Клапан

 

Использование: для регулирования потока рабочей среды, Сущность изобретения: запорный орган имеет форму тела вращения или части тела вращения, выполнен с отверстием и установлен с возможностью поворота в проходном канале корпуса. Уплотнительный элемент (УЭ) расположен между запорным органом и стенкой корпуса . Между УЭ и стенкой корпуса расположена по меньшей мере одна промежуточная полость. В УЭ выполнен по меньшей мере один канал, одна сторона которого сообщена с промежуточной полостью, другая - с проходным каналом корпуса. Обращенная к проходному каналу корпуса сторона канала или каналов в УЭ расположена в зоне первоначального отделения кромки отверстия запорного органа от УЭ. Промежуточная полость соединена с проходным каналом только через канал или каналы в УЭ. УЭ может быть расположен со стороны входного патрубка или выходного патрубка. В промежуточной полости установлена с возможностью аксиального перемещения охватывающая УЭ втулка. В промежуточной полости расположена пружина или сильфон, прижимающие УЭ в направлении к запорному органу. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. ел С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (5!)5 F 16 К 5/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4028127/29 (22) 03.09.86 (46) 07,02.93. Бюл, 1ч . 5 (31) 853399 (32) 04.09.85 (33) Fl (71) Нелес ОЙ (Fl) (72) Пекка Юхани Кивипелто и Эско Тойво

Или-Каски (Fl) (56) Патент CLLIA М 3208718, кл. 251-172, 1965; (54) КЛАПАН (57) Использование: для регулирования потока рабочей среды. Сущность изобретения: запорный орган имеет форму тела вращения или части тела вращения, выполнен с отверстием и установлен с возможностью поворота в проходном канале корпуса, Уплотнительный элемент (УЭ) расположен между запорным органом и стенкой корпуИзобретение относится к арматуростроению, в частности к клапанам, используемым при регулировании потока рабочей среды, Известен клапан, содержащий корпус с проходным каналом и входным и выходным патрубками, запорный орган, имеющий форму тела вращения или части тела вращения с отверстием и установленный с возможностью поворота в проходном канале корпуса, и уплотнительный элемент, расположенный между запорным органом и стенкой корпуса, между уплотнительным элементом и указанной стенкой корпуса расположена по меньшей мере одна промежуточная полость, а в уплотнительном эле„„Я „„1794223 АЗ са. Между УЭ и стенкой корпуса расположена по меньшей мере одна промежуточная полость, В УЭ выполнен по меньшей мере один канал, одна сторона которого сообщена с промежуточной полостью, другая — с проходным каналом корпуса. Обращенная к проходному каналу корпуса сторона канала или каналов в УЭ расположена в зоне первоначального отделения кромки отверстия запорного органа от УЭ. Промежуточная полость соединена с проходным каналом только через канал или каналы в УЭ. УЭ может быть расположен со стороны входного патрубка или выходного патрубка. В промежуточной полости установлена с возможностью аксиального перемещения охватывающая

УЭ втулка. В промежуточной полости расположена пружина или сильфон, прижимающие УЭ в направлении к запорному органу.

3 з.п. ф-лы, 4 ил, 4 менте выполнен по меньшей мере, один канал, одна сторона которого сообщена с про- ф, межуточной полостью, а другая — с проходным каналом корпуса, М

Недостатком известного клапана является непрерывное трение поверхности запорного органа — шара относительно. поверхности уплотнительного элемента в регулирующем положении клапана, а именно (д) тогда, когда шар перемещается в частично . открытое положение, при этом расположенный со стороны входа потока уплотнительный элемент находится в контакте с шаром под влиянием, например, дифференциального перепада давления, образующегося в процессе регулирования. Однако контакт про1794223 исходит не по всей поверхности уплотнения, потому что шар открыт лишь частично.

Результатом является неравномерный износ их взаимодействующих поверхностей, который приводит к трению и образованию дополнительного момента, а также к течке при. длительной работе, Повышенное, неравномерное трение приводит к ограничению регулирования, в результате чего испол нительное средство будет разрегулировано и система может остаться в автоосциллировании при использовании пневматического исполнительного механизма.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана за счет увеличения долговечности уплотнительного элемента, Цель достигается тем, что обращенная к проходному каналу корпуса сторона канала или каналов, выполненного в уплотнительном элементе, расположена в зоне первоначального отделения кромки отверотия запорного органа от уплотнительного элемента, при этом промежуточная полость соединена с проходным каналом только через упомянутый канал или каналы в уплотнительном элементе, расположенном со стороны входного патрубка.

