RU143996U1

RU143996U1 - SEALING ASSEMBLY OF BALL VALVE ELEMENT

Info

Publication number: RU143996U1
Application number: RU2013152850/06U
Authority: RU
Inventors: Павел Эдуардович Мельников
Original assignee: Павел Эдуардович Мельников
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-08-10

Abstract

1. Узел уплотнения шарового запорного элемента, содержащийвыполненную в корпусе или в прикрепленной к нему детали кольцевую проточку, в которой располагается кольцевой уплотнительный элемент, контактирующий с наружной поверхностью шарового запорного элемента,проточка выполнена в сечении угловой и образована плоской кольцевой поверхностью сопряженной по внешнему краю с цилиндрической поверхностью,по внутреннему краю плоской кольцевой поверхности располагается кольцевой угловой выступ, за которым в радиальном направлении к оси проточки и в продольном направлении в сторону от кольцевого уплотнительного элемента располагается коническая поверхность, составляющая с плоскостью плоской кольцевой поверхности острый угол,при этом уплотнительный элемент имеет со стороны, противоположной стороне, контактирующей с наружной поверхностью шарового запорного элемента, плоскую кольцевую поверхность, сопряженную по внешнему краю с цилиндрическую поверхностью, которыми уплотнительный элемент сопрягается соответственно с плоской кольцевой и цилиндрической поверхностями проточки,причем кольцевой угловой выступ располагается в радиальном направлении в зоне средней части по ширине плоской кольцевой поверхности кольцевого уплотнительного элемента,а вершина кольцевого углового выступа располагается относительно плоскости плоской кольцевой поверхности проточки на расстоянии 0,05-0,5 мм.2. Узел по п.1, отличающийся тем, что кольцевой угловой выступ имеет в сечении форму прямого угла, биссектриса которого параллельна оси проточки.3. Узел по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что коническая поверхность составля1. The seal assembly of the ball locking element, comprising an annular groove made in the housing or in the attached part, in which there is an annular sealing element in contact with the outer surface of the ball locking element, the groove is angular in cross section and is formed by a flat annular surface conjugated along the outer edge with a cylindrical surface, on the inner edge of a flat annular surface there is an annular angular protrusion, beyond which in the radial direction to the axis of prot goggles and in the longitudinal direction away from the annular sealing element there is a conical surface that makes an acute angle with the plane of the flat annular surface, while the sealing element has a flat annular surface conjugated on the outside from the side opposite to the outer surface contacting the ball locking element the edge with a cylindrical surface by which the sealing element mates, respectively, with a flat annular and cylindrical surfaces otochki, wherein the annular angled lug located radially at the middle portion of the width of the flat annular surface of the annular sealing member and the apex angle of the annular projection is relatively flat plane annular surface of the bore in the region 0.05-0.5 mm.2. The node according to claim 1, characterized in that the annular angular protrusion has a cross section in the shape of a right angle, the bisector of which is parallel to the axis of the groove. A node according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the conical surface is

Description

Область использованияArea of use

Полезная модель относится к системам отопления и водоснабжения зданий и сооружений, а конкретно к узлу уплотнения шарового запорного элемента, используемому, преимущественно, в шаровых кранах или в иных устройствах запорного или регулирующего назначения, устанавливаемых в системах трубопроводов сетей холодного или горячего водоснабжения, газовых сетей, в том числе сетей сжатого воздуха производственного назначения, в системах трубопроводов, выполняющих какие-либо иные технологические функции и транспортирующих жидкость или газ.The utility model relates to heating and water supply systems of buildings and structures, and specifically to a sealing unit for a ball shut-off element, used mainly in ball valves or other shut-off or control devices installed in piping systems of cold or hot water supply networks, gas networks, including industrial compressed air networks, in piping systems that perform any other technological functions and transport liquid or gas.

