PL178039B1

PL178039B1 - Zawór kulowy pełnoprzelotowy pomiędzy dwiema rurami i sposób wytwarzania zaworu kulowego pełnoprzelotowego pomiędzy dwiema rurami

Info

Publication number: PL178039B1
Application number: PL95318657A
Authority: PL
Inventors: Hannu Eklöf
Original assignee: Naval Oy
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 2000-02-29
Also published as: HU218184B; US5890286A; DK0786060T3; EP0786060A1; RU2153616C2; WO1996005455A1; EE03298B1; HUT76956A; DE69519636T2; EP0786060B1; PL318657A1; DE69519636D1; ATE198099T1

Abstract

16K 5/06 Zawór kulowy pelnoprzelotowy pomiedzy dwiema rurami i sposób wytwarzania zaworu kulowego pelnoprzelotowego pomiedzy dwiema rurami PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór kulowy pełnoprzelotowy pomiędzy dwiema rurami i sposób wytwarzania zaworu kulowego pełnoprzelotowego pomiędzy dwiema rurami.

Zawór kulowy pełnoprzelotowy jest to taki zawór, w którym wielkości otworów przepływowych elementu kulowego zasadniczo odpowiadają przekrojom poprzecznym rur, przez co zawór nie będzie zwężał toru przepływu utworzonego przez rury. Zawórjest uruchamiany przez obrócenie elementu kulowego za pomocą wrzeciona w kierunku rur wokół jego pionowej osi, przez co zawór pozostaje otwarty, gdy otwory przepływowe kuli są skierowane do rur i pozostaje zamknięty, gdy do rur zwrócone są zamknięte boki kul.

Oprócz zaworów kulowych pełnoprzelotowych na rynku występują zawory kulowe o zmniejszonym przelocie, w których otwory przepływowe kuli są mniejsze od średnicy kanału przepływu utworzonego przez rury. W pewnych konstrukcjach zaworu tego typu nie występuje oddzielna osłona wokół końców rur i elementu kulowego, osłona jest zintegrowany z częściami rur tworzącymi kanał przepływowy zaworu.

Przykładowo z publikacji FI 71 609 oraz z opisu patentowego US 4,545,564 znane są zawory kulowe pełnoprzelotowe pomiędzy dwiema rurami, które zawierają element kulowy umieszczony pomiędzy końcami rur, przy czym element kulowy ma dwa przeciwległe okrągłe otwory przepływowe i jest zamontowany obrotowo wokół osi prostopadłej do osi otworów przepływowych, a końce rur są uszczelnione względem elementu kulowego za pomocą uszczelki pierścieniowej, zaś końce rur, element kulowy i uszczelka pierścieniowa są usytuowane w komorze utworzonej przez osłonę.

Zgodnie z obecnym stanem techniki przy wytwarzaniu zaworu kulowego pełnoprzelotowego tego typu od wewnątrz rur wykonuje się na końcach rur poszerzenia tworzące obsadę uszczelek pierścieniowych stanowiących uszczelnienie pomiędzy rurami i elementem kulowym zaworu. Wewnętrzna średnica uszczelek pierścieniowych osadzonych w tych poszerzeniach odpowiada średnicy otworu przepływowego. Poszerzenia są wykonywane na tokarce. Wokół zaworu kulowego oraz końce rurjest mocowana do boków rur poprzez spawanie osłona, w wyniku czego obsady uszczelek pierścieniowych pozostają w komorze utworzonej w osłonie. Przykład takiego sposobu wytwarzania zaworu jest przedstawiony między innymi w zgłoszeniu patentowym FI 3532/72.

Takie rozwiązanie wymaga, aby ścianki rury były dostatecznie grube dla ukształtowania w ich wnętrzu obsady uszczelnienia. W praktyce wymaga to zwiększenia grubości rury przy zaworze w stosunku do innych części rury, co prowadzi do niedogodności związanych z cięższą konstrukcją oraz wysokimi kosztami wytwarzania. Ponadto w połączeniu ze spawaniem osłony

178 039 występuje zagrożenie przedostawania się rozprysków do jej wnętrza i na element kulowy i do rur, co może przeszkadzać ruchowi elementu kulowego i szkodzić działaniu tego zaworu.

