет, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное с возможностью введения в него крепежной детали для прикрепления крышки сальника к клапану.

11. Узел по п.8, отличающийся тем, что замковые конструкции имеют, по меньшей мере, один выступающий элемент и соответствующий ему вырез, выполненный с возможностью введения в него выступающего элемента.

12. Узел по п.8, отличающийся тем, что цилиндрический элемент и фланец представляют собой раздельные компоненты.

13. Узел по п.8, отличающийся тем, что первый и второй сопряженные участки фланца вырезаны из цельного фланца.

14. Узел по п.8, отличающийся тем, что первая и вторая половины цилиндрического элемента вырезаны из цельного цилиндрического элемента.

15. Узел по п.8, отличающийся тем, что конфигурация замковых конструкций выбрана из условия обеспечения пониженного напряжения, ассоциированного с фланцем.

16. Крышка сальника, содержащая:

фланец, имеющий первый и второй разделяемые участки, выполненные с возможностью их механического соединения, и стыкующиеся замковые конструкции, которые образуют, по меньшей мере, одно соединение типа "ласточкина хвоста" или S-образного соединения и конфигурация которых выбрана из условия обеспечения механического соединения первого и второго разделяемых участков, и отверстие для введения в него вала клапана,

цилиндрический элемент, имеющий сквозной канал, при этом конфигурация цилиндрического элемента выбрана из условия обеспечения его соосности с отверстием и возможности введения в указанный элемент вала клапана, а фланец и цилиндрический элемент выполнены отделяемыми друг от друга по плоскости, по существу, перпендикулярной продольной оси канала и отверстия.

17. Крышка по п.16, отличающаяся тем, что фланец имеет, по меньшей мере, другое отверстие, выполненное с возможностью введения в него крепежной детали для прикрепления фланца к клапану.

18. Крышка по п.16, отличающаяся тем, что конец цилиндрического элемента выполнен с возможностью вхождения в контакт с уплотнением сальника.

19. Крышка по п.16, отличающаяся тем, что конфигурация замковых конструкций выбрана из условия обеспечения пониженного напряжения, ассоциированного с фланцем.

20. Крышка по п.16, отличающаяся тем, что замковые конструкции имеют, по меньшей мере, один выступ на первом или втором участке фланца и соответствующий ему вырез в другом участке фланца, выполненный с возможностью введения в него, по меньшей мере, одного выступа.

21. Крышка по п.16, отличающаяся тем, что как фланец, так и цилиндрический элемент состоят из двух деталей.

22. Крышка по п.16, отличающаяся тем, что дополнительно содержит зажимной элемент, выполненный с возможностью удерживания разделяемых участков фланца в виде единого целого.

23. Крышка по п.22, отличающаяся тем, что зажимной элемент выполнен с возможностью установки поперек фланца для удерживания разделяемых участков фланца в сопряженном положении.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в общем плане относится к клапанам и, более конкретно, к разъемной крышке сальника, используемого совместно с клапанами.

Уровень техники

Поворотные клапаны и клапаны со скользящим штоком в типичном варианте содержат узлы уплотнения в виде сальника, предотвращающие утечку рабочей текучей среды в зону, лежащую за штоком или валом. Как правило, такое уплотнение охватывает указанные элементы клапана и обычно сжимается специальным устройством для прижима (крышкой сальника). Тем самым гарантируется, что поверхность центрального отверстия и наружная поверхность уплотнения герметично прилегают соответственно к штоку (валу) и к отверстию в корпусе клапана или в узле его колпачка.

В клапане со скользящим штоком шток скользит относительно внутреннего канала сальника, а в варианте поворотного клапана вал проворачивается относительно указанного канала. В любом случае перемещение штока или вала относительно внутреннего отверстия сальника способствует износу сальника и, в конце концов, может проявиться в виде утечки технологической текучей среды в зону, лежащую за штоком (валом) и уплотнением. В типичном варианте для сальника клапана предусматривается возможность технического обслуживания (например, удаления или замены уплотнения) в условиях эксплуатации, однако, такое обслуживание обычно требует удаления из клапана исполнительного механизма и/или каких-то других компонентов, т.е. процедуры, связанной с большими затратами времени и/или трудновыполнимой. Сложность указанного удаления определяется тем, что крышку сальника, как правило, устанавливают в клапан и удаляют ее оттуда скользящим движением через конец штока или вала, расположенного со стороны исполнительного механизма.

