Opublikowano: 20.XI.1969 58547 KI. 47 g, 26/01 MKP F 16 k t 3^fc UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Jan Kniezyk, mgr inz. Jerzy Pustówka, mgr inz. Henryk Tarnawa Wlasciciel patentu: Bielska Fabryka Armatur „Befa" Przedsiebiorstwo Panstwowe, Bielsko-Biala (Polska) Zasuwa równoprzelotowa z miekkim uszczelnieniem zamkniecia przeplywu Przedmiotem wynalazku jest zasuwa równo¬ przelotowa z miekkim czyli elastycznym (na przy¬ klad gumowym) uszczelnieniem zamkniecia prze¬ plywu, która moze sluzyc jako organ zaporowy (odcinajacy) lub regulacyjny w rurociagach prze¬ wodzacych zwlaszcza wode, gazy i inne czynniki obojetne.Znana jest armatura rurociagowa zaporowa i regulacyjna (a w szczególnosci rózne typy i od¬ miany zasuw i zaworów) z miekkim uszczelnie¬ niem zamkniecia przeplywu, w której elastyczne (miekkie) elementy, Wspóluczestniczace w odcina¬ niu przeplywu czynnika, stanowia róznego rodza¬ ju przepony, membrany, mieszki, zaciskane rurki itp., wykonane najczesciej z gumy. Wspólna ujem¬ na cecha armatury tego typu jest jej stosunkowo krótka zywotnosc, czego glówna przyczyna jest to, ze wspomniane elementy elastyczne podlega¬ ja w czasie swej pracy duzym odksztalceniom sprezystym, w nastepstwie czego ulegaja one przewaznie dosc szybkiemu zmeczeniu i uszko¬ dzeniu.Znane sa równiez zasuwy o konstrukcji podob¬ nej do zasuwy wedlug wynalazku, w których je¬ dnakze — w odróznieniu od. tej ostatniej — za^ wieradlo ma ksztalt plyty, której boczne powierz¬ chnie nie sa wzgledem siebie — w przekroju wzdluznym — klinowo zbiezne, lecz równolegle.Takie zasuwy, zwane plytowymi, nie pozwalaja ria uzyskanie tak .wysokich szczelnosci zamykania, 2 jak w zasuwach klinowych, w szczególnosci cho¬ ciazby dlatego, ze — praktycznie rzecz 'biorac — mozliwe jest wlasciwie jedynie jednostronne, pew¬ ne uszczelnienie zamkniecia przeplywu wzdluz 5 bocznej powierzchni zawieradla. W zwiazku z tym, w tego typu zasuwach polega sie glównie nie na uszczelnieniu bocznym, lecz na 'tak zwanym czolowym •uszczelnieniu zamkniecia przeplywu, to jest na uszczelnieniu wynikajacym z dociskania 10 zawieradla do kadluiba zasuwy, w kierunku wzdluznej osi wrzeciona napedowego, wystepuja¬ cym na powierzchniach plaskich lub walcowych, równoleglych do •wzdluznej osi przeplywu.Jako dalsze istotne niedomagania zasuw plyto. 15 wych z miekkim uszczelnieniem wymienic nalezy duze sily, jakich trzeba uzywac przy zamykaniu a zwlaszcza przy otwieraniu zasuwy — oraz szyb¬ kie zuzywanie sie elastycznej okladziny zawiera¬ dla po stronie odplywowej. 20 Znane sa ponadto zasuwy irównoprzelotowe z miekkim uszczelnieniem, w których — podobnie jak w zasuwie wedlug wynalazku — uklad po¬ wierzchni uszczelniajacych zamkniecie przeplywu jest w przekroju wzdluznym klinowo-czolowy. W 25 zasuwach tych. zawieradlo tworza dwa niezalezne od siebie krazki metalowe, na które nawulkariizo- wana jest warstwa elastycznej gumy. Powloka gumowa nalozona jest na walcowe poiboczniee obydwu wspomnianych krazków oraz na jedna 30 plaska powierzchnie boczna kazdego z nich. 58 5473 Krazki te ustawione