Celem wynalazku jest dostarczenie rozwiązania, w którym niedogodności wymienione powyżej dla znanych zaworów kulowych pełnoprzelotowych zostały wyeliminowane.

Według wynalazku, zawór kulowy pełnoprzelotowy pomiędzy dwiema rurami, zawiera element kulowy umieszczony pomiędzy końcami rur, przy czym element kulowy ma dwa przeciwległe okrągłe otwory przepływowe i jest zamontowany obrotowo wokół osi prostopadłej do osi otworów przepływowych, a końce rur są uszczelnione względem elementu kulowego za pomocąuszczelki pierścieniowej, zaś końce rur, element kulowy i uszczelka pierścieniowa są usytuowane w komorze utworzonej przez osłonę.

Zawór charakteryzuje się według wynalazku tym, że na końcach obu rur są usytuowane schodkowe występy wystające na zewnątrz względem zewnętrznej powierzchni rur wokół końców, a uszczelki pierścieniowe sąumieszczone w tych schodkowych występach poza wewnętrzną powierzchnią rur, natomiast osłona ma na swoich końcach kształt stożkowy zbieżny do zewnętrznych powierzchni rur.

Schodkowe występy stanowią część końców rur, które są wygięte w postać tulejowego kołnierza wystającego na zewnątrz względem zewnętrznych powierzchni rur a uszczelka pierścieniowa jest usytuowana w obsadzie utworzonej w tulejowym kołnierzu.

Uszczelka pierścieniowa korzystniejest umieszczona na zewnętrznej powierzchni końców rury i wystaje schodkowo poza końce.

Uszczelki pierścieniowe sąotoczone przez pierścienie podtrzymujące, przy czym pierścienie podtrzymujące i końce rur tworzą obsadę uszczelki pierścieniowej i wystające na zewnątrz schodkowe występy.

Na zewnętrznej powierzchni końców rur znajdują się uskoki, na których są oparte boki uszczelek pierścieniowych lub pierścieni podtrzymujących przeciwległe do końców rur.

Sposób wytwarzania zaworu kulowego pełnoprzelotowego pomiędzy dwiema rurami, według wynalazku polega na tym, że za pomocą uszczelki pierścieniowej, uszczelnia się końce rur względem elementu kulowego otwierającego i zamykającego zawór i obracającego się wokół jego osi, a wokół elementu kulowego zaworu oraz końców rur umieszcza się tulejowy korpus i mocuje się jego końce do boków rur, tworząc osłonę zaworu utrzymującą zawór w całości.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że kształtuje się schodkowe występy otaczające końce obu rur i w tych schodkowych występach umieszcza się uszczelkę pierścieniowąukładając jąna zewnątrz poza wewnętrzną powierzchnią końców rur, po czym dosuwa się końce rur po przeciwnych stronach do elementu kulowego, a końce tulejowego korpusu formuje się stożkowo poprzez wywieranie na nie nacisku i dopasowuje się ich średnicę wewnętrzną do średnicy zewnętrznej rur.

Korzystnie, schodkowy występ, kształtuje się poprzez rozszerzenie końców rur i umieszcza się pierścieniową uszczelkę w obsadzie usytuowanej w tym schodkowym występie po czym końce rur wraz z pierścieniowymi uszczelkami dosuwa się do elementu kulowego i następnie formuje się końce tulejowego korpusu tworząc osłonę i łączy się je z rurami.

