RU2427749C2

RU2427749C2 - Lock

Info

Publication number: RU2427749C2
Application number: RU2009129568/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Реутов (RU); Юрий Михайлович Реутов; Александр Павлович Андреев (RU); Александр Павлович Андреев; Юрий Степанович Панчеха (RU); Юрий Степанович Панчеха; Тамара Николаевна Реутова (RU); Тамара Николаевна Реутова; Григорий Юрьевич Панчеха (RU); Григорий Юрьевич Панчеха
Original assignee: Юрий Михайлович Реутов; Александр Павлович Андреев; Юрий Степанович Панчеха; Тамара Николаевна Реутова; Григорий Юрьевич Панчеха
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-08-27
Also published as: RU2009129568A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: lock comprises a body with a seat, with input and output holes, a rotary disk with a through hole for a stem installed in it, a stem seal. The rotary disk is installed on the stem with gaps. Gaps are arranged along the stem axis and perpendicularly to axes of the stem and the rotary disk. Elastic elements are installed in the gaps with the possibility to move the rotary disk in direction of the stem axis and in direction, which is perpendicular to axes of the stem and the rotary disk. A stepped bore is arranged on the rotary disk. A locking element of the rotary disk is located on it via an elastic element installed on a step of a larger diameter, and via support rings installed on a step of a smaller diameter, between which there is the rotary disk seal, with the possibility of displacement relative to a sealing spherical concave surface of the seat. The locking element is arranged with a spherical concave sealing surface in the form of a ring with inner stepped bore. This ring is installed with radial gaps relative to support rings, the specified step of the larger diameter of the bore and is linked to the elastic element and the rotary disk seal. The seat is installed in the body via a seat seal in the circular bore with radial gaps from its cylindrical surfaces with the possibility of displacement relative to a sealing surface of the locking element. Seals of the rotary disk and the seat are made with elastic properties.

EFFECT: reduced torque in opening, to increase tightness at high pressures of working medium and to reduce lock vibration and noise.

3 dwg

Description

Изобретение относится к запорной и регулирующей арматуре, в частности к затворам.The invention relates to valves and control valves, in particular to valves.

Известен затвор дисковый (заслонка), содержащий корпус, поворотный диск со сквозным отверстием для установленного в него штока, уплотнительные элементы штока и поворотного диска (см. кн. Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. Справочное пособие. - Л.: Машиностроение, 1981, с.97-101).Known disk shutter (shutter), comprising a housing, a rotary disk with a through hole for the rod installed in it, the sealing elements of the rod and the rotary disk (see book. Gurevich DF Pipe fittings. Reference manual. - L .: Mechanical engineering, 1981 p. 97-101).

Недостатком данной конструкции является то, что для открытия требуется значительный крутящий момент на штоке и высокий уровень протечки (низкий класс герметичности) в закрытом положении.The disadvantage of this design is that opening requires a significant torque on the stem and a high level of leakage (low tightness class) in the closed position.

Задачами изобретения являются: снижение крутящего момента при открытии и повышение герметичности при повышенных давления рабочей среды, снижение вибрации и шума.The objectives of the invention are: reducing torque when opening and increasing tightness at elevated pressure of the working environment, reducing vibration and noise.