sa wzgledem siebie zbiez¬ nie, plaszczyznami pogumowanymi na zewnatrz, przy czym miedzy krazkami znajduje sie uklad elementów rozpierajacych, polaczony ruchowo z wrzecionem napedowym zasuwy oraz z samymi krazkami. Przy zamykaniu zasuwy krazki docis_ kane sa najpierw do dolnej, walcowej powierzch¬ ni kadluba, a nastepnie rozpierane sa na boki i dociskane do jego bocznych, klinowych powierzch¬ ni uszczelniajacych. Opisana konstrukcja jest skomplikowana, pracochlonna i droga. Ponadto, rozklad nacisków powierzchniowych, zwlaszcza na bocznych, klinowych powierzchniach uszczelnia¬ jacych, jest nierównomierny, co spowodowane jest wspomnianym wyzej, a niezupelnie doskonalym, ukladem elementów, rozpierajacych obydwa kraz¬ ki.Celem wynalazku jest opracowanie konstruk- -cyjne zasuwy równoprzelotowej z miekkim uszczelnieniem zamkniecia przeplywu, pozbawio¬ nej powyzszych wad i niedogodnosci.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu,, ze na za_ wieradlo o bocznych plaszczyznach roboczych kli¬ nowo wzgledem siebie (w przekroju wzdluznym) zbieznych, wykonane jako jednolita i sztywna ca¬ losc, nalozona jest elastyczna okladzina, pokrywa¬ jaca powierzchnie uszczelniajace (robocze) tego zawieradla, to znaczy jego obydwie zbiezne pla¬ szczyzny boczne oraz dolna polowe jego posocz¬ nicy, która jest powierzchnia obrotowa.Promien krzywizny zewnetrznej pobocznicy okladziny przy otwartej zasuwie, a wiec gdy okla¬ dzina nie ulega zadnym odksztalceniom sprezy, stym, jest mniejszy w srodku zawieradla niz przy jego skrajach. Równoczesnie promieniowa grubosc pobocznicy okladziny maleje od najnizszego punktu zawieradla ku górze. Pobocznica okladziny posia¬ da wystep wchodzacy w rowek wykonany w po¬ bocznicy zawieradla, przy czym promieniowa gru¬ bosc tego wystepu maleje od najnizszego punktu zawieradla ku górze. W obydwu bocznych zewne¬ trznych plaszczyznach okladziny wykonane sa wspólsrodkowe kolowe wglebienia.Calosc opisanego uksztaltowania elastycznej okladziny umozliwia jej trwale osadzenie na za_ wieradle, a ponadto warunkuje jej wlasciwe od¬ ksztalcanie sie przy zamykaniu zasuwy, a tym sa_ mym szczelne zamykanie przeplywu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasuwe w przekroju pionowo-wzdluz- nym, w polozeniu zamknietym, fig. 2 przedstawia zasuwe .w przekroju pionowo-poprzecznym, w po¬ lozeniu zamknietym, fig. 3 przedstawia zawieradlo (klin) zasuwy wraz z elastyczna okladzina w prze¬ kroju pionowo-wzdluznym, przy czym lewa polo¬ wa . pokazuje okladzine nawulkanizowana lub przyklejona do zawieradla, a prawa — okladzine przymocowana do zawieradla za pomoca wkre¬ tów, fig. 4 przedstawia szczegól zamocowania okladziny do zawieradla za pomoca wkreta, w przekroju pionowo — wzdluznym, fig. 5 przedsta¬ wia.' elastyczna okladzine przeznaczona do zamo¬ cowania za pomoca wkretów, w przekroju piono¬ wo-wzdluznym oraz fig. 6 przedstawia okladzine 5 547 4 wedlug fig. 5 w widokach z boków, przy czym lewa polowa pokazuje okladzine od strony roboczej (u- szczelniajacej) a prawa — od strony przeciwnej.Klin zamykajacy przeplyw w