W innym przykładzie wynalazku, nakłada się uszczelkę pierścieniową na zewnętrzną powierzchnię rur w końcach rur, wysuwając ją schodkowo poza końce rur, po czym końce rur wraz z uszczelkami pierścieniowymi dosuwa się do elementu kulowego i następnie formuje się końce tulejowego korpusu poprzez prasowanie i łączy się je z bokami rur. Przed umieszczeniem końców rur w korpusie tulejowym, wokół uszczelek pierścieniowych umieszcza się na obu końcach rur zewnętrzne pierścienie podtrzymujące tworzące wystające na zewnątrz schodkowe występy. Uszczelki pierścieniowe umieszcza się przy elemencie kulowym, i następnie formuje się końce tulejowego korpusu poprzez prasowanie dostosowując ich średnice wewnętrzne do średnic zewnętrznych rur i kształtując osłonę, a następnie wsuwa się rury do korpusu tulejowego w przeciwnych jego końcach, a końce rur dosuwa się poprzez wnętrze korpusu tulejowego do elementu kulowego, po czym łączy się końce korpusu tulejowego do boków rur.

178 039

Korpus tulejowy korzystnie prasuje się w blokach formujących, które nasuwa się wokół korpusu tulejowego i przemieszcza się do siebie w kierunku osiowym względem rur.

Korzystnie też, mocuje się końce korpusu tulejowego do boków rur poprzez spawanie.

Rozwiązanie według tego wynalazku daje lżejszą konstrukcję zaworu oraz przynosi oszczędności materiałowe w porównaniu ze znanymi, pełnoprzelotowymi zaworami kulowymi. Zmniejszono również potrzebę formowania i obróbki skrawaniem końców rur. Po zlokalizowaniu punktów mocowania korpusu zaworu, patrząc od strony elementu kulowego za schodkowymi występami końców rur, mocujące osłonę szwy spawalnicze wokół rur są krótsze, a schodkowe występy końców rur pełnią rolę osłon przeciwrozbryzgowych, utrudniających przedostawanie się odprysków spawalniczych do wnętrza komory utworzonej przez osłonę.

Gdy pierścień podtrzymujący jest osadzony z wystawaniem na zewnętrznej części rury, wewnętrzne powierzchnie rur są gładkie i mniejszy jest opór przepływu, ponieważ nie posiadają żadnych rowków. Efektem tego rozwiązania jest to, że przy spadku temperatury występuje większy docisk uszczelnienia pomiędzy pierścieniem podtrzymującym i rurą, w związku z czym maleje ryzyko przecieków zaworu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pełnoprzelotowy zawór kulowy pomiędzy dwoma rurami, zgodnie z wynalazkiem, w przekroju; fig. 2 do 4 przedstawiaj ^poszczególne operacje wytwarzania zaworu pokazanego na fig. 1; fig. 5 i 6 - alternatywny proces wytwarzania zaworu pokazanego na fig. 1; fig. 7 przedstawia inny przykład wykonania pełnoprzelotowego zaworu kulowego według tego wynalazku.

Figura 1 przedstawia zawór kulowy 3 umieszczony pomiędzy dwiema rurami 12 o przekroju okrągłym, w którego skład wchodzi element kulowy 5 połączony z wrzecionem 4 prostopadłym względem rur 1,2, osłona 8 umieszczona wokół elementu kulowego 5 oraz końców 6,7 rur 1, 2. Element kulowy 5 jest pusty w środku i posiada okrągłe otwory przepływowe 9, 10 o średnicach orientacyjnie takich samych jak wewnętrzna średnica rur 1,2, tworzące przeloty dostosowane do powierzchni przekroju poprzecznego rur 12. Oba końce 6, 7 rur 12 są otoczone uszczelkami pierścieniowymi 11 opierającymi się o zewnętrzną powierzchnię rur 1, 2, umieszczonymi w obsadzie utworzonej przez pierścień podtrzymujący 12 o kątowym przekroju, i uszczelniającymi szczelinę pomiędzy końcami 6, 7 rur 1, 2 i otworami przepływowymi 9, 10 elementu kulowego 5. Pierścienie podtrzymujące 12 są oparte na pierścieniowych sprężynach 13, które z kolei opierają się na uskokach 14 ukształtowanych korzystnie poprzez obróbkę skrawaniem na zewnętrznej powierzchni rur 1,2, za pomocąktórych sązamocowane uszczelki pierścieniowe 11 i pierścienie podtrzymujące 12. Pierścienie podtrzymujące 12 tworzą schodkowe występy 22,23, wystające na zewnątrz względem zewnętrznej powierzchni rur 1,2. Wokół elementu kulowego 5 i końców 6,7 rur 12 jest usytuowana osłona 8 uformowana przez prasowanie tulejowego korpusu 18 do postaci stożkowej na jego końcach 15 i zamocowanie do końców 6,7 rur 1,2 poprzez spawanie wokółjego obwodu. W wyniku tego końce 6,7 rur 1,2 wraz z obsadami uszczelek pierścieniowych 11 sącałkowicie zamknięte w komorze 16 utworzonej przez osłonę 8.