Раскрытие изобретения

В одном из образцов крышки сальника, применяемой для прижима уплотнения сальника и используемой совместно с клапаном, имеется первый компонент, который содержит первый участок фланца и первый участок изогнутой стенки, выступающий, по существу, перпендикулярно из первого участка фланца, определяя первую часть цилиндрического элемента крышки. Кроме того, крышка сальника имеет второй компонент, для которого предусмотрена возможность отделения от первого компонента. Второй компонент содержит второй участок фланца и второй участок изогнутой стенки, выступающий, по существу, перпендикулярно из второго участка фланца, определяя второй участок цилиндрического элемента крышки. Первый и второй компоненты крышки снабжены стыкующимися (взаимно замыкающимися) замковыми конструкциями, конфигурация которых выбрана из условия обеспечения механического соединения первого и второго компонентов с формированием крышки сальника.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 в сечении представлена известная цельная крышка сальника, используемая совместно с поворотным клапаном.

На фиг.2 в сечении представлена известная двухкомпонентная крышка сальника, используемая совместно с клапаном со скользящим штоком.

На фиг.3 в перспективном изображении представлен пример разъемной крышки сальника.

На фиг.4 разъемная крышка сальника, показанная на фиг.3, представлена на виде спереди.

На фиг.5 разъемная крышка сальника, показанная на фиг.3 и 4, представлена в сечении.

На фиг.6 в перспективном изображении представлен второй пример разъемной крышки сальника.

На фиг.7 разъемная крышка сальника, показанная на фиг.6, представлена на виде спереди.

На фиг.8 разъемная крышка сальника, показанная на фиг.6 и 7, представлена в сечении.

На фиг.9 в перспективном изображении представлен третий пример разъемной крышки сальника.

На фиг.10 в перспективном изображении представлен четвертый пример разъемной крышки сальника.

Осуществление изобретения

В общем случае для приведенных в настоящем описании образцов прижимных устройств в виде крышек сальника предусматривается возможность их технического обслуживания (например, замены) в условиях эксплуатации клапана. Благодаря этому для указанного обслуживания не нужны такие процедуры, как требующие затрат времени отсоединение исполнительного механизма от клапана и/или какая-либо трудновыполнимая разборка узла, состоящего из клапана и исполнительного механизма. Более конкретно, данные крышки являются разъемными, т.е. состоят, по меньшей мере, из двух частей или компонентов, для которых предусмотрена возможность отделения друг от друга и которые можно легко удалить из клапана или установить на него (например, удалить из клапана или установить на его вал с использованием крепежных деталей, прикрепляющих крышку сальника к клапану), не отсоединяя исполнительный механизм. Вместо этого можно ослабить или удалить любые крепежные детали или элементы (например, гайки, болты и т.п.), прикрепляющие крышку сальника к клапану, сдвинуть затем разделяемые части или компоненты, составляющие указанную крышку, вдоль штока или вала до его наружного участка и удалить их, не перемещая крышку сальника до того конца вала или штока, который находится со стороны исполнительного механизма, т.е. не так, как это происходит с сальниками, известными из уровня техники.

Разделяемые части или компоненты, составляющие некоторые приведенные в настоящем описании образцы крышек сальника, содержат замковые конструкции, конфигурация которых выбрана из условия обеспечения механического соединения указанных частей или компонентов с формированием, по существу, собранной крышки сальника. В описанных примерах такие конструкции составляют одно целое с фланцем или с участками фланца и могут содержать на одном из участков фланца, по меньшей мере, один выступающий компонент или одну выступающую конструкцию, а на другом - по меньшей мере, один соответствующий этому компоненту или этой конструкции вырез, выполненный с возможностью введения в него, по меньшей мере, одного выступающего компонента или одной выступающей конструкции. В разных образцах предусмотрена возможность использовать в замковых конструкциях соединения типа "ласточкин хвост" или S-образные (или каким-то другим образом изогнутые) соединительные структуры, содержащие выступы и ответные приемные вырезы.