Уровень техникиState of the art

Известен шаровой кран, содержащий корпус с прямым круглым в поперечном сечении каналом с одной из сторон которого на корпусе закреплена втулка с отверстием, продолжающим прямой канал корпуса. Внутри прямого канала расположен шаровой запорный элемент со сквозным каналом. Шаровой запорный элемент расположен между кольцевыми уплотнительными элементами, установленными в кольцевых проточках корпуса и втулки. При повороте шарового запорного элемента штоком, установленном в корпусе и сопряженном концом с шаровым запорным элементом, осуществляется открытие шарового крана, когда сквозной канал шарового запорного элемента располагается вдоль оси прямого канала, либо перекрытие шарового крана, когда сквозной канал шарового запорного элемента располагается поперек оси прямого канала (KR 20130074209 A, МПК F16K 5/06, 04.07.2013).Known ball valve comprising a housing with a straight round channel in a circular cross-section from one side of which a sleeve is fixed to the housing with an opening extending a direct channel of the housing. Inside the direct channel there is a ball locking element with a through channel. The ball locking element is located between the annular sealing elements installed in the annular grooves of the housing and the sleeve. When the ball locking element is rotated by a rod installed in the housing and connected with the ball locking element, the ball valve is opened when the through channel of the ball locking element is located along the axis of the direct channel, or the ball valve is closed when the through channel of the ball locking element is located across the axis of the straight channel (KR 20130074209 A, IPC F16K 5/06, 07/04/2013).

В этом известном решении каждая из двух проточек выполнена в сечении угловой и образована плоской кольцевой поверхностью сопряженной по внешнему краю с цилиндрической поверхностью, а каждый уплотнительный элемент имеет со стороны, противоположной стороне, контактирующей с наружной поверхностью шарового запорного элемента, плоскую кольцевую поверхность, сопряженную по внешнему краю через углублением с цилиндрическую поверхностью. Плоской кольцевой поверхностью и цилиндрической поверхностью уплотнительный элемент сопрягается, соответственно, с плоской кольцевой и цилиндрической поверхностями проточки.In this known solution, each of the two grooves is angular in cross section and is formed by a flat annular surface conjugated along the outer edge with a cylindrical surface, and each sealing element has, on the side opposite to the side in contact with the outer surface of the ball locking element, a flat annular surface conjugated along outer edge through a recess with a cylindrical surface. The flat annular surface and the cylindrical surface of the sealing element mates, respectively, with the flat annular and cylindrical surfaces of the grooves.

Упомянутое углубление имеет в сечении форму прямого угла и расположено по кольцу в зоне, где геометрически должны пересечься кольцевая и цилиндрическая поверхности уплотнительного элемента. В этом кольцевом углублении располагается второе кольцевое уплотнение, имеющее в сечении форму круга, оказываясь в следствие этого расположенным в углу проточки, образованном пересечением ее кольцевой и цилиндрической поверхностей.The said recess has a cross section in the shape of a right angle and is located along the ring in the area where the annular and cylindrical surfaces of the sealing element should intersect geometrically. In this annular recess is located the second annular seal, having a cross-section in the shape of a circle, being, as a result, located in the corner of the groove formed by the intersection of its annular and cylindrical surfaces.

Благодаря такому выполнению кольцевого уплотнения компенсируются отклонения размеров корпуса и втулки, проточек в них для установки кольцевых уплотнений, погрешности сборки, поскольку такие кольцевые уплотнения способны выполнять свою функцию при большем диапазоне сжатия по оси прямого канала в корпусе шарового крана, в отличие от ситуации, когда кольцевое уплотнение не имело бы упомянутых выше углубления и расположенного в нем второго кольцевого уплотнения, имеющего в сечении форму круга, как это имеет место в иных распространенных широко конструкция шарового крана (например, CN 202884091 U, МПК F16K 5/06, 17.04.2013, фиг. 1).Due to this embodiment of the annular seal, the deviations of the dimensions of the housing and the sleeve, the grooves in them for installing the annular seals, and assembly errors are compensated, since such annular seals are able to perform their function with a larger compression range along the axis of the direct channel in the ball valve housing, in contrast to the situation when the ring seal would not have the above-mentioned recesses and the second ring seal located therein, having a circle shape in cross section, as is the case in other common iroko ball valve construction (for example, CN 202884091 U, IPC F16K 5/06, 17.04.2013, FIG. 1).