Поставленная задача достигается тем, что в затворе, содержащем корпус с седлом, с входным и выходным отверстиями, поворотный диск со сквозным отверстием для установленного в нем штока, уплотнение штока, поворотный диск установлен на штоке с зазорами, вдоль оси штока и перпендикулярно осям штока и поворотного диска, в которых размещены упругие элементы с возможностью установочных перемещений поворотного диска в направлении оси штока и в направлении, перпендикулярном осям штока и поворотного диска, а на поворотном диске выполнена ступенчатая проточка, на которой через упругий элемент, установленный на ступени большего диаметра, и упорные кольца, между которыми расположено уплотнение поворотного диска, установленные на ступени меньшего диаметра, расположен с возможностью установочного перемещения относительно уплотнительной сферической вогнутой поверхности седла запорный элемент поворотного диска со сферической выпуклой уплотнительной поверхностью в виде кольца с внутренней ступенчатой расточкой с радиальными зазорами относительно упорных колец, ступени большего диаметра ступенчатой проточки поворотного диска и связанной с упругим элементом и уплотнением поворотного диска, а седло установлено в корпусе через уплотнение седла в кольцевой расточке с радиальными зазорами от ее цилиндрических поверхностей с возможностью установочного перемещения относительно сферической выпуклой уплотнительной поверхности запорного элемента, а сквозное отверстие в поворотном диске выполнено прямоугольной формы, при этом уплотнения поворотного диска и седла выполнены с упругими свойствами, например из полиуретана, терморасширенного графита, кроме того:The problem is achieved in that in the valve comprising a housing with a seat, with inlet and outlet openings, a rotary disk with a through hole for a rod installed in it, a rod seal, a rotary disk mounted on the rod with gaps along the axis of the rod and perpendicular to the axis of the rod and a rotary disk, in which elastic elements are placed with the possibility of installation movements of the rotary disk in the direction of the axis of the rod and in the direction perpendicular to the axes of the rod and the rotary disk, and a step is made on the rotary disk a threaded groove on which, through an elastic element mounted on a step of a larger diameter, and thrust rings between which a seal of the rotary disk is located, installed on a step of a smaller diameter, is located with the possibility of installation movement relative to the sealing spherical concave surface of the saddle, the locking element of the rotary disk with a spherical convex a sealing surface in the form of a ring with an internal stepped boring with radial clearances relative to the thrust rings, a larger stage the diameter of the stepped groove of the rotary disk and associated with the elastic element and the seal of the rotary disk, and the seat is installed in the housing through the seat seal in the annular bore with radial clearances from its cylindrical surfaces with the possibility of installation movement relative to the spherical convex sealing surface of the locking element, and the through hole in the rotary the disk is rectangular in shape, while the seals of the rotary disk and the seat are made with elastic properties, for example polyurethane Thane, expanded graphite, in addition:

- упругие элементы выполнены в виде пружинных шайб или из спиральных проволочных изделий - металлорезины "МР", или полиуретана;- the elastic elements are made in the form of spring washers or from spiral wire products - metal "MP", or polyurethane;

- запорный элемент поворотного диска и седло выполнены из термостойкого, стойкого к эрозии материала, например титана, металлокерамики, керамики или имеют эрозионно-стойкие покрытия.- the locking element of the rotary disk and the seat are made of heat-resistant, erosion-resistant material, for example titanium, cermets, ceramics, or have erosion-resistant coatings.

Сущность изобретения заключается в том, что запорный элемент поворотного диска и седло имеют возможность микроустановочных (режим самоустановки) перемещений в 5 координатах при закрытии затвора по уплотняемым сферическим поверхностям при воздействии полного перепада давления, что обеспечивает хорошее прилегание уплотнительных сферических поверхностей и высокую степень герметичности при повышенных рабочих давлениях и перепадах на поворотном диске, при этом усилия, которые действуют на запорный элемент, относительно небольшие, т.к. основное гидростатическое усилие от перепада давления воспринимается поворотным диском и через шток замыкается на корпус.The essence of the invention lies in the fact that the locking element of the rotary disk and the seat have the possibility of microinstallation (self-installation mode) movements in 5 coordinates when the shutter closes on the sealed spherical surfaces when exposed to a complete pressure drop, which ensures a good fit of the sealing spherical surfaces and a high degree of tightness at high operating pressures and differences on the rotary disk, while the forces that act on the locking element are relatively small, because the main hydrostatic force from the differential pressure is perceived by the rotary disk and through the rod closes to the body.

На фиг.1 показан фронтальный разрез затвора, на фиг.2 разрез А-А фиг.1. На фиг.3 показан детальный увеличенный вид Б на фиг.1.In Fig.1 shows a frontal section of the shutter, in Fig.2 a section aa of Fig.1. Figure 3 shows a detailed enlarged view of B in figure 1.

Затвор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, поворотный диск ПД4 со сквозным отверстием 5 для установленного в него штока 6, уплотнительные элементы (У) У7 штока 6.The shutter comprises a housing 1 with input 2 and output 3 holes, a rotary disk PD4 with a through hole 5 for a rod 6 installed in it, sealing elements (U) U7 of the rod 6.