Figura 1 przedstawia otwarty zawór kulowy 3, w którym otwory przepływowe 9,10 elementu kulowego 5 są zwrócone do rur 12 umożliwiaj ąc przepływ cieczy poprzez zawór kulowy 3. Zamykanie zaworu kulowego 3 następuje poprzez obrót wrzeciona 4 elementu kulowego 5 o około 90° wokół jego osi 17, w wyniku czego otwory przepływowe 9,10 obracaj ą się na boki, a zamknięte boki elementu kulowego 5 obracają się i zamykają końce 6, 7 rur 1, 2.

Sposób wytwarzania zaworu kulowego 3 według fig. 1 jest pokazany na fig. 2 do 4. Element kulowy 5 i wrzeciono 4 montuje się z półfabrykatem osłony 8 w postaci tulejowego korpusu 18 o znormalizowanej średnicy. Rury 1, 2 zaopatrzone w uszczelki pierścieniowe 11, pierścienie podtrzymujące 12, i sprężyny 13, łączy się z elementem kulowym 5 i wkłada się zgodnie ze strzałkami pokazanymi na fig. 2, w tulejowy korpus 18, po czym uszczelnia się względem otworów przepływowych 9, 10 elementu kulowego 5 zaworu według fig. 3. Następnie formuje się z tulejowego korpusu 18 osłonę 8 wokół elementu kulowego 5 i końców 6,7 rur 12 poprzez zastosowanie bloków formujących 19,20, przedstawionych na fig. 3 i 4. Bloki formujące 19,20 umieszcza się wokół rur 12 z przeciwnych stron elementu kulowego 5 i przemieszcza się je ku sobie,

178 039 w kierunku wzdłużnym rur 1,2. Za pomocą ich powierzchni wewnętrznych o kształcie stożka ściętego prasuje się tulejowy korpus 18 do odpowiedniej postaci, w której końce bloków zostają dociśnięte do bloków rur 1,2. Figura 4 przedstawia końcowąfazę procesu prasowania, w którym bloki formujące 19,20 stykająsię ze sobąna przecięciu osi 17 elementu kulowego 5 i osi wrzeciona 4. Po usunięciu bloków formujących 19,20 osłonę 8 sprasowaną z tulejowego korpusu 18 i zmniejszona na jej końcach 15 spawa się do boków rur 1,2, tworząc rezultacie zawór kulowy 3 pomiędzy rurami 1, 2 według fig. 1.

Figury 5 i 6 przedstawiają alternatywny sposób wytwarzania zaworu kulowego 3 według fig. 1. W tym przypadku pierścieniowe uszczelki 11, pierścienie podtrzymujące 12 i pierścieniowe sprężyny 13 mocuje się wokół otworów przepływowych 9,10 za pomocą zdejmowalnych, przełożonych poprzez element kulowy 5 łączników 21 o taśmowej konstrukcji, jak pokazano na fig. 5. Następnie, wokół elementu kulowego 5 i końców 6,7 rur 12 formuje się osłonę 8 według fig. 5 z tulejowego korpusu 18 stanowiącego półfabrykat osłony 8, za pomocą bloków formujących 19, 20, przemieszczając je ku sobie. Nacisk wywołany na tulejowy korpus 18 przez bloki formujące 19,20 powoduje zbliżenie się wewnętrznych powierzchni końców 15 do wymiaru odpowiadającego zewnętrznej średnicy powierzchni rur 1,2 przewidzianych do łączenia z elementem kulowym 5. Ukształtowana osłona 8 wykonana z tulejowego korpusu 18 i posiadająca zbieżny na końcach 15 kształt stożkowyjest pokazana na fig. 6. Następnie łączy się rury 1,2 z elementem kulowym 5 wkładającje do osłony 8 w przeciwległych końcach 15 i umieszczając końce 6,7 tych rur 12 w uszczelkach pierścieniowych 11, przy otworach przepływowych 9,10 elementu kulowego 5. Na zakończenie końce 15 osłony 8 spawa się do boków rur 1,2.

