HU176259B - Tömítőgyűrű pillangószelephez - Google Patents

Description

A találmány tárgya tömítőgyűrű pillangószelephez, amelynek segítségével 40-64 atmoszféra nyomás alatt levő, csővezetékekben szállított folyadékok és gázok áramlási útja is biztonságosan, szivárgásaié ntesen elzárható. 5

A csőszerelvények közül az utóbbi időkben főként a pillangószelepek alkalmazásának mértéke nő. Ennek oka, hogy a pillangószelepek szerkezeti felépítése a csőelzáró szerelvények közül aránylag a legegyszerűbb és ezenkívül aránylag könnyen kezelhető. Ennek 10 ellenére vannak olyan felhasználási területek, ahol a pillangószelepek - közismert előnyös tulajdonságaik ellenére - csak ritkán kerülnek alkalmazásra. Ilyen területek például a 25 atmoszféránál nagyobb nyomáson levő közegeket szállító csőhálózatok és az olyan 15 csőhálózatok, amelyekben - a szállított közeg tulajdonságai és a közeg felhasználásának körülményei miatt - az áramlási út elzárása után a záró csőszerelvényben való legkisebb mértékű átszivárgás sem engedhető meg. Az ismert pillangószelep 20 konstrukciók között nincs olyan, amely 25 atmoszféránál nagyobb közegnyomás esetén is biztonságosan zárna, illetve átszivárgás ne fordulhatna elő, mert az alkalmazott tömítőelemek nem megfelelők.

Az egyik ismert pillangószelep típus a merev 25 forgórészes, rugalmas záróelemű pillangószelep. Ez gömbfelületen zár, a tömítésről a tányér és a ház közötti résben elhelyezett, nyomás hatására deformálódó, rugalmas tömítőanyag gondoskodik.

E kiviéinél a pillangószelep záró elemein nagy 30 igénybevételek lépnek föl akkor, amikor a tányér záró helyzetéből 0° és 8° közötti helyzetbe tér ki. Ekkor az itt alkalmazott kivitelű tömítő elemek könnyen megsérülhetnek.

Ez a típus is csak 25 atmoszféránál kisebb nyomásra alkalmas, mert ennél nagyobb nyomások esetén az alkalmazott tömítő elemek rövid idő alatt meghibásodnak, nem zárnak megfelelő módon.

További ismert típus az úgynevezett ú$zógolyós pillangószelep, amely szerkezeti szempontból az úszógolyós gömbcsaphoz' hasonló. A zárás közben tányérra ható erőket a záróelem veszi föl.

E pillangószelep típus hibája, hogy a tányérnak zárt helyzetből nyitási irányba fordításakor nagy vonalterhelés lép föl, ami még a legjobb minőségű rugalmas tömítőanyagot is roncsolja.

A pillangószelepek további ismert csoportját képezik a fém záróelemű pillangószelepek. Az ilyen szelepeket általában szabályozási feladatok végzésére használják.

Az ilyen típusú pillangószelepek akár 1000 kp/cm² nagyságú üzemi nyomásra vagy 1000 C üzemi hőmérsékletnél is alkalmazhatók, azonban hibájuk, hogy tömör zárásra úgyszólván teljesen képtelenek. Tömeggyártási módszerekkel nem készíthetők, csak egyedileg, szigorúan meghatározott és szűk határok között változó üzemi körülményekre. Elkészítésük — ha megfelelő zárást akarnak — rendkívül hosszadalmas és körülményes, mondhatni finommechanikai felületi megmunkálást igényel. Hosszabb üzemidő után az eredeti finommechanikai megmunkálás ellenére sem zárnak a tömítő elemek megfelelően, mivel maga a zárás a zárógyűrű anyagának rugalmassági határon belüli alakváltozásával érhető csak el és az anyag kifáradása, kúszó mozgása, valamint az eróziós hatás következtében a záró felületek a finomfelületi megmunkálás révén nyert állapotukat aránylag rövid idő alatt elvesztik.