ПД4 установлен на штоке 6 с зазорами 8, 9, вдоль оси штока 6 и перпендикулярно осей штока 6 и ПД4, в которых размещены упругие элементы УЭ10, 11 с возможностью установочных перемещений ПД4 в направлении оси штока 6 (ось z) и в направлении оси у, перпендикулярной осям штока 6 (ось z) и ПД4 (ось x).PD4 is installed on the rod 6 with gaps 8, 9, along the axis of the rod 6 and perpendicular to the axis of the rod 6 and PD4, in which the elastic elements UE10, 11 are placed with the possibility of installation movements of PD4 in the direction of the axis of the rod 6 (z axis) and in the direction of the y axis perpendicular to the axes of the stem 6 (z axis) and PD4 (x axis).

На ПД4 выполнена ступенчатая проточка СП со ступенями большего 12 и меньшего 13 диаметров. Упругий элемент УЭ14 установлен на ступени 12 большего диаметра СП. Упорные кольца УК15, 16 (прикреплено к ПД4), между которыми расположено уплотнение 17 ПД4, установлены на ступени 13 меньшего диаметра СП. Запорный элемент ЗЭ18 выполнен со сферической (радиус R) выпуклой уплотнительной поверхностью СВУП19 и расположен с возможностью установочного перемещения относительно сферической (радиус R) вогнутой уплотнительной поверхности ВУП20 седла 21 ПД4. ЗЭ18, выполненный в виде кольца с внутренней ступенчатой расточкой СР, установлен с радиальными зазорами 22, 23, 24 относительно УК15, 16, ступени большего диаметра 12 СП ПД4 и связан с УЭ14 уплотнением 17 ПД4.On PD4, a stepped joint groove of a joint venture with steps of greater 12 and less than 13 diameters was made. The elastic element UE14 is installed on the stage 12 of the larger diameter of the joint venture. Thrust rings UK15, 16 (attached to PD4), between which the seal 17 of PD4 is located, are installed on the stage 13 of a smaller diameter of the joint venture. The locking element ZE18 is made with a spherical (radius R) convex sealing surface SVUP19 and is located with the possibility of installation movement relative to the spherical (radius R) concave sealing surface VUP20 of the saddle 21 PD4. ZE18, made in the form of a ring with an internal stepped boring SR, is installed with radial clearances 22, 23, 24 relative to UK15, 16, a larger diameter stage 12 SP PD4 and connected to UE14 with a seal 17 PD4.

Седло 20 установлено в корпусе 1 через уплотнение 25 седла 21 в кольцевой расточке 26 корпуса 1 с радиальными зазорами 27, 28 от ее цилиндрических поверхностей. Седло 21 установлено в корпусе 1 с возможностью установочного перемещения относительно СВУП19. Сквозное отверстие 5 в ПД4 выполнено прямоугольной формы эксцентрично плоскости уплотнения ЗЭ18 ПД4. Уплотнения 17 ПД4 и 25 седла 20 выполнены с упругими свойствами, например из резины, полиуретана, терморасширенного графита. ЗЭ18 ПД4 и седло 20 выполняют из термостойкого, стойкого к эрозии материала, например титана, металлокерамики, керамики или имеют эрозионно-стойкие покрытия, например из титана, нитрида титана, карбида титана, в виде карбонитрирования.The saddle 20 is installed in the housing 1 through the seal 25 of the saddle 21 in the annular bore 26 of the housing 1 with radial clearances 27, 28 from its cylindrical surfaces. The saddle 21 is installed in the housing 1 with the possibility of installation movement relative to SVUP19. The through hole 5 in the PD4 is made of a rectangular eccentric shape of the sealing plane ZE18 PD4. Seals 17 PD4 and 25 of the saddle 20 are made with elastic properties, for example, from rubber, polyurethane, thermally expanded graphite. ZE18 PD4 and saddle 20 are made of heat-resistant, erosion-resistant material, for example titanium, cermets, ceramics, or have erosion-resistant coatings, for example, of titanium, titanium nitride, titanium carbide, in the form of carbonitriding.

Исходное положение: затвор открыт, ось х ПД4 перпендикулярна оси корпуса 1. Рабочая среда свободно проходит от входного 2 отверстия к выходному 3 отверстию корпуса 1.Starting position: the shutter is open, the x-axis PD4 is perpendicular to the axis of the housing 1. The working medium passes freely from the inlet 2 to the outlet 3 of the housing 1.

Работа устройства.The operation of the device.