Однако, такой прием для решения задачи компенсации погрешностей изготовления и сборки шарового крана приводит к уменьшению объема материала кольцевого уплотнения, что негативно сказывается на продолжительности надежного функционирования изделия в целом, так как кольцевое уплотнение быстрее теряет упругость из-за более быстрого старения материала кольцевого уплотнения, поскольку быстрее меняет температуру при перепадах температуры среды, протекающей по прямому каналу корпуса, быстрее изнашивается механически, теряя из-за потери материала необходимую степень упругости. В итоге кольцевое уплотнение не обеспечивает необходимую герметичность, а второе кольцевое уплотнение не способствует продолжительности сохранения основным кольцевым уплотнением его функции.However, this technique for solving the problem of compensating for errors in the manufacture and assembly of a ball valve leads to a decrease in the volume of the annular seal material, which negatively affects the duration of the reliable operation of the product as a whole, since the annular seal loses its elasticity faster due to faster aging of the annular seal material, since it changes the temperature faster when the temperature of the medium flowing through the direct channel of the housing changes, it wears out mechanically faster, losing material due to loss Series the necessary degree of elasticity. As a result, the ring seal does not provide the necessary tightness, and the second ring seal does not contribute to the duration of the main ring seal retaining its function.

Сущность технического решенияThe essence of the technical solution

Технический результат настоящей полезной модели заключается в расширении арсенала средств для компенсации отклонения размеров корпусных деталей шарового крана, проточек в них для установки кольцевых уплотнений, сопрягаемых с шаровым запорным элементом шарового крана, погрешностей сборки, а также в повышении срока службы изделия с шаровым запорным элементом за счет обеспечения большей долговечности кольцевых уплотнений.The technical result of this utility model is to expand the arsenal of means to compensate for deviations in the size of the body parts of the ball valve, the grooves in them for installing ring seals mating with the ball locking element of the ball valve, assembly errors, as well as to increase the service life of the product with the ball locking element beyond by providing greater durability of the O-rings.

Этот технический результат достигается узлом уплотнения шарового запорного элемента, который содержит выполненную в корпусе или в прикрепленной к нему детали кольцевую проточку, в которой располагается кольцевой уплотнительный элемент, контактирующий с наружной поверхностью шарового запорного элемента.This technical result is achieved by the seal assembly of the ball locking element, which comprises an annular groove made in the housing or in the component attached to it, in which there is an annular sealing element in contact with the outer surface of the ball locking element.

Проточка выполнена в сечении угловой и образована плоской кольцевой поверхностью сопряженной по внешнему краю с цилиндрической поверхностью.The groove is angular in cross section and is formed by a flat annular surface conjugated along the outer edge with a cylindrical surface.

По внутреннему краю плоской кольцевой поверхности располагается кольцевой угловой выступ, за которым в радиальном направлении к оси проточки и в продольном направлении в сторону от кольцевого уплотнительного элемента располагается коническая поверхность, составляющая с плоскостью плоской кольцевой поверхности острый угол.On the inner edge of the flat annular surface there is an annular angular protrusion, behind which in the radial direction to the axis of the groove and in the longitudinal direction away from the annular sealing element there is a conical surface, which makes an acute angle with the plane of the flat annular surface.

Уплотнительный элемент имеет со стороны, противоположной стороне, контактирующей с наружной поверхностью шарового запорного элемента, плоскую кольцевую поверхность, сопряженную по внешнему краю с цилиндрическую поверхностью, которыми уплотнительный элемент сопрягается, соответственно, с плоской кольцевой и цилиндрической поверхностями проточки.The sealing element has, on the side opposite to the side in contact with the outer surface of the spherical locking element, a flat annular surface mating on the outer edge with a cylindrical surface, by which the sealing element mates, respectively, with the flat annular and cylindrical surfaces of the groove.