zasuwie sklada 5 sie z zawieradla 1, wykonanego na przyklad jako odlew zeliwny oraz z nalozonych na niego dwu symetrycznych okladzin 2, wykonanych z tworzy¬ wa elastycznego, na przyklad z miekkiej gumy.Obydwie okladziny 2 moga równiez alternatywnie 10 tworzyc jedna calosc. Okladziny 2 przymocowane sa do zawieradla 1 za posrednictwem nakladek 3 oraz wkretów 4, przy czym przewiduje sie mozli¬ wosc dodatkowego lub alternatywnego zastosowa¬ nia klejenia lub nakladania okladziny 2 na zawie- 15 radlo 1 w drodze wulkanizacji. Okladziny 2 po¬ krywaja calkowicie obydwie boczne, zbiezne po¬ wierzchnie zawieradla 1 oraz dolna czesc jego po¬ bocznicy, w przyblizeniu do polowy wysokosci.Przy zamykaniu zasuwy, zawieradlo 1, a scislej — elastyczne okladziny 2, zostaja pionowo docis¬ niete do dolnej, walcowej powierzchni kadluba 5, przy czym oczywiscie najwiekszy (prostopadly) docisk, a tym samym najlepsze zapewnienie szczelnosci, wystepuje w najnizszym punkcie sty¬ ku. Równoczesnie nastepuje uszczelnienie na oby¬ dwu bocznych powierzchniach klinowych, przy czym w tym przypadku, powierzchnie uszczelnie¬ nia, najszersze u góry, zwezaja sie po luku ku do¬ lowi az do zera. Obydwa rodzaje uszczelnienia — 30 czolowe i klinowe, uzupelniaja sie zatem nawza¬ jem. Zaleznosci te ilustruja dokladnie fig. 1 i 2.Wzajemne ustalenie odnosnych wymiarów, wraz z ich tolerancjami, dla tych detali zasuwy (zawie. 35 radlo 1, okladziny 2 oraz kadluJb 5), które wespól z so'ba tworza zamkniecie przeplywu, musi byc dokonane — przy uwzglednieniu sprezystego odksztalcania sie okladzin 2 — w ten sposób, aby rozklad nacisków na powierzchniach uszczelnia. 40 jacych byl mozliwie jak najbardziej równy. Za¬ gadnienie to moze byc rozwiazane najlepiej w drodze prób i doswiadczen dla poszczególnych typo- wielkosci produkowanych zasuw. Moze w zwiazku z tym wchodzic w rachube na przyklad nieznacz- 45 nie rózna — wieksza dla zawieradla i okladzin a mniejsza dla kadluba — zbieznosc klinowych po¬ wierzchni uszczelniajacych, czego uzasadnieniem jest fakt, ze dolne partie okladzin 2 ibeda sie, w kierunku na boki, odksztalcac najmocniej, na sku- 50 tek pionowego dociskania ich do dolnej, walco¬ wej powierzchni kadluba.Pobocznice zewnetrzne elastycznych okladzin 2, w stanie luznym czyli przy otwartej zasuwie, nie sa powierzchniami walcowymi, lecz ich promien 55 r zmniejsza sie nieznacznie ku srodkowi zawie¬ radla, przy. czym linia tworzaca moze byc linia prosta (wtedy pobocznice sa powierzchniami stoz¬ kowymi — fig. 5) lub linia krzywa. Takie uksztal¬ towanie okladzin 2 powoduje, ze przy zamykaniu 60 zasuwy, maja one wieksze tendencje do odksztal¬ cania sie na zewnatrz, to jest w kierunku bocz¬ nych, zbieznych powierzchni zawieradla, w wyni¬ ku czego -zwieksza sie docisk, na bocznych po¬ wierzchniach uszczelniajacych. Efekt taki poza_ 65 dany jest w szczególnosci w najnizszych partiach/ 5 styku okladziny 2 z kadlubem 5, gdzie boczne, klinowe powierzchnie zamkniecia sa najwezsze.Promieniowa grubosc c pobocznicy okladziny (okladzin) 2 -maleje obustronnie i symetrycznie od (najnizszego