Zawór kulowy 3 umieszczony pomiędzy dwiema rurami 12 o przekroju okrągłym przedstawiony na fig. 7 jest podobny do zaworu przedstawionego na fig. 1 jeśli chodzi o wrzeciono 4, element kulowy 5 i korpus 8. W porównaniu z fig. 1 różnicajest taka, że schodkowe występy 22,23 wystające na zewnątrz względem zewnętrznej powierzchni rur 12 wykonywane są podczas odlewania lub następującego po nim rozciągania na końcach 6,7 rur 12 w postaci wygiętego tulejowego kołnierza. W tych schodkowych występach 22,23 sąusytuowane obsady podtrzymujące uszczelki pierścieniowe 11 usytuowane pomiędzy rurami 12 i elementem kulowym 5. Grubość materiału takich końców 6,7 rury 1,2 mającej schodkowe występy 22,23 jest taka samajak w innych częściach rur 1,2, lub jedynie niewiele mniejsza w wyniku rozciągnięcia zastosowanego na końcach 6,7 w połączeniu z formowaniem rozszerzonych części.

Działanie i kolejność operacji wytwarzania zaworu kulowego według fig. 7 sąpodobne do opisanych w połączeniu z fig. 1 do 4.

Dla specjalistówjest oczywistym, że różne formy zastosowań nie ograniczająsię do powyższych przykładów, lecz mogą się różnić w zakresie załączonych zastrzeżeń.

