CZ31634U1 - Kovové těsnění pro uzavírací armatury - Google Patents

Description

Řešení se týká kovového těsnění specifického tvaru, určeného pro uzavírací armatury jako klapky, kulové kohouty a ventily.

Dosavadní stav techniky

Do uzavíracích armatur s pracovní teplotou média 200 °C a více se používá zpravidla kovové těsnění. Tato kovová těsnění mají obvykle podobu výlisku z plechu ve tvaru prstence o různě tvarovaném průřezu. Tvar průřezu je pro funkci těsnění rozhodný, protože těsnění musí odolávat nejen vysokým teplotám, nýbrž i vysokým tlakům, a musí vykazovat určitou pružnost.

V současné době používaná kovová těsnění mají nejčastěji jednoduchý průřez ve tvaru oblouku, obvykle širokého písmene „U“, nebo případně ve tvaru „V“ o tupém úhlu. V případě těchto „V“ těsnění tvoří jedno z ramen písmene „V“ základna, ležící na proti sobě situovaných bodech kružnice těsnění v jedné společné rovině. Nevýhoda uvedených tvarů kovových těsnění spočívá vtom, že při vyšších tlacích má těsnění relativně nízkou pevnost, a následkem toho jsou použitelná jen pro nižší tlakové řady, zhruba 0,6 až 2,5 MPa. Dalšími nevýhodami je relativně nízká životnost a skutečnost, že neumožňují těsnění v obou směrech.

Pro vyšší tlaky se proto používá sendvičová těsnění, sestavené z několika přítlačných, na sobě naskládaných, těsnicích elementů. Jednotlivé elementy sestávají z odlišných materiálů a mívají odlišný průřez, přičemž výsledné těsnění představuje kombinaci odlišných tvarů a různých materiálů, jako grafit a kovový kroužek. Nevýhodou těchto těsnění je nutnost slepování, náročnost výroby a vysoké pořizovací náklady. Dalšími nevýhodami jsou drolení, vznik prasklinek, relativně nízká odolnost vůči chemicky agresivnímu prostředí nebo prostředí s velkými změnami teplot, a následkem toho vcelku nízká životnost těsnění. Grafit odolává teplotám pouze zhruba do 400 °C, a proto jsou těsnění tohoto typu limitována použitím pouze do výše uvedené teploty.

Existují již i těsnění ve tvaru kovového prstence, majícího středový kruhový otvor, a majícího základnu probíhající ve společné rovině, jež má obvod ve tvaru mezikruží, přičemž na vnitřním obvodu základny vybíhá kuželovitá stěna. Základna je zhruba v polovině až třetině své šířky, uvažováno vůči vnějšímu okraji, opatřena zpevňujícím prolisem o průřezu ve tvaru hranatého „U“. Kuželovitá stěna má podstatně menší šířkový rozměr než základna. Poměr šířkového rozměru základny ku šířkovému rozměru kuželovité stěny je cca 1:0,7 až 1:0,5. Tato kovová těsnění jsou použitelná pro vyšší tlaky i vyšší teploty. Mají již i určitou pružnost a vyšší životnost než výše uvedené druhy kovových těsnění. Pro lis v základně, který sice zpevňuje těsnění a dává mu jistou odolnost v tlaku, však brání přitlačení koncové části základny k ploše dotyku a může způsobit netěsnosti. Toto těsnění je tudíž použitelné zejména pro tlaky v jednom směru. Pro vyrovnání musí být případně použito doplňující sendvičově umístěné, například grafitové, těsnění.

Podstata technického řešení

Nevýhody dosavadního stavu ve značné míře odstraňuje dále uvedené navržené řešení.

Kovové těsnění pro uzavírací armatury je uspořádané jako prstenec z plechu s kruhovým středovým otvorem a základnou, která má tvar mezikruží ležícího v jedné rovině, kolmé k ose středového otvoru, kde na vnitřním obvodu základny vybíhá kuželovitá stěna, přičemž vnitřní

- 1 CZ 31634 U1 obvodový okraj kuželovité stěny je opatřen prvním obvodovým lemem, vybíhajícím kolmo vůči základně směrem od základny. Kuželovitá stěna svírá vůči základně úhel a o velikosti 100 až 140°.

Šířkový rozměr základny je k šířkovému rozměru kuželovité stěny s výhodou v poměru 1:0,8 až 1:2.

Kovové těsnění, které sestává pouze ze základny, kuželovité stěny a prvního obvodového lemu uspořádaných tak, jak je uvedeno výše, má optimální pevnost a odolnost v provedení do 200 mm. Je tedy vhodné pro uložení v armaturách o světlosti nejvýše 200 mm.

Hrany mezi prvním obvodovým lemem a kuželovitou stěnou, kuželovitou stěnou a základnou jsou s výhodou zaoblené.

Základna může být na vnějším obvodovém okraji ještě opatřena druhým obvodovým lemem, vybíhajícím kolmo vůči ní.