punktu w góre (fig. 6), gdyz w ten sam sposób zmniejszaja sie dociski czolowe mie- « dzy ta pobocznica a kadlubem 5 przy zamknietej zasuwie. Pobocznica okladziny 2 ma ponadto pierscieniowy wystep 6, wykonany z okladzina 2 jako jednolita calosc, wchodzacy w pierscieniowy rowek wykonany w pofooicznicy zawieradla 1, w srodku zawieradla i w plaszczyznie prostopadlej do wzdluznej osi rurociagu. Promieniowa grubosc b tego pierscieniowego wystepu 6 maleje — po¬ dobnie jak grubosc c posocznicy — od najnizsze¬ go punktu obustronnie w góre (fig. 6). Celem wy¬ stepu 6 jest wzmocnienie utwierdzenia okladziny • '2 na zawieradle liz tego tytulu wystep ten mo- ,ze miec w przekroju poprzecznym zarys nie pro¬ stokatny, lecz nieco rozwarty (ksztalt tak zwane. go „jaskólczego ogona:" — fig. 3 15).W obydwu bocznych, zbieznych plaszczyznach okladziny 2 wykonane sa wspólsrodkowe kolowe wglebienia (fig. 3 i 5). Gdy okladzina 2 umocowa¬ na jest do zawieradla 1 za pomoca plaskich na¬ kladek 3 oraz wkretów 4 (fig/ 3, prawa polowa oraz fig. 4 i 5), wspomniane wglebienia maja pla¬ skie dna i kryja w sobie nakladki 3 oraz wkrety 4. Natomiast w przypadku okladziny 2 mawulkani- zowanej lub przyklejonej, do zawieradla 1 (fig. 3, Jewa polowa), wspomniane, wglebienia powinny miec najlepiej ksztalt kulistej czaszy z równocze¬ snym lagodnym (zaokraglonym) przejsciem od zarysu wglebienia do plaskiej, pierscieniowej po¬ wierzchni uszczelniajacej.Zaopatrzenie okladziny 2 we wspomniane bocz¬ ne wglebienia, czynia ja podatniejsza na elastycz¬ ne odksztalcenia, wystepujace w czasie zamknie¬ cia zasuwy. Ponadto, niezaleznie od sposobu wy¬ konania i mocowania* wszystkie ostre krawedzie okladziny 2, a tym samym odnosne krawedzie za¬ wieradla 1, powinny byc zaokraglone dostatecznie duzymi promieniami. Ulatwia to poprawne wyko¬ nanie okladziny oraz zwieksza jej zywotnosc, a ponadto — w pewnych przypadkach — zapobiega gromadzeniu sie osadów na klinie zamykajacym zasuwy.Podane w tytule opisu okreslenie „zasuwa rów_ moprzelotowa", nalezy rozumiec w ten sposób, ze czesc przeplywowa kadluba 5 zasuwy nie ma zadnych zwezen ani tez — w srodku swej dlugo, sci, w dolnej czesci — wglebienia, w które w po¬ lozeniu zamkniecia zasuwy, wchodzila by dolna czesc klina. Wglebienie takie, istniejac z reguly w typowych kadlubach zasuw klinowych, powo¬ duje zawirowania i zwieksza opory przeplywu.Ponadto, we wglebieniu takim — w szczególno¬ sci w przypadku, gdy przez zasuwe przeplywaja media zawierajace zanieczyszczenia lub zawiesiny — gromadza sie osady, co moze byc przyczyna nieszczelnosci i wymaga odpowiednio czestego czyszczenia kadluba zasuwy.Zasuwa, majac zamkniecie dwustronne, moze pracowac — z jednakowym efektem ¦— przy oby¬ dwu kierunkach przeplywajacego czynnika. 1547. 6 Wewnetrzne powierzchnie kadluba 5, na których nastepuje uszczelnienie, a wiec dolna powierzch¬ nia walcowa oraz boczne powierzchnie zbiezne, moga — przy starannym wykonaniu oraz doklad- 5 nym oczyszczeniu odlewu —: pozostac nieobrobio¬ ne. To samo odnosi sie do calego zawieradla . 