Кольцевой угловой выступ располагается в радиальном направлении в зоне средней части по ширине плоской кольцевой поверхности кольцевого уплотнительного элемента. Вершина кольцевого углового выступа может располагаться относительно плоскости плоской кольцевой поверхности проточки на расстоянии 0,05-0,5 мм.The annular angular protrusion is located in the radial direction in the middle part along the width of the flat annular surface of the annular sealing element. The top of the annular angular protrusion can be located relative to the plane of the flat annular surface of the groove at a distance of 0.05-0.5 mm

В предпочтительном варианте осуществления кольцевой угловой выступ имеет в сечении форму прямого угла, биссектриса которого параллельна оси проточки.In a preferred embodiment, the annular angular protrusion has a cross section in the shape of a right angle, the bisector of which is parallel to the axis of the groove.

Коническая поверхность может составлять с плоскостью плоской кольцевой поверхности угол, величина которого лежит в диапазоне 5-25 градусов.A conical surface can make an angle with a plane of a flat annular surface, the value of which lies in the range of 5-25 degrees.

Пример осуществления технического решенияAn example implementation of a technical solution

Возможность осуществления технического решения подтверждается конкретным примером выполнения шарового крана с двумя соответствующими полезной модели узлами уплотнения шарового запорного элемента, который проиллюстрирован чертежами:The feasibility of the technical solution is confirmed by a specific example of the execution of a ball valve with two corresponding to a useful model the nodes of the seal ball locking element, which is illustrated by the drawings:

- на фиг.1 показан шаровой кран, продольный разрез:- figure 1 shows a ball valve, a longitudinal section:

- на фиг.2 и на фиг.3 показаны в увеличенном масштабе узел уплотнения шарового запорного элемента, на фиг.2 - при сжатии кольцевого уплотнения, соответствующем идеальной реализации изделия, а на фиг.3 - при высокой степени сжатия кольцевого уплотнения.- figure 2 and figure 3 shows on an enlarged scale the seal assembly of the ball locking element, figure 2 - when compressing an annular seal corresponding to the ideal implementation of the product, and figure 3 - with a high compression ratio of the annular seal.

Шаровой кран (фиг.1) содержит корпус 1, шаровой запорный элемент 2, шток 3, а также ввернутую по резьбе 4 в корпус 1 (прикрепленную к корпусу 1) шарового крана деталь 5 в виде втулки. В корпусе 1 выполнен прямой круглый в поперечном сечении канал 6, продолжающийся в детали 5. Шаровой запорный элемент 2 выполнен со сквозным каналом 7. Шток 3 установлен в корпусе 1 с возможностью вращения и сопряжен с шаровым запорным элементом 2 для его поворота.The ball valve (Fig. 1) comprises a housing 1, a ball locking element 2, a rod 3, and a part 5 in the form of a sleeve screwed into the housing 1 (attached to the housing 1) of the ball valve screwed 4. In the housing 1, a straight channel 6 is made, round in cross section, and continues in the part 5. The ball locking element 2 is made with a through channel 7. The rod 3 is rotatably mounted in the housing 1 and is coupled to the ball locking element 2 for rotation.

Корпус 1 и деталь 5 выполнены с кольцевыми проточками 8, 9, в которых располагаются кольцевые уплотнительные элементы 10, между которыми располагается шаровой запорный элемент 2, который плотно зажимается, деформируя кольцевые уплотнительные элементы 10, контактирующие с наружной поверхностью 11 шарового запорного элемента 2, чем и достигается герметичность шарового крана.The housing 1 and part 5 are made with annular grooves 8, 9, in which the annular sealing elements 10 are located, between which there is a ball locking element 2, which is tightly clamped, deforming the annular sealing elements 10 in contact with the outer surface 11 of the ball locking element 2, than and the tightness of the ball valve is achieved.