Nem váltak be azok a próbálkozások sem, amelyeknél különböző tömítőgyűrű anyagokkal, alakokkal és elrendezésekkel igyekeztek a nagy nyomáson levő' közegek útjának biztonságos, szivárgásmentes lezárását elérni.

Már próbálkoztak olyan forgótolattyús csőelzáró megoldással is, amelynél a forgótolattyú két oldalán, a közeg beömlőnyílása és kiömlőnyílása körül egy vagy több tömítőgyűrű van elhelyezve. E megoldás hibája, hogy csak kis nyomású közegeket szállító csővezeték hálózatokban alkalmazható, mert az egy darabból levő, rugalmas anyagú tömítőgyűrűk belső feszültségét és ezáltal a tömítő nyomást nem lehet változtatni, nem lehet a pillanatnyi közegnyomásnak megfelelően változtatni.

Ismert olyan megoldás is, amelynél a rugalmas anyagú tömítőgyűrű egy részét egy rugalmas #ra-gvőrŐ ez átömlő tér belseje felé nyomja abból a célbí», ho^y ez szorosan hozzáfeküdjön a pillangó tányér záró felületéhez. E megoldás hibája, hogy nagy közegnyomás esetén ez sem biztosítja a kellő zárást. A tömítőgyűrű tömítő részének kinyúlása nem függ a pillanatnyilag uralkodó közegnyomástól, ehhez nem alkalmazkodik. Az egész tömítési feladatot egyetlen tömítőgyűrűnek kell ellátni. E megoldásnál nincs fémfelületek egymáshoz fekvése révén is létrehozott zárás, tehát nagyobb közegnyomások esetén tömített zárásról nem is lehet szó.

Ismert olyan pillangószelep is, amelynél a tömítést esy a szelepházba hosszirányban bizonyos mértékig • .-lúzgathatóan befogott/ rugalmas anyagú ' ntőgyűrű végzi. E megoldás hátrányos tulajdonsá»j, hogy a tömítőgyűrű csak lazán fekszik föl a pillangótányér szélére, ezért nagy nyomásoknál teljes zárást nem tud biztosítani. A tömítőgyűrű nagy tömege zárás közben nagymértékben deformálódik, ami a tömítőgyűrű alakját úgy változtatja meg, ami a teljes zárás elérése szempontjából kedvezőtlen, továbbá a tömítőgyűrű aránylag gyors elhasználódását okozza.

A találmány feladata pillangószelephez használható olyan tömítőgyűrű létrehozása, amelynek segítségével az áramló közeg útja 25 atmoszféránál kisebb és nagyobb nyomáson szállított közegeknél is megbízhatóan és szivárgásmentesen lezárható, és amelynél meghibásodás hosszú üzemidő után sem fordulhat elő.

A találmány a kitűzött feladatot olyan tömítőgyűrű létrehozása révén oldja meg, amely nagy nyomású csővezetékekben szállított folyadékok és gázok áramlási útjának elzárásához használható és amelynek jellemzője, hogy az ülőkként is szolgáló tömítőgyűrűnek a szelepházban levő mélyedésbe tolható belső fémgyűrűje és külső fémgyűrűje, ezeknek egymás felé levő felületei között a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű belső részén kialakított horonyba helyezett, a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű belső felületén befelé túlnyúló, rugalmas zárógyűrűje, a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű belső felületén a zárógyűrű terében kialakított, a tányér gömbszelet alakú felületéhez illeszkedő kúpfelülete, valamint a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű egymással ellentétes, külső felületeiben levő hornyokba helyezett, a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű oldalfelületén terheletlen állapotban'kifelé túlnyúló, rugalmas anyagú zárógyűrűje van.