Кроме того, при направлении потока рабочей среды либо слева, либо справо уплотнительный элемент с упомянутым каналом или каналами может быть расположен со стороны выходного патрубка, а в промежуточной полости установлена с возможностью аксиального перемещения охватывающая уплотнительный элемент втулка.

Помимо этого в промежутсчной полости может быть расположена пружина или сильфон, прижимающие уплотнительный элемент в направлении к запорному органу.

На фиг.1 изображен клапан с одинарным уплотнением в сечении, перпендикулярном оси вращения запорного органа— шара; на фиг.2 — узел 1 на фиг.1; на фиг.3— вариант выполнения узла I на фиг.1 при использовании двойного уплотнения, когда направление потока рабочей среды либо такое же, как на фиг.1 и 2, либо противоположно; на фиг.4- вариант выполнения узла!на фиг.1 с одинарным сильфонным уплотнением клапана.

Клапан, изображенный на фиг.1, содержит корпус 1 с проходным каналом 2 и входным патрубком 3, запорный орган 4, имеющий. форму тела вращения или части тела вращения, выполненный с отверстием

5 и установленный с возможностью поворота в проходном канале 2 корпуса 1, и уплотнительный элемент. 6, расположенный со стороны входного патрубка 3 между запорным органом 4 и стенкой корпуса 1, образованной цилиндрической выточкой диаметром D1 (см. фиг.2). Между уплотнительным элементом 6 и упомянутой стенкой корпуса

1 расположена по меньшей мере одна промежуточная полость 7, уплотненная от воздействия проходного канала 2 и входного патрубка 3, с расположенными по обе стороны от нее уплотнительными кольцами 8 и

10 9, овального сечения.

В уплотнительном элементе 6 со стороны, обращенной к запорному органу — шару

4, выполнена кольцевая расточка с Ръ сообщенная с проходным каналом 2 корпуса 1.

15 В уплотнительном элементе 6 также выполнен по меньшей мере один канал 10, одна сторона которого сообщена с промежуточной полостью 7, а другая — через кольцевую расточку (02) с проходным каналом 2. При

20 этом обращенная к проходному каналу 2 сторона канала 10 расположена в зоне первоначального отделения кромки 11 отверстия 5 запорного органа — шара 4 от уплотнительного элемента 6, а промежуточ25 ная полость 7 соединена с проходным каналом 2 только через канал 10 или каналы, выполненные в уплотнительном элементе 6.

В промежуточной полости 7 размещена пружина 12, Направление потока рабочей сре30 ды показано стрелкой А, Направление вращения запорного органа — шара 4 показано стрелкой Б.

Клапан работает следующим образом.

Когда клапан находится в закрытом по35 ложении, давление из входного патрубка 3 передается через канал 10 в промежуточную полость 7. Это усилие давления действует на кольцевую площадь, образованную наружным диаметром D> и внутренним диа40 метром Dz, и прижимает поверхность 13 уплотнительного элемента 6 к запорному органу — шару 4. В дополнение к давлению жидкости на уплотнительный элемент 6 передается упругое усилие пружины 12. Когда

45 начинают вращать шар в направлении стрелки Б с целью открывания клапана, сначала открывается проход между шаром и уплотнительным элементом на уровне оси отверстия для потока, т.е. в непосредствен50 ной близости от канала 10 в зоне первоначального отделения кромки 11 отверстия 5 запорного органа — шара 4 от уплотнительного элемента 6. При этом скорость жидкости, проходящей через образовавшийся

55 зазор, возрастет и вызывает подсос на входе отверстия. В результате давление в промежуточной полости 7 стравлено через канал 10, упадет до значения, меньшего по сравнению с давлением, действующим на уплотнительную поверхность 13, которое

1794223

10

25

35 липтическим.

55 отожмет уплотнительный элемент 6 от шара. Шар можно после этого повернуть с приложением минимального вращающего момента, потому что уплотнительный элемент 6 больше не прижимается к шару.

На фиг.3 изображен вариант выполнения клапана. Изображенный на этой фигуре уплотнительный элемент является двойным, другими словами, направление потока в клапане может быть либо таким же, как на фиг.1 и 2, либо им противоположным. В дополнение к элементам, изображенным на фиг.2, конструкция, изображенная на фиг,3, включает в себя установленную с возможностью аксиального, перемещения втулку

14, охватывающую уплотнительный элемент 6. Торцовая поверхность этой втулки, обращенная к шару, опирается на буртик, выполненный на уплотнительном элементе

6, и при этом в корпусе 1 со стороны другой торцовой поверхности втулки 14, удаленной от шара, выполнен буртик 15. Торец втулки со стороны, обращенной к шару, скошен, благодаря чему с этого торца ограничено пространство 16. Между втулкой 14 и уплотнительными элементами 6 на диаметре Рз предусмотрена уплотнительная прокладка

17, например, овального сечения. Диаметр

Рз предпочтительно равен или меньше диаметра Р2. При этом овальное уплотненное кольцо 8 расположено между втулкой 14 и корпусом 1.