178 039

FIG. 7

I

178 039

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zawór kulowy pełnoprzelotowy pomiędzy dwiema rurami, zawierający element kulowy umieszczony pomiędzy końcami rur, przy czym element kulowy ma dwa przeciwległe okrągłe otwory przepływowe i jest zamontowany obrotowo wokół osi prostopadłej do osi otworów przepływowych, a końce rur sąuszczelnione względem elementu kulowego zapomocąuszczelki pierścieniowej, zaś końce rur, element kulowy i uszczelka pierścieniowa sąusytuowane w komorze utworzonej przez osłonę, znamienny tym, że na końcach (6,7) obu rur (1,2) sąusytuowane schodkowe występy (22,23) wystające na zewnątrz względem zewnętrznej powierzchni rur (1,2) wokół końców (6,7), a uszczelki pierścieniowe (11) sąumieszczone w tych schodkowych występach (22,23) poza wewnętrzną powierzchnią rur (1,2), natomiast osłona (8) ma na swoich końcach (15) kształt stożkowy zbieżny do zewnętrznych powierzchni rur (1,2).
2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że schodkowe występy (22, 23) stanowią część końców (6,7) rur (1,2), które są wygięte w postać tulejowego kołnierza wystającego na zewnątrz względem zewnętrznych powierzchni rur (1,2) a uszczelka pierścieniowa (11) jest usytuowana w obsadzie utworzonej w tulejowym kołnierzu.
3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że uszczelka pierścieniowa (11) jest umieszczona na zewnętrznej powierzchni końców (6,7) rur (1,2) i wystaje schodkowo poza końce (6,7).
4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że uszczelki pierścieniowe (11) są otoczone przez pierścienie podtrzymujące (12), przy czym pierścienie podtrzymujące (12) i końce (6, 7) rur (1,2) tworzą obsadę uszczelki pierścieniowej (11) i wystające na zewnątrz schodkowe występy (22,23).
5. Zawór według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że na zewnętrznej powierzchni końców (6,7) rur (1,2) znajdująsię uskoki (14), na których są oparte boki uszczelek pierścieniowych (11) lub pierścieni podtrzymujących (12) przeciwległe do końców (6,7) rur (1,2).
6. Sposób wytwarzania zaworu kulowego pełnoprzelotowego pomiędzy dwiema rurami, w którym za pomocą uszczelki pierścieniowej, uszczelnia się końce rur względem elementu kulowego mającego przeciwległe otwory i zamontowanego obrotowo wokół jego osi prostopadłej do osi otworów, a wokół elementu kulowego zaworu oraz końców rur umieszcza się tulejowy korpus i mocuje się jego końce do boków rur, tworząc osłonę zaworu utrzymującą zawór w całości, znamienny tym, że kształtuje się schodkowe występy (22,23) otaczające końce (6,7) obu rur (1,2) i w tych schodkowych występach (22,23) umieszcza się uszczelkę pierścieniową(11) układając jąna zewnątrz poza wewnętrznąpowierzchniąkońców (6,7) rur (1,2), po czym dosuwa się końce (6, 7) rur (1,2) po przeciwnych stronach do elementu kulowego (5), a końce (15) tulejowego korpusu (18) formuje się stożkowo poprzez wywieranie na nie nacisku i dopasowuje się ich średnicę wewnętrzną do średnicy zewnętrznej rur (1,2).
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że schodkowy występ (22,23), kształtuje się poprzez rozszerzenie końców (6,7) rur (1,2) i umieszcza się pierścieniową uszczelkę (11) w obsadzie usytuowanej w tym schodkowym występie (22,23) po czym końce (6,7) rur (1,2) wraz z pierścieniowymi uszczelkami (11) dosuwa się do elementu kulowego (5) i następnie formuje się końce (15) tulejowego korpusu (18) tworząc osłonę (8) i łączy się je z rurami (1,2).
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że nakłada się uszczelkę pierścieniową (11) na zewnętrznąpowierzchnię rur (1,2) w końcach (6,7) rur (1,2), wysuwając jąschodkowo poza końce (6,7) rur (1,2), po czym końce (6,7) rur (1,2) wraz z uszczelkami pierścieniowymi (11) dosuwa się do elementu kulowego (5) i następnie formuje się końce (15) tulejowego korpusu (18) poprzez prasowanie i łączy się je z bokami rur (1, 2).
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że przed umieszczeniem końców (6,7) rur (1, 2) w korpusie tulejowym (18), wokół uszczelek pierścieniowych (11) umieszcza się na obu końcach (6, 7) rur (1, 2) zewnętrzne pierścienie podtrzymujące (12) tworząc wystające na zewnątrz schodkowe występy (22, 23).
10. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że uszczelki pierścieniowe (11) umieszcza się przy elemencie kulowym (5), i następnie formuje się końce (15) tulejowego korpusu (18) poprzez prasowanie dostosowując ich średnice wewnętrzne do średnic zewnętrznych rur (1, 2) i kształtując osłonę (8), a następnie wsuwa się rury (1,2) do korpusu tulejowego (18) w przeciwnych jego końcach, a końce (6,7) rur (1,2) dosuwa się poprzez wnętrze korpusu tulejowego (18) do elementu kulowego (5), po czym łączy się końce (15) korpusu tulejowego (18) do boków (6,7) rur (1,2).
11. Sposób według zastrz. 8 albo 10, znamienny tym, że korpus tulejowy (18) prasuje się w blokach formujących (19,20), które nasuwa się wokół korpusu tulejowego (18) i przemieszcza się do siebie w kierunku osiowym względem rur (1, 2).
12. Sposób według zastrz. 8 albo 10, znamienny tym, że mocuje się końce (15) korpusu tulejowego (18) do boków rur (1, 2) poprzez spawanie.