При повороте штока 6 поворачивается ПД4 до соприкосновения СВУП19 ЗЭ18 с ВУП20 седла 21. Для обеспечения плотного прилегания СВУП19 ЗЭ18 с ВУП20 седла 21 необходимо точное совпадение их осей и центров сфер. ПД4 имеет возможность для установочных перемещений за счет зазоров 8, 9 и установленных УЭ 10, 11, выполняющих функцию компенсации погрешности положения по осям у и z за счет сжатия УЭ 10, 11. При совпадении оси x ПД4 с осью корпуса 1 на ПД4 и ЗЭ 18 действует гидростатическое усилие от перепада давления рабочей среды на входном и выходном отверстиях 2, 3 корпуса 1. Большая часть усилия замыкается на ПД4 (имеет большую площадь, на которую действует перепад давления рабочей среды), штоке 6, а меньшая - на ЗЭ18.When rod 6 is rotated, PD4 is turned until the SVUP19 ZE18 contacts with the VUP20 of the saddle 21. To ensure the tight fit of the SVUP19 ZE18 with the VUP20 of the saddle 21, the exact coincidence of their axes and the centers of the spheres is necessary. PD4 has the ability for installation movements due to the gaps 8, 9 and installed UE 10, 11, performing the function of compensating for position errors along the y and z axes due to compression of the UE 10, 11. When the x axis of the PD4 coincides with the axis of the housing 1 on the PD4 and ZE 18, the hydrostatic force from the differential pressure of the working medium acts on the inlet and outlet openings 2, 3 of housing 1. Most of the force closes on PD4 (has a large area over which the differential pressure of the working medium acts), stem 6, and a smaller one on ZE18.

При этом УЭ 14 сжимается при необходимости и ЗЭ18 перемещается в направлении оси х для плотного прижатия СВУП19 ЗЭ18 к ВУП20 седла 21. Но этого может оказаться недостаточно для плотного прилегания СВУП19 ЗЭ18 к ВУП20 седла 21, если их оси не совпадают и расположены под углом друг к другу. Установка с радиальными зазорами 22, 23,24 ЗЭ18 относительно ПД4, УК15, 16 и 27, 28 седла 21 относительно расточки 26 корпуса 1 позволяет довернуть СВУП19 или седло 21 на небольшой (микро) угол за счет упругих свойств уплотнений 17, 25, это происходит в режиме самоустановки ЗЭ18 под воздействием гидростатического давления от перепада давления на ЗЭ18. После этого СВУП19 ЗЭ18 и ВУП20 седла 21 плотно прилегают, высокая степень герметичности затвора обеспечена.In this case, the UE 14 is compressed if necessary and the ZE18 moves in the direction of the x axis for tightly pressing the SVUP19 ZE18 to the VUP20 of the saddle 21. But this may not be enough for the SVUP19 ZE18 to fit snugly on the VUP20 of the saddle 21 if their axes do not coincide and are angled to to a friend. Installation with radial clearances 22, 23.24 ZE18 relative to PD4, UK15, 16 and 27, 28 of the saddle 21 relative to the bore 26 of the housing 1 allows you to turn SVUP19 or saddle 21 at a small (micro) angle due to the elastic properties of the seals 17, 25, this happens in the ZE18 self-installation mode under the influence of hydrostatic pressure from the differential pressure on the ZE18. After that, SVUP19 ZE18 and VUP20 saddles 21 fit snugly, a high degree of shutter tightness is provided.

Открытие затвора осуществляется поворотом штока 6. При этом поворачивается ПД4, ЗЭ18 и СВУП19, рабочая среда поступает в зазор между СВУП19 и ВУП20 седла 21, перепад давления на ПД4 резко падает, усилие на ЗЭ18 резко уменьшается и УЭ 14 отталкивает ЗЭ18 в осевом направлении за счет силы упругости, что значительно снижает усилие трения между ЗЭ18 и седлом 21 при дальнейшем перемещении в процессе открытия затвора. Усилие трения между ЗЭ18 и седлом 21 и герметичность затвора можно регулировать за счет площади, на которую действует часть перепада давления среды и жесткости УЭ 14. Это очень важно при использовании затвора в условиях повышенных давлений рабочей среды. В дальнейшем ПД4 принимает исходное положение за счет разжима УЭ 10, 11.The shutter is opened by turning the stem 6. In this case, the PD4, ZE18 and SVUP19 are rotated, the working medium enters the gap between the SVUP19 and VUP20 of the seat 21, the pressure drop across the PD4 drops sharply, the force on the ZE18 sharply decreases and the SE14 repels the ZE18 in the axial direction due to elastic forces, which significantly reduces the friction force between the ZE18 and the seat 21 with further movement in the process of opening the shutter. The friction force between the ZE18 and the seat 21 and the tightness of the shutter can be adjusted due to the area over which part of the differential pressure of the medium and the stiffness of the RE 14 are affected. This is very important when using the shutter under conditions of high working medium pressures. In the future, PD4 takes its initial position due to the expansion of UE 10, 11.