Каждая проточка 8, 9 выполнена в сечении угловой и образована плоской кольцевой поверхностью 12 (фиг.2, 3) сопряженной по внешнему краю с цилиндрической поверхностью 13.Each groove 8, 9 is angular in cross section and is formed by a flat annular surface 12 (FIGS. 2, 3) conjugated along the outer edge with a cylindrical surface 13.

По внутреннему краю плоской кольцевой поверхности 12 располагается кольцевой угловой выступ 14, за которым в радиальном направлении к оси проточки 8, 9 и в продольном направлении в сторону от кольцевого уплотнительного элемента 10 располагается коническая поверхность 15, составляющая с плоскостью плоской кольцевой поверхности 12 острый угол.On the inner edge of the flat annular surface 12 there is an annular angular protrusion 14, behind which in the radial direction to the axis of the grooves 8, 9 and in the longitudinal direction away from the annular sealing element 10 there is a conical surface 15, which makes an acute angle with the plane of the flat annular surface 12.

Каждый кольцевой уплотнительный элемент 10 имеет со стороны, противоположной стороне 16, контактирующей с наружной поверхностью 11 шарового запорного элемента 2, плоскую кольцевую поверхность 17 (фиг.2), сопряженную по внешнему краю с цилиндрическую поверхностью 18, которыми уплотнительный элемент 10 сопрягается, соответственно, с плоской кольцевой 12 и цилиндрической 13 поверхностями проточки 8 или 9.Each annular sealing element 10 has, on the opposite side to the side 16 in contact with the outer surface 11 of the ball locking element 2, a flat annular surface 17 (FIG. 2), mating along the outer edge with a cylindrical surface 18, with which the sealing element 10 is mated, respectively, with a flat annular 12 and cylindrical 13 groove surfaces 8 or 9.

Кольцевой угловой выступ 14 располагается в радиальном направлении в зоне средней части по ширине плоской кольцевой поверхности 17 кольцевого уплотнительного элемента 10.The annular angular protrusion 14 is located in the radial direction in the middle part along the width of the flat annular surface 17 of the annular sealing element 10.

Кольцевой угловой выступ 14 имеет в сечении форму прямого угла, биссектриса которого параллельна оси проточки 8, 9.The annular angular protrusion 14 has a cross section in the shape of a right angle, the bisector of which is parallel to the axis of the groove 8, 9.

Вершина кольцевого углового выступа 14 располагается относительно плоскости плоской кольцевой поверхности 12 проточки 8, 9 на расстоянии 0,05-0,5 мм. Это расстояние зависит от габаритов шарового крана в целом. Например, в шаровом кране трубопровода 0,5 дюйма величина этого расстояния может составлять 0,3 мм.The top of the annular angular protrusion 14 is located relative to the plane of the flat annular surface 12 of the grooves 8, 9 at a distance of 0.05-0.5 mm. This distance depends on the dimensions of the ball valve as a whole. For example, in a 0.5-inch pipeline ball valve, this distance may be 0.3 mm.

Коническая поверхность 15 составляет с плоскостью плоской кольцевой поверхности 12 угол, величина которого лежит в диапазоне 5-25 градусов. Величина этого угла также зависит от габаритов шарового крана в целом. Например, в шаровом кране трубопровода 0,5 дюйма величина этого угла составляет 15 градусов.The conical surface 15 makes an angle with the plane of the flat annular surface 12, the value of which lies in the range of 5-25 degrees. The value of this angle also depends on the dimensions of the ball valve as a whole. For example, in a 0.5-inch pipeline ball valve, this angle is 15 degrees.

При отсутствии избыточного сжатия уплотнительный элемент 10 выступает над конической поверхностью 15 с сохранением плоской формы кольцевой поверхности 17 (фиг.2). При избыточном сжатии уплотнительного элемента 10, он деформируется и занимает частично или полностью угол между конической поверхностью 15 и плоскостью плоской кольцевой поверхности 12.In the absence of excessive compression, the sealing element 10 protrudes above the conical surface 15 while maintaining a flat shape of the annular surface 17 (figure 2). With excessive compression of the sealing element 10, it is deformed and partially or completely occupies the angle between the conical surface 15 and the plane of the flat annular surface 12.