1 (za wyjatkiem .gwintowanych otworków na wkre¬ ty 4).Poza 'tym w isklad zasuwy wchodza znane, ty- 10 powe elementy, stosowane powszechnie w róznych odmianach armatury rurociagowej.Zasuwa wedlug wynalazku moze znalezc szerokie zastosowanie w róznych dziedzinach przemyslu i gospodarki. W szczególnosci zasuwa moze byc 15 stosowana do wody czystej zimnej {wodociagi itp.) i goracej (gospodarka cieplownicza, centralne ogrzewanie), cieczy zageszczonych zawiesinami lub zawierajacych zanieczyszczenia mechaniczne miek¬ kie (na przyklad scieki i kanalizacja) lufo ziarniste 20 (na przyklad woda zanieczyszczona piaskiem) — oraz do innych mediów cieklych, gazowych, gesto- plynnych i sypkich (na przyklad przy transporcie rurociagowym z zastosowaniem strumienia sprezo¬ nego powietrza). 25 O mozliwosciiach stosowania omawianych zasuw do czynników chemicznie agresywnych (przemysl chemiczny) jak równiez o zakresie temperatur przeplywajacego czynnika, decydowac bedzie — prócz odpornosci zasadniczych (metalowych) deta- so li zasuwy — odpornosc tworzywa (gumy), z któ¬ rego bedzie wykonana elastyczna okladzina 2 osa¬ dzona na zawieradle 1. Dla normalnego wykona¬ nia (zasuwy ogólnego zastosowania przeznaczone do czynników neutralnych), to znaczy gdy okla- 35 dzina 2 wykonana jest z gumy syntetycznej o nor¬ malnych (typowych) dla tego rodzaju zastosowan Wlasnosciach, temperatura czynnika przeplywaja¬ cego nie powinna przekraczac 66°C (okolo 340°K).Okladzina 2 powinna byc najkorzystniej wykonana 40 z gumy o twardosci 65 — 75 wedlug skali Shore^ Zasuwami wedlug wynalazku bedzie mozna za¬ stapic, w pewnych okreslonych przypadkach, wie¬ le typów produkowanych aktualnie zasuw klino¬ wych i plytowych, w których zanikniecie tworza 45 pierscienie uszczelniajace, osadzone (lub napawa¬ ne) w kadlubie i zawieradle, to jest klinie lub plytach, wykonane z tworzyw niekorpdujacych, takich jak braz, mosiadz, stal nierdzewna badz in¬ ne stopy metali lub tworzywa syntetyczne. W wy- 50 niku tego moga byc uzyskane znaczne oszczedno¬ sci wymienionych metali, jak równiez w zakresie robocizny., Zasuwy wedlug wynalazku bedzie mozna rów¬ niez stosowac, w niektórych przypadkach, w miej- 55 sce zaworów z uiszczelnieniem miekkim, a miano¬ wicie na przyklad zamiast zaworów membrano¬ wych, w których zawieradlem jest przepona z tworzywa elastycznego, na przyklad z gumy. Za¬ wory takie cechuj® wysoka pracochlonnosc i wy¬ sokie koszty wytwarzania, krótka zywotnosc (szyb¬ kie zuzywanie sie przepony), lecz przede wszyst¬ kim — bez porównania wyzsze opory hydraulicz¬ ne, niz w przypadku zasuw.Zasuwa wedlug wynalazku jest bardzo prosta w swej konstrukcji ocraz latwa i tania w wyko-7 58 547 8 naniu. Czolowo-klinowy system zamkniecia prze¬ plywu zapewnia wysoka szczelnosc. Element ela¬ styczny, to jest okladzina 2, nie podlega w czasie pracy duzym odksztalcenidm, w zwiazku z czyim zywotnosc zasuwy bedzie dluga. Po zuzyciu, w sposób nader latwy i prosty (zwlaszcza przy mo¬ cowaniu za pomoca wkretów), okladziny 2 moz¬ na wymienic. Równoprzelotowosc kadluba 5 zasu¬ wy, gwarantuje minimalne opory hydrauliczne. PL