S výhodou je šířkový rozměr prvního obvodového lemu k šířkovému rozměru kuželovité stěny, a také šířkový rozměr druhého obvodového lemu k šířkovému rozměru základny, 0,1:1 až 0,5:1.

Kovové těsnění opatřené navíc i druhým obvodovým lemem je s výhodou použito v případě vnějšího obvodu nad 200 mm, pro uzavírací armatury o světlosti nejméně 200 mm.

V případě, že je obsažen druhý obvodový lem, jsou s výhodou zaoblené jak hrany mezi prvním obvodovým lemem a kuželovitou stěnou, kuželovitou stěnou a základnou, tak i hrany mezi základnou a druhým obvodovým lemem.

Kovové těsnění podle navrženého řešení je s výhodou zhotoveno z austenitické oceli nebo některé její slitiny.

Navržené kovové těsnění je vhodné jako těsnicí prvek uzavíracích armatur, jako klapek, kulových kohoutů a ventilů. Je vhodné i pro armatury těsnicí v obou směrech. Umožňuje použití pro vyšší tlaky, nad 2,5 MPa. Je odolné i při vysokých teplotách, například nad 1000 °C. Nekroutí se, má stabilní tvar a dlouhou životnost. Je vhodné i pro extrémní podmínky, jako například v případě leteckých motorů a parních turbín. Má značnou chemickou i mechanickou odolnost a může být použito i pro chemicky agresivní prostředí. Jeho výroba je podstatně snadnější než výroba dosavadních sendvičových těsnění, a je také podstatně levnější. Umožňuje snadnou montáž i výměnu, a také jeho údržba je snadná.

Objasnění výkresů

Podstata technického řešení je objasněna pomocí výkresů, kde znázorňují Obr. 1 pohled shora na příkladné navržené kovové těsnění pro uzavírací armatury se dvěma obvodovými lemy, Obr. 2 pohled na totéž těsnění zespodu, Obr. 3 pohled na příčný řez přes totéž těsnění, Obr. 4 pohled na totéž těsnění uložené v armatuře, v průřezu, Obr. 5 prostorový pohled na totéž těsnění uložené v armatuře, Obr. 6 pohled shora na příkladné navržené kovové těsnění pro uzavírací armatury s pouze prvním obvodovým lemem, Obr. 7 pohled na těsnění podle předchozího obrázku zespodu, Obr. 8 pohled na příčný řez přes totéž těsnění, Obr. 9 pohled na totéž těsnění uložené v armatuře, v průřezu.

-2CZ 31634 U1

Příklad uskutečnění technického řešení

Příkladem provedení technického řešení je kovové těsnění pro uzavírací armatury, podle obr. 1 až

5.

Kovové těsnění pro uzavírací armatury je uspořádané jako prstenec s kruhovým středovým otvorem las rovinnou základnou 2 ve tvaru mezikruží, uspořádaného v rovině kolmé vůči ose středového otvoru 1. Na vnitřním obvodu na základně 2 vybíhá, šikmo vůči ní, kuželovitá stěna

3. Vnitřní obvodový okraj kuželovité stěny 3 je opatřen prvním obvodovým lemem 4, vybíhajícím na ní kolmo vůči základně 2 směrem od základny 2. Kuželovitá stěna 3 svírá vůči základně 2 úhel a o velikosti cca 135°, což je v rámci funkčního rozmezí 100 až 140°. Základna 2 je na vnějším obvodovém okraji opatřena druhým obvodovým lemem 5, vybíhajícím kolmo vůči ní. V předvedeném příkladu vybíhá druhý obvodový lem 5 ze základny 2 do opačné poloroviny, než kuželovitá stěna 3, avšak navržené technické řešení dovoluje i na obrázcích neznázoměnou možnost druhého obvodového lemu 5 v téže polorovině, jako kuželovitá stěna 3.

Jak je patrné na obrázcích Obr. 3 a Obr. 4, šířkový rozměr základny 2 je k šířkovému rozměru kuželovité stěny 3 v poměru cca 1:1,9, což je v rozmezí optima 1:0,8 až 1:2. Šířkový rozměr prvního obvodového lemu 4 k šířkovému rozměru kuželovité stěny 3 je 0,14:1 a šířkový rozměr druhého obvodového lemu 5 k šířkovému rozměru základny 2 je 0,25:1, což obojí je v rozmezí optima 0,1:1 až 0,5:1.

Hrany mezi prvním obvodovým lemem 4 a kuželovitou stěnou 3, mezi kuželovitou stěnou 3 a základnou 2, a také mezi základnou 2 a druhým obvodovým lemem 5, jsou zaoblené.

Těsnění je zhotoveno z austenitické oceli. Toto těsnění se dvěma obvodovými lemy 4, 5 je vhodné zejména pro armatury o světlosti 200 mm a více. Obr. 4 a 5 znázorňují, jak je toto těsnění uloženo v armatuře.