A találmány szerinti tömítőgyűrű további jellemzője, hogy a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű közötti zárógyűrű vastagsága terheletlen állapotban nagyobb a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű egymás felé levő felületeinek összefekvő állapotában az e felületek között kialakított, zárógyűrűt befogadó, körgyűrű alakú horony szélességénél.

A találmány szerinti tömítőgyűrű további jellemzője, hogy a belső fémgyűrű belső felületén levő kúpfelület kúpszöge egyenlő a tányér gömbszelet alakú zárófelülete zárógyűrűvel kapcsolódó részéhez tartozó érintők révén képzett kúpfelület kúpszögével vagy ennél nagyobb.

A találmány szerinti tömítőgyűrű jellemzője végül az is, hogy a zárógyűrűk előnyösen teflon anyagból vannak.

A találmány szerinti, pillangószelephez használható tömítőgyűrűt részleteiben a rajzokon vázolt példaképpen! kiviteli alakkal kapcsolatban, a pillangószelepbe szerelt állapotban ismertetjük.

Az 1. ábxa a találmány szerinti tömítőgyűrű egy példakeppeni kiviteli alakját pillangószelepbe szerelt állapotban metszetben, részben nézetben mutatja.

A 2. ábra az 1. ábrán látható tömítőgyűrűt felhasználó pillangószelepet karimák közé erősített helyzetben, oldalnézetben szemlélteti.

A 3. ábra az 1. ábrán vázolt, találmány szerinti tömítőgyűrűt felhasználó pillangószelep jobboldalról, átömlési irányban nézve látható nézete.

A 4. ábra a szelepház és csatlakozó karima közötti tömítőgyűrű é^ környezete nagyított méretű metszete, részben nézete.

A találmány szerinti tömítőgyűrű szerkezeti kialakítása és működése megértésének megkönnyítésére azt a pillangószelep konstrukciót is ismertetjük, amelyben a tömítőgyűrűt alkalmazzuk.

Főként az 1. és 4. ábrán látható 1 tányér gömbszelet alakú zárófelülete — ismert módon — úgy van kiképezve, hogy ennek középpontja a 2 orsó 3 tengelyében van. A 2 orsó a pillangószelep 4 szelepházában lépcsős furatban van ágyazva. A lépcsős furat kisebb átmérőjű részében a 2 orsót ágyazó 5 csapágy helyezkedik el, amely például fémszövet betétes, teflon anyagú csúszócsapágy. A lépcsős furat nagyobb átmérőjű szakaszában szendvics rendszerű, egymást váltakozva követő rugalmas, illetve fém anyagú, egymásra fektetett gyűrűkből álló 6 tömítés és a gyűrűket összenyomó 7 tömszelence van elhelyezve. A 7 tömszelence kialakítása és beállított helyzetében való rögzítése, az orsó elfordítására és rögzítésére szolgáló szerkezetrész, valamint az 1 tányérnak 2 orsóhoz és a szelepházban levő 8 csaphoz erősítési módja ismert megoldású.

A 4 szelepház egyik, a csőhálózat csőkarimájához csavarok révén csatlakozó 16 homlokfelületében 9 mélyedés van kialakítva, amely körgyűrű alakú. E mélyedésbe két fémgyűrű, 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű tolható. A 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű külső átmérője előnyösen mm nagyságrenddel kisebb a 9 mélyedés palástfelületének átmérőjénél.

A 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű külső palástfelülete előnyösen egyforma átmérőjű, belső felületének átmérője azonban különböző. Mind a 10 belső fémgyűrű, mind a 11 külső fémgyűrű belső felületén kúpfelület van kialakítva, amely kúpfelületek hozzáfektethetők a feléjük fordított 1 tányér gömbszelet alakú zárófelületéhez. A 9 mélyedésben levő helyzetükben a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű közé rugalmas, hajlékony anyagú 12 zárógyűrű van helyezve, amely előnyösen teflon anyagú. A 12 zárógyűrű abba a horonyba van behelyezve, amelyet a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű egymás felé levő felületeiben kialakított mélyedések képeznek. A 12 tömítőgyűrű vastagsága terheletlen, azaz erőhatás nélküli állapotban nagyobb, mint a befogadó horony szélessége akkor, amikor a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű egymás felé levő felületeihez egymáshoz feküdnek.