В описанных примерах крышка сальника содержит фланец, предназначенный для прикрепления данной крышки к клапану, и цилиндрический элемент, который выступает, по существу, перпендикулярно фланцу. Фланец имеет центральное отверстие, а цилиндрический элемент снабжен сквозным каналом, соосным отверстию фланца. Таким образом, фланец и цилиндрический элемент окружают шток или вал клапана. Оба указанных элемента разделяются, по меньшей мере, на два компонента, которые можно скомпоновать вокруг вала или штока с формированием укомплектованного узла крышки сальника. Фланец и цилиндрический элемент могут представлять собой раздельные детали, но можно сформировать их и в виде единого целого. В дополнительном или альтернативном варианте оба указанных элемента можно изготовить (например, вырезать) из одного или нескольких цельных компонентов. Например, если фланец и цилиндрический элемент представляют собой единое целое, цельную крышку сальника можно разрезать на несколько частей (в частности пополам) по плоскости, параллельной ее продольной оси.

В некоторых образцах разделяемые компоненты, составляющие крышку сальника, не имеют замковых конструкций, выполненных заодно с разделяемыми участками фланца. Вместо этого для скрепления указанных компонентов друг с другом применяют один или несколько зажимных элементов, расположенных поперек разделяемых компонентов. Таким элементам можно придать конфигурацию с одним или несколькими отверстиями, находящимися на одной оси с отверстиями для крепежных деталей, предусмотренными во фланце. Таким образом, крепежные детали, удерживающие или закрепляющие на клапане крышку сальника, служат также для удерживания или фиксирования зажимных элементов на требуемой позиции на крышке сальника.

На фиг.1 в сечении представлена известная цельная крышка 100 сальника, используемая совместно с поворотным клапаном 102. Как видно из чертежа, внутри корпуса 106 клапана расположено уплотнение 104 сальника, через которое из клапана по направлению к своему концу 110 выступает вал 108. Предусмотрена возможность присоединения конца 110 вала к исполнительному механизму (не показан). Крышка 100 сальника представляет собой цельную конструкцию, имеющую фланец 112, перпендикулярно которому расположен цилиндрический элемент (втулка) 114. Через крышку сальника по центральной оси проходит отверстие 116, конфигурация которого выбрана такой, чтобы оно окружало вал 108. Для прикрепления крышки 100 сальника к клапану 102 через отверстия во фланце (не показаны) внутрь корпуса 106 можно ввести крепежные детали 118 и 120. Указанные детали можно использовать также для регулирующего вдавливания цилиндрического элемента 114 в уплотнение 104 с целью сжатия уплотнения и создания уплотнительного контакта внутренней и наружной стенок уплотнения соответственно с валом 108 и с корпусом 106 клапана.

Для технического обслуживания уплотнения 104 (в частности, для его удаления или замены) в условиях эксплуатации предусмотрена возможность ослабить и/или удалить крепежные детали 118 и 120 (например, снять гайки со шпилек), после чего крышку 100 сальника можно удалить, сдвигая ее со скольжением с конца 110 вала 108. Однако, чтобы осуществить эту процедуру, необходимо предварительно удалить любой исполнительный механизм и/или его соединительный узел, прикрепленный к концу 110 вала. Кроме того, что процесс указанного удаления связан с затратами времени, он может привести к нарушению градуировки узла исполнительный механизм/клапан.

На фиг.2 в сечении представлена известная двухкомпонентная крышка 200 сальника, используемая совместно с клапаном 202 со скользящим штоком. Для упрощения понимания конструкции изображен только узел 204 колпачка (крышки) клапана. Как видно из чертежа, крышка 200 сальника имеет фланец 206 и цилиндрический элемент 208. Указанный фланец имеет вогнутую поверхность 210, конфигурация которой выбрана из условия обеспечения контакта с ответной выпуклой поверхностью 212 цилиндрического элемента 208. Стыкующиеся поверхности 210 и 212 способствуют совмещению фланца 206 и цилиндрического элемента 208 друг с другом и с узлом 204 колпачка.

Аналогично крепежным деталям 118 и 120, описанным в связи с фиг.1, крепежные детали 214 и 216 проходят через соответствующие отверстия 218 и 220, причем, как и в предыдущем варианте, их можно использовать для регулирующего нажима фланца на цилиндрический элемент 208. В результате конец 222 цилиндрического элемента надавливает на уплотнение 224, сжимая его и создавая уплотнительный контакт внутренней и наружной поверхностей уплотнения с валом 226 и с отверстием в узле 204 колпачка клапана.

Как и для клапана 102 по фиг.1, процедура технического обслуживания уплотнения 224 в условиях эксплуатации может потребовать ослабления и/или удаления крепежных деталей 214 и 216, чтобы можно было удалить фланец 206 и цилиндрический элемент, сдвигая их со скольжением с конца 228 вала 226. Таким образом, указанное обслуживание может предварительно потребовать отсоединения и/или удаления любого исполнительного механизма и/или его соединительного узла, прикрепленного к концу 228 вала.