Одновременно за счет наличия УЭ 10, 11, 14 и уплотнений 17, 25 с упругими свойствами достигается значительное снижение вибрации ПД4, который установлен с зазорами 8, 9 на штоке 6, от пульсации давления и скорости потока рабочей среды и связанного с этим шума.At the same time, due to the presence of UE 10, 11, 14 and seals 17, 25 with elastic properties, a significant reduction in the vibration of PD4, which is installed with gaps 8, 9 on the rod 6, from pressure pulsation and the flow rate of the working medium and the associated noise, is achieved.

Выполнение уплотнений 17 ПД4 и 25 седла 20 с упругими свойствами, например, из резины, полиуретана, терморасширенного графита, обеспечивает процесс самоустановки ЗЭ 18 ПД4.The implementation of seals 17 PD4 and 25 of the saddle 20 with elastic properties, for example, of rubber, polyurethane, thermally expanded graphite, provides the process of self-installation of ZE 18 PD4.

Выполнение ЗЭ18 ПД4 и седла 20 из термостойкого, стойкого к эрозии материала, например титана, металлокерамики, керамики, или эрозионно-стойкие покрытия, например, из титана, нитрида титана, карбида титана, в виде карбонитрирования, снижает эрозионный размыв уплотняемых поверхностей ЗЭ18 ПД4 и седла 20, а также, в большинстве случаев, снижает коэффициент трения и силы трения в момент открытия и закрытия затвора.The implementation of ZE18 PD4 and saddle 20 from heat-resistant, erosion-resistant material, for example titanium, cermets, ceramics, or erosion-resistant coatings, for example, from titanium, titanium nitride, titanium carbide, in the form of carbonitriding, reduces erosion erosion of sealing surfaces of ZE18 PD4 and saddles 20, and also, in most cases, reduces the coefficient of friction and the friction force at the time of opening and closing the shutter.

Таким образом, при повышенных давлениях рабочей среды обеспечивается высокая герметичность затвора (класс А ГОСТ 9544-03) и относительно низкий момент трения при открытии и закрытии затвора.Thus, at elevated pressures of the working medium, a high tightness of the shutter (class A GOST 9544-03) and a relatively low friction moment when opening and closing the shutter are ensured.

Данный затвор может быть использован в гидравлических, пневматических устройствах различных отраслей промышленности.This lock can be used in hydraulic, pneumatic devices of various industries.

Claims

A shutter comprising a housing with a seat, with inlet and outlet openings, a rotary disk with a through hole for a rod installed in it, a rod seal, characterized in that the rotary disk is mounted on the rod with gaps along the axis of the rod and perpendicular to the axes of the rod and rotary disk, in which are elastic elements with the possibility of movement of the rotary disk in the direction of the axis of the rod and in the direction perpendicular to the axes of the rod and the rotary disk, and on the rotary disk there is a stepped groove, on which through the element installed on the steps of a larger diameter, and thrust rings between which the seal of the rotary disk is located, installed on the steps of the smaller diameter, is arranged to move relative to the sealing spherical concave surface of the saddle, the locking element of the rotary disk with a spherical convex sealing surface in the form of a ring with an inner stepped boring with radial clearances relative to the thrust rings, steps of a larger diameter of the stepped groove of the rotary disk associated with an elastic element and rotary disk seal and the seat is installed in the housing through the saddle seal into the annular bore with radial clearance from its cylindrical surfaces movable relative to the spherical convex sealing surface of the closure member, wherein the rotary disc seal and seat are made with elastic properties.