A 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű egymással ellentétes, külső felületeiben, homlokfelületeiben gyűrű alakú horony van kiképezve, amelyekbe előnyösen szintén teflon anyagú 13, illetve 14 zárógyűrű van helyezve. A 13 és 14 zárógyűrűk vastagsága a tömítőgyűrűket befogadó hornyok mélységénél nagyobb, tehát a 13 és 14 zárógyűrűk hornyaikból kinyúlnak, kiállnak. A 12 zárógyűrű is túlnyúlik a tartó hornyának belső szélén és az 1. és

4. ábrán föltüntetett tányérhelyzetben hozzáfekszik az 1 tányér gömbszelet alakú zárófelületéhez.

A pillangószelep csővezeték hálózatba szerelése előtt a 4 szelepházban levő 9 mélyedésbe betoljuk a 10 belső fémgyűrűt, amiben már benne van a rugalmas 13 zárógyűrű is. Ezután a 10 belső fémgyűrű külső homlokfelületén levő mélyedésbe behelyezzük a rugalmas 12 zárógyűrűt, majd betoljuk all külső fémgyűrűt is, a 14 zárógyűrűvel együtt. Az 1 tányér 1. és 4. ábrán látható helyzetbe fordítása révén a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű, valamint a 12 zárógyűrű helyzetét úgy állítjuk be, hogy ezek az 1 tányérral egytengelyűek legyenek. Ekkor gyakorlatilag csak a 12 zárógyűrű fekszik hozzá az 1 tányér zárófelületéhez. A 10 belső fémgyűrű 13 zárógyűrűi felőli homlokfelülete nem fekszik hozzá a 9 mélyedés alját képező felülethez, mert ettől a 13 zárógyűrű bizonyos távolságban tartja.

A pillangószelep csővezeték hálózatba szerelésekor (2. ábra) a csővezeték hálózathoz tartozó 17, 18 csőkarimák közvetlenül vagy közvetve hozzáfekszenek a 4 szelepház 15 és 16 homlokfelületeihez. Az összefekvésről ismert módon csavarok gondoskodnak. Beszerelt állapotban a 12, 13 és 14 zárógyűrűk már összenyomott állapotban vannak, esetleg a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű egymás felé levő felületei is összefekszenek.

A 17 csőkarima melletti tömítést a találmány szerinti tömítő elemek, a 18 csőkarima melletti tömítést pedig szokásos 19 síklap tömítés végzi.

Használat, üzemelés közben mindaddig, amíg a csővezeték hálózatban aránylag alacsony nyomáson levő közeg áramlik, az 1. és 4. ábrán levő helyzetben található 1 tányér esetén általában egyedül a 12 zárógyűrű gondoskodik a zárásról. Amikor a csővezeték hálózatban uralkodó közegnyomás valamilyen értéket meghalad, a közegnyomás hatására a 12 zárógyűrű deformálódik. A 12 zárógyűrűhöz a nagy közegnyomás a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű, valamint az 1 tányér zárőfelülete közötti résen át tud hozzájutni.