На внутренней поверхности втулки 14 выполнен буртик 18, перемещение которого ограничено буртиком 19 на уплотнительном элементе 6, причем между ними образована полость 20. Канал 10 проходит через эти буртики и продолжается до промежуточной полости 7.

При направлении потоком справа налево применительно к фиг.3 уплотнение действует аналогично уплотнениям, изображенным на фиг,1 и 2. При направлении потока слева направо герметизируемое давление, действующее от направления промежуточной полости 7, в закрытом положении находится в кольцевом пространстве между наклонной торцовой поверхностью втулки

14 и уплотнительным элементом 6. Площадь этого пространство определяется внутренним диаметром Рз и наружным диаметром, равным наружному диаметру уплотнительФормула изобретения

1, Клапан, содержащий корпус с проходным каналом и входным и выходным ной поверхности 13, и давление, действующее на эту площадь, пр,",жимает втулку 14 к буртику 15. Уплотнительный элемент 6 затем в результате ответной реакции" приводится в соприкосновение с шаром, и клапан будет герметично уплотнен в своем закрытом положении, В начале открывания клапана сильныи поток слева направо входит в отверстие. В результате этого давление в полости 7 также падает в устройстве, изображенном на фиг.3, как и в устройстве, изображенном на фиг.2, Давление также падает в полости 20 между буртиками 18 и 19.

Помимо этого в зазоре, окружающем уплотнительный элемент, между уплотнительным элементом и корпусом возникает всасывающий эффект, и давление в полости

16 падает. Этим повышается надежность уплотнения.

На фиг.4 изображено одинарное уплотнение, в котором вместо пружины 12 использовано сильфонное уплотнение. За уплотнительным элементом 6 в корпусе проточена кольцевая выточка 21, в которой помещен сильфон 22. В торце сильфонного уплотнения со стороны шара выполнено сквозное отверстие 10, расположенное аналогично изображенным на фиг.1 — 3. С внутренней стороны сильфона имеется внутренняя гильза 23, посаженная по плотно посадке со стороны уплотнительного элемента 6, для соединения сильфона 22 и его установки по скользящей посадке в корпусе 1.

Между внутренней гильзой и корпусом расположено овальное уплотнительное кольцо 9.

Камера 24, аналогичная промежуточной полости 7, ограничена сильфоном и внутренней гильзой. Сильфон также заменяет уплотнительное кольцо 8 (см. фиг,2 и 3). Уп40 лотнение обеспечивается аналогично изображенным на фиг.1 и 2.

Изобретение не ограничено лишь представленными устройствами. Оно может быть видоизменено различными путями в

45 пределах формулы изобретения. Вместо сферической поверхности форма запорного органа в равной степени может иметь форму и другой поверхности вращения, например быть цилиндрической или конической. Про50 дольное сечейие выпуклой поверхности вращения может также быть, например, элпатрубками, запорный орган, имеющий форму тела вращения или части тела вращения, выполненный с отверстием и установ1794223

Фиг. 1 ленный с воэможностью поворота в проходном канале корпуса, и уплотнительный элемент. расположенный между запорным органом и стенкой корпуса, причем между уплотнительным элементом и указанной стенкой корпуса расположена по меньшей мере одна промежуточная полость, s в уплотнительном элементе — по меньшей мере; один канал, одна сторона которого сообщена с промежуточной полостью, а другая — с проходным каналом корпуса, о т л и ч а юшийся тем, что обращенная к проходному каналу корпуса сторона канала или каналов в уплотнительном элементе расположена в зоне первоначального отделения кромки отверстия запорного органа от уплотнительного элемента, при этом промежуточная полость. соединена с проходным каналом только через упомянутый канал или каналы в уплотнительном элементе.

2. Клапан по п.1, о т л и ч à ю шийся тем, что уплотнительный элемент с упомяну5 тым каналом или каналами расположен со стороны входного патрубка.

3. Клапан по и 1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент с упомянутым каналом или каналами расположен со

10 стороны выходного патрубка, а в промежуточной полости установлена с возможностью аксиального перемещения охватывающая уплотнительный элемент втулка.

4. Клапан по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что в промежуточной полости расположена пружина или сильфон, прижимающие уплотнительный элемент в направлении к запорному органу.

1794223

1Р 17/ /5 е8 gi 1УЮМ7

Щг.У

22 g4

Составитель А.Бирюкова

Техред M,Moðlåí Tàë Корректор С.Лисина

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 531 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. 4/5