На фиг.3 в перспективном изображении представлен пример разъемной крышки 300 сальника, а на фиг.4 и 5 эта же крышка показана соответственно на видах спереди и в сечении. Как видно из указанных чертежей, крышка 300 сальника состоит из первого компонента (первой части) 302 и второго компонента (второй части) 304. В изображенном примере как первый, так и второй компоненты (части) 302 и 304 представляют собой, по существу, половину целой крышки 300 сальника и имеют участки 306А и 306В фланца соответственно, а также участки 308А и 308В цилиндрической стенки, расположенные перпендикулярно участкам 306А и 306В соответственно. Каждый из участков фланца содержит соответствующие стыкующиеся замковые конструкции 310А, 312А и 310В, 312В. В частности, конфигурация конструкций 310А и 310В выбрана из условия взаимного замыкания, имеющего своей целью механическое соединение или стыковку компонентов (частей) 302 и 304 крышки. Как более подробно будет показано далее в связи с фиг.4, данный вариант замковых конструкций 310А, 312А, 310В и 312В имеет конфигурацию типа "ласточкин хвост". Однако вместо этого можно было бы использовать многие другие возможные конфигурации, например S-образные или изогнутые каким-то другим образом. Конструкции такого типа представлены на фиг.6 и описаны в тексте со ссылкой на нее. В общем случае замковые конструкции 310А, 312А, 310В и 312В имеют, по меньшей мере, один выступ (выступающий компонент) на первом или втором участке 306А, 306В фланца и, по меньшей мере, один вырез, расположенный на другом участке фланца и предназначенный для введения (приема), по меньшей мере, одного выступа (выступающего компонента).

Замковые конструкции 310А, 312А, 310В и 312В, чтобы минимизировать или уменьшить воздействующие на них изгибающие нагрузки, можно разместить на участках 306А и 306В фланца специальным образом. Кроме того, их можно расположить на указанных участках фланца так, чтобы довести до максимума или просто увеличить конструктивную целостность собранного фланца. В примере, приведенном на фиг.3-5, эти конструкции размещены между наружными кромками участков фланца и отверстиями 332, 334. При таком расположении, по существу, отсутствуют изгибающие нагрузки, обычно создаваемые крепежными деталями, скрепляющими через отверстия 332 и 334 крышку 300 сальника и клапан. Далее, поскольку указанные конструкции асимметричны, их местоположение между наружными кромками фланца 306 и отверстиями 332 и 334 смещает места слабого контакта любого асимметричного компонента, созданные конструкциями, к зонам относительного слабого напряжения. Тем самым уменьшается тенденция участков 306А и 306В фланца к взаимному перекосу и увеличивается общая структурная целостность крышки 300 сальника. Тем не менее, в других примерах можно расположить замковые конструкции 310А, 312А, 310В и 312В на участках 306А и 306В фланца каким-либо другим образом, например между отверстиями 332, 334 и цилиндрическим элементом 308.

Когда первый и второй компоненты 302 и 304 соответственно механически соединены, например посредством замковых конструкций 310А, 312А и 310В, 312В, участки 308А и 308В цилиндрической стенки образуют проходящий по центральной оси канал 330, предназначенный для введения в него штока или вала клапана, а также расположенные одно напротив другого отверстия 332 и 334, предназначенные для введения в них крепежных деталей, прикрепляющих крышку 300 сальника к клапану. Как наиболее наглядно видно из фиг.4, конструкции 310 и 312 имеют выступающие компоненты 336А, 338А, 340А и 342А, а также соответствующие им (ответные) вырезы 336В, 338В, 340В и 342В.

Представленный на фиг.3-5 образец крышки сальника позволяет проводить техническое обслуживание уплотнения клапана в условиях эксплуатации, не прибегая к удалению исполнительного механизма и/или его соединительного узла, который может быть прикреплен к концу штока или вала клапана. В частности, можно ослабить и/или удалить крепежные детали, прикрепляющие крышку сальника к клапану (например, к клапанам 102 и 202, показанным на фиг.1 и 2), переместить крышку 300 сальника вдоль штока или вала и вывести ее из корпуса или колпачка клапана, а затем разделить части (компоненты) 302 и 304 и удалить их со штока или вала. Таким образом, поскольку данный образец крышки 300 сальника составлен из разделяемых частей (компонентов) 302 и 304, крышку можно удалить со штока или с вала и установить обратно на любом наружном участке по длине штока или вала, т.е. нет необходимости в перемещении крышки сальника со скольжением за конец штока или вала.