Amikor a közeg nyomása a 12 zárógyűrűt deformálja, nyomja, nő a 10 belső fémgyűrű és 11 külső fémgyűrű által képzett horonyban levő 12 zárógyűrű anyagában uralkodó nyomás is, tehát a 12 zárógyűrű a 10 belső fémgyűrűt és 11 külső fémgyűrűt egymástól távolítani igyekszik. All külső fémgyűrű a nyomás hatására nem tud kifelé mozdulni, mert ebben a hozzá fekvő, csőhálózathoz tartozó karima megakadályozza. A 10 belső fémgyűrű azonban befelé mozdul el, mivel a megnövekedett nyomóerő hatására a 13 zárógyűrű horonyból kiálló 20 anyagrésze a 9 mélyedés fenékfelülete és a 10 belső fémgyűrű 13 zárógyűrű felé eső felülete közötti résben mintegy elfolyik és így engedi, hogy a 10 belső fémgyűrű befelé mozogjon. E befelé mozgás következtében most már a 10 belső fémgyűrű belső kúpos felülete is ráfekszik az 1 tányér gömbszelet alakú zárófelületére és gondoskodik arról, hogy a nagy közegnyomás ellenére is teljes, szivárgásmentes zárás jöjjön létre.

Ez a folyamat a nagy közegnyomásnál, illetve a közegnyomás megnövekedésével mindig egyformán játszódik le, függetlenül attól, hogy a közegnek milyen az áramlási iránya.

A találmány szerinti tömítőgyűrű fontosabb előnyös tulajdonságai a következők:

Nagy nyomásoknál, a tapasztalatok szerint 40-60 atmoszférás közegnyomásoknál is biztonságos, teljes szivárgásmentes zárás érhető el. A gyártás gazdaságosan végezhető, mert csak néhány, különösebb megmunkálási problémát nem okozó felületet kell megmunkálni. A szerelés egyszerű módon, gyorsan végezhető és elvégzéséhez, a zárógyűrűk és fémgyűrűk cseréléséhez szakértelemre úgyszólván egyáltalán nincs szükség. Tömeggyártási eljárások révén állítható elő.

A találmány nem korlátozódik az ismertetett tömítőgyűrű alkatrészeinek kiviteli alakjára. Ezeket az alkatrészeket hasonló működésű és hatású, azonban más kialakítású alkatrészekkel helyettesítve a találmány védelmi köre nem változik meg.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Tömítőgyűrű pillangószelephez, amely nagy nyomású, csővezetékekben szállított folyadékok és gázok áramlási útjának elzárásához alkalmazható, azzal jellemezve, hogy az ülőkként is szolgáló tömítőgyűrűnek a szelepházban (4) levő mélyedésbe (9) tolható, belső fémgyűrűje (10) és külső fémgyűrűje (11), ezeknek egymás felé levő felületei között a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű belső részén kialakított horonyba helyezett, a belső fémgyűrű (10) és külső fémgyűrű (11) belső felületén 5 befelé túlnyúló, rugalmas zárógyűrűje (12), a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű belső felületén a zárógyűrű (12) terében kialakított, a tányér (1) gömbszelet alakú zárófelületéhez illeszkedő kúpfelülete, valamint a belső fémgyűrű (10) és külső 10 fémgyűrű (11) egymással ellentétes, külső felületeiben levő hornyokba helyezett, a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű oldalfelületén terheletlen állapotban kifelé túlnyúló, rugalmas anyagú zárógyűrűje (13, 14) van. 15
2. 2. Az 1. igénypontban meghatározott tömítőgyűrű kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a belső fémgyűrű (10) és külső fémgyűrű (11) közötti zárógyűrű (12) vastagsága terheletlen állapotban nagyobb a belső fémgyűrű és külső fémgyűrű egymás felé levő felületeinek összefekvő állapotában az e felületek között kialakított, zárógyűrűt (12) befogadó, körgyűrű alakú horony szélességénél.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypontban meghatározott tömítőgyűrű kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a belső fémgyűrű (10) belső felületén levő kúpfelület kúpszöge egyenlő a tányér (1) gömbszelet alakú zárófelülete zárógyűrűvel (12) kapcsolódó részéhez tartozó érintők révén képzett kúpfelület kúpszögével vagy ennél nagyobb.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyikében meghatározott tömítőgyűrű kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a zárógyűrűk (12, 13, 14) előnyösen teflon anyagból vannak.

   4 rajz

   A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 814081 - Zrínyi Nyomda, Budapest