Благодаря такому выполнению узла уплотнения шарового запорного элемента 2 обеспечивается эффективная компенсация отклонения размеров, погрешности сборки, температурные расширения деталей изделия. При этом конструкция уплотнительного элемента 10 остается оптимальной по размеру, форме сечения для сохранения упругости, износостойкости, обеспечения продолжительного срока службы. Использование полезной модели обеспечивает эффективность производства, снижает число изделий, выбраковываемых при контроле герметичности.Thanks to this embodiment, the sealing assembly of the ball locking element 2 provides effective compensation for dimensional deviations, assembly errors, thermal expansion of the product parts. At the same time, the design of the sealing element 10 remains optimal in size, cross-sectional shape to maintain elasticity, wear resistance, and ensure a long service life. The use of a utility model ensures production efficiency, reduces the number of products rejected during leak testing.

Приведенный пример осуществления полезной модели не является исчерпывающим. Возможны иные варианты осуществления полезной модели, соответствующие объему патентных притязаний. Полезная модель может быть использована как для шаровых кранов, являющихся самостоятельными изделиями трубопроводной арматуры или скомбинированным в едином корпусе краном с фильтром, краном с фильтром и редуктором давления, коллектором с одним или несколькими шаровыми кранами и тому подобное, так и для иных регулирующих устройств трубопроводной арматуры, использующих в своих конструкциях шаровые запорные элементы. Теоретически, в шаровом кране для обеспечения его работоспособности достаточно одного узла уплотнения. Под проточкой следует понимать не буквально полученный точением элемент, а в более широком смысле, как посадочный элемент для установки кольцевого уплотнительного элемента без учета технологии его изготовления. Все детали изделия, выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью, изготавливаются по известным технологиям из материалов, известных для использования в конструкциях подобного назначения.The example of the implementation of the utility model is not exhaustive. Other embodiments of the utility model are possible, corresponding to the scope of patent claims. The utility model can be used both for ball valves, which are independent products of pipeline valves or a valve with filter combined in a single housing, a valve with filter and pressure reducer, a manifold with one or more ball valves, and the like, and for other control devices of pipeline valves using ball valves in their designs. Theoretically, in a ball valve, one seal assembly is sufficient to ensure its operability. Under the groove should be understood not literally obtained by turning the element, but in a broader sense, as a landing element for installing an annular sealing element without taking into account the technology of its manufacture. All parts of a product made in accordance with this utility model are manufactured using known technologies from materials known for use in structures of this purpose.

Claims

1. The seal assembly ball locking element containing

an annular groove made in the housing or in the component attached to it, in which an annular sealing element is located in contact with the outer surface of the ball locking element,

the groove is angular in cross section and is formed by a flat annular surface conjugated along the outer edge with a cylindrical surface,

on the inner edge of the flat annular surface there is an annular angular protrusion, behind which in the radial direction to the axis of the groove and in the longitudinal direction away from the annular sealing element there is a conical surface, which makes an acute angle with the plane of the flat annular surface,

wherein the sealing element has, on the side opposite to the side in contact with the outer surface of the spherical locking element, a flat annular surface that is mated on the outer edge with a cylindrical surface by which the sealing element mates with the flat annular and cylindrical groove surfaces,

moreover, the annular angular protrusion is located in the radial direction in the middle part along the width of the flat annular surface of the annular sealing element,

and the top of the annular angular protrusion is located relative to the plane of the flat annular surface of the groove at a distance of 0.05-0.5 mm

2. The node according to claim 1, characterized in that the annular angular protrusion has a cross section in the shape of a right angle, the bisector of which is parallel to the axis of the groove.

3. A node according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the conical surface makes an angle with the plane of the flat annular surface, the value of which lies in the range of 5-25 °.