Образец крышки 300 сальника, представленный на фиг.3-5, можно изготовить, разрезав цельную крышку по плоскости, параллельной оси канала 330 (и проходящей через указанную ось). Как показано на чертежах, в данном примере цельная крышка разрезана по своей средней оси. Тем самым сводится к минимуму эффект воздействия сил, связанных с фиксацией или с прикреплением собранной крышки 300 сальника к клапану, на прочность механического соединения компонентов 302 и 304, а также на функционирование крышки (если указанный эффект воздействия вообще имеет место). Предпочтительно применять такой режущий процесс (например, электроискровую обработку), который обеспечивает получение прецизионного разреза с минимальной шириной реза. Тогда получаемые в результате компоненты 302 и 304 можно соединить с получением составного узла, причем с достаточной степенью жесткости конструкции. Крышку 300 сальника можно изготовить из мягкой углеродистой стали с цинковым покрытием, из нержавеющей стали или из любого другого подходящего материала, а также из комбинации материалов.

Хотя на фиг.3-5 крышка 300 изображена с фланцем 306, составляющим единое целое с цилиндрическим элементом 308, ее можно модифицировать, разделив указанные элементы, как это сделано в примере крышки сальника, представленном на фиг.2. В таком варианте эти элементы будут соединены разъемно с сохранением преимуществ, описанных в связи с примером крышки 300 сальника, показанным на фиг.3-5.

На фиг.6 в перспективном изображении представлен второй пример разъемной крышки 600 сальника, а на фиг.7 и 8 эта же крышка показана соответственно на виде спереди и в сечении. Крышка 600 сальника подобна крышке, описанной со ссылками на фиг.3-5, за исключением того, что в данном случае использованы замковые конструкции 602, 604 с изогнутым (S-образным) профилем. Таким образом, отсутствуют острые углы или кромки, имеющие место в показанном на фиг.3-5 соединении типа "ласточкин хвост". Такие изогнутые конфигурации позволяют уменьшить максимальные напряжения, создаваемые конструкциями 602, 604 при прикреплении крышки 600 сальника к клапану. Конечно, замковые конструкции, описанные в связи с фиг.3-8, приведены только в качестве примера. Вместо них с достижением подобных или идентичных результатов можно использовать множество других конструктивных схем такого назначения.

На фиг.9 в перспективном изображении представлен третий пример разъемной крышки 900 сальника. Данная крышка имеет разделяемые компоненты 902, 904, которые примыкают или прилегают друг к другу вдоль стыка 906. Как видно из чертежа, поперек лицевой поверхности элемента 914 фланца и указанного стыка расположены зажимные элементы 908, 910. Они имеют упорные кромки 916, 918, 920 и 922, конфигурация которых выбрана из условия удерживания разделяемых компонентов 902, 904 в виде единого целого с формированием крышки 900 сальника. Кроме того, зажимные элементы 908, 910 имеют отверстия 924, 926 соответственно, размеры которых позволяют пропустить сквозь них крепежные детали. Указанные элементы можно изготовить из металла (например, из стали) с применением штамповки или любого другого пригодного в данном случае способа изготовления.

Как очевидным образом видно из фиг.9, зажимные элементы 908 и 910 пригодны для использования вместо замковых конструкций, описанных выше в связи с фиг.3-8. Таким образом, разделяемые компоненты 902 и 904 можно сформировать, разрезав цельную крышку сальника на две симметричные части по плоскости. Однако предусмотрена возможность применять в случае необходимости элементы 908 и 910 в добавление к замковым конструкциям, подобным структурам, которые показаны на фиг.3-8.

На фиг.10 в перспективном изображении представлен четвертый пример разъемной крышки 1000 сальника. Указанная крышка подобна крышке, показанной на фиг.9. Однако вместо применения двух зажимных элементов в данном случае применен цельный элемент 1002 такого же назначения, что позволяет облегчить установку крышки 1000 сальника на клапан.

Хотя в приведенном документе описаны конкретные устройства и детали, они не накладывают ограничений на объем настоящего изобретения, который охватывает все устройства и детали, фактически попадающие в границы прилагаемой формулы изобретения как буквально, так и в виде эквивалентов.