Těsnění je v armatuře upevněno pomocí sevření základny 1 mezi tělo 6 armatury a první přítlačný kruh 7 armatury, přičemž kuželovitá stěna 3 vybíhá šikmo k těsnicímu kruhu 8, který je v armatuře umístěn na otočném disku 9 a přitlačen druhým přítlačným kruhem 10. Dotěsnění ploch je zajištěno pomocí tří plochých těsnění 11, 12, 13 v podobě grafitových kroužků, uložených v k tomu účelu provedených vybráních. První obvodový lem 4 brání nežádoucí deformaci kovového těsnění při vysokém tlaku média v obou směrech i vysokých teplotách a napomáhá dolehnutí konce kuželovité stěny 3 na těsnicí kruh 8, zejména při tlaku na Obr. 4 směrem odshora dolů. Druhý obvodový lem 5 je opřen v těle 6 armatury, napomáhá stabilizaci polohy kovového těsnění a rovněž brání nežádoucímu zkroucení kovového těsnění.

Jiným příkladem provedení technického řešení je kovové těsnění pro uzavírací armatury, podle Obr. 6 až 9.

Kovové těsnění pro uzavírací armatury se liší od předchozího příkladného provedení tím, že obsahuje pouze jeden, první obvodový lem 4. Kovové těsnění rovněž tvoří tvarovaný prstenec z plechu, s kruhovým středovým otvorem 1_ a s rovinnou základnou 2 ve tvaru mezikruží, uspořádaného v rovině kolmé vůči ose středového otvoru T Na vnitřním obvodu na základně 2 vybíhá, šikmo vůči ní, kuželovitá stěna 3. Vnitřní obvodový okraj kuželovité stěny 3 je opatřen prvním obvodovým lemem 4, vybíhajícím na ní kolmo vůči základně 2 směrem od základny 2. Kuželovitá stěna 3 svírá vůči základně 2 úhel a o velikosti cca 135°, což je v rámci funkčního rozmezí 100 až 140°.

Jak je patrné na obrázcích Obr. 8 a Obr. 9, šířkový rozměr základny 2 je k šířkovému rozměru kuželovité stěny 3 v poměru cca 1:1,9, což je v rozmezí optima 1:0,8 až 1:2. Šířkový rozměr prvního obvodového lemu 4 k šířkovému rozměru kuželovité stěny 3 je 0,14:1, což je vrozmezí

-3 CZ 31634 U1 optima 0,1:1 až 0,5:1.

Hrany mezi prvním obvodovým lemem 4 a kuželovitou stěnou 3, mezi kuželovitou stěnou 3 a základnou 2 jsou zaoblené.

Těsnění je zhotoveno ze slitiny austenitické oceli. Toto těsnění s jedním, pouze prvním obvodovým lemem 4, je vhodné zejména pro armatury o světlosti do 200 mm.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (9)

1. Kovové těsnění pro uzavírací armatury, uspořádané jako těleso z plechu tvořené prstencem s kruhovým středovým otvorem (1) a základnou (2) ve tvaru mezikruží uspořádaného v rovině kolmé k ose středového otvoru (1), kde na vnitřním obvodu základny (2) vybíhá kuželovitá stěna (3), vyznačující se tím, že vnitřní obvodový okraj kuželovité stěny (3) je opatřen prvním obvodovým lemem (4), vybíhajícím kolmo vůči základně (2) směrem od základny (2), přičemž kuželovitá stěna (3) svírá vůči základně úhel (a) o velikosti 100 až 140°.

2. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle nároku 1, vyznačující se tím, že šířkový rozměr základny (2) je k šířkovému rozměru kuželovité stěny (3) v poměru 1:0,8 až 1:2.

3. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že má průměr vnějšího obvodu nejvýše 200 mm.

4. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že hrany mezi prvním obvodovým lemem (4) a kuželovitou stěnou (3), a kuželovitou stěnou (3) a základnou (2), jsou zaoblené.

5. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že základna (2) je na vnějším obvodovém okraji opatřena druhým obvodovým lemem (5), vybíhajícím kolmo vůči ní.

6. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle nároku 5, vyznačující se tím, že šířkový rozměr prvního obvodového lemu (4) k šířkovému rozměru kuželovité stěny (3), a šířkový rozměr druhého obvodového lemu (5) k šířkovému rozměru základny (2), je 0,1:1 až 0,5:1.

7. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle nároků 5 a 6, vyznačující se tím, že má průměr vnějšího obvodu nejméně 200 mm.

8. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle některého z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že hrany mezi prvním obvodovým lemem (4) a kuželovitou stěnou (3), kuželovitou stěnou (3) a základnou (2), a také mezi základnou (2) a druhým obvodovým lemem (5), jsou zaoblené.

9. Kovové těsnění pro uzavírací armatury podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že sestává z austenitické oceli nebo její slitiny.