RU72521U1

RU72521U1 - SEALING VALVE BLOCK NODE

Info

Publication number: RU72521U1
Application number: RU2007147531/22U
Authority: RU
Inventors: Олег Георгиевич Крыжановский; Олег Николаевич Крымов
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2008-04-20

Abstract

Уплотнительный узел затвора клапана решает техническую задачу повышения надежности работы, увеличения срока службы клапана за счет снижения эрозионного износа кольцевого эластичного уплотнительного элемента в затворе. Уплотнительный узел затвора содержит золотник (1) и седло (2). В седле либо золотнике выполнена кольцевая канавка (3), в которой размещены кольцевой эластичный уплотнительный элемент (4) и защитное кольцо (5). Защитное кольцо взаимодействует с кольцевым эластичным уплотнительным элементом по конической поверхности «Б», а с седлом либо золотником - по цилиндрической поверхности «В» радиуса «R». Подвижное соединение защитного кольца с седлом либо золотником снабжено центрирующими элементами (6), выполненными, в частности, в виде винтов. Винты закреплены неподвижно на резьбе (7) в седле либо в золотнике. Для этого в седле либо в золотнике выполнены резьбовые крепежные канавки (8), длина которых превышает длину винтов на величину «L». В защитном кольце выполнены гладкие глухие направляющие канавки (9) для винтов, образующие при совмещении с резьбовыми канавками отверстия, продольные оси (10) которых отстоят от продольной оси затвора клапана на расстояние «R». Защитное кольцо для удобства сборки-разборки может быть выполнено разрезным.The valve shutter sealing assembly solves the technical problem of increasing the reliability of operation and increasing the valve service life by reducing the erosion wear of the annular elastic sealing element in the shutter. The valve seal assembly comprises a spool (1) and a seat (2). An annular groove (3) is made in the saddle or spool, in which an annular elastic sealing element (4) and a protective ring (5) are placed. The protective ring interacts with the annular elastic sealing element along the conical surface "B", and with the saddle or spool - along the cylindrical surface "C" of radius "R". The movable connection of the protective ring to the seat or spool is provided with centering elements (6), made in particular in the form of screws. The screws are fixed on the thread (7) in the seat or in the spool. For this, threaded mounting grooves (8) are made in the saddle or in the spool, the length of which exceeds the length of the screws by the value “L”. The protective ring has smooth blind guiding grooves (9) for screws, which, when combined with threaded grooves, form holes whose longitudinal axes (10) are spaced apart from the longitudinal axis of the valve shutter by a distance “R”. The protective ring for ease of assembly-disassembly can be made split.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности к уплотнительным узлам затворов подъемных клапанов.The invention relates to pipe fittings, in particular to the sealing nodes of the valves of the lifting valves.

Известен уплотнительный узел затвора прямоточного клапана по DE 1073822, МПК F16K 1/46, приоритет от 08.02.1957. Уплотнительный узел включает кольцевой эластичный уплотнительный элемент, установленный в кольцевой канавке седла, поджимаемый к седлу золотником в закрытом положении клапана и омываемый потоком рабочей среды в открытом положении клапана.Known sealing assembly of the shutter valve according to DE 1073822, IPC F16K 1/46, priority from 02/08/1957. The sealing assembly includes an annular elastic sealing element installed in the annular groove of the seat, pressed against the seat by the valve in the closed position of the valve and washed by the flow of the working medium in the open position of the valve.

Недостатком аналога является низкая надежность клапана из-за подверженности эластичного уплотнительного элемента эрозионному износу поверхностным слоем абразивосодержащей рабочей среды при ее истечении через затвор.The disadvantage of the analogue is the low reliability of the valve due to the susceptibility of the elastic sealing element to erosion by the surface layer of the abrasive-containing working medium when it expires through the shutter.

Известен уплотнительный узел затвора клапана по US 5655752, МПК F16K 1/42; F16K 1/32, приоритет от 07.07.1995. Уплотнительный узел включает кольцевой эластичный уплотнительный элемент, установленный между седлом и запорным элементом и снабженный несплошной металлической защитной оболочкой.Known sealing valve shutter assembly according to US 5655752, IPC F16K 1/42; F16K 1/32, priority from 07/07/1995. The sealing assembly includes an annular elastic sealing element mounted between the seat and the locking element and provided with a non-continuous metal protective sheath.

Недостатком аналога является то, что абразивные частицы рабочей среды могут попадать в пространство между кольцевым эластичным уплотнительным элементом и его несплошной металлической оболочкой, подвергая эрозии уплотнение затвора и нарушая герметичность затвора.A disadvantage of the analogue is that abrasive particles of the working medium can enter the space between the annular elastic sealing element and its non-continuous metal shell, eroding the seal of the shutter and violating the tightness of the shutter.

Прототипом заявляемого устройства является уплотнительный узел затвора клапана по SU 1247603, МПК F16K 1/46, приоритет от 19.02.1985. Уплотнительный узел затвора клапана содержит запорный элемент и седло, в одном из которых выполнена кольцевая расточка с установленными в ней концентрично, с возможностью осевого перемещения коническими втулками и зажатым между втулками кольцевым эластичным уплотнительным элементом. Внутренний диаметр наружной втулки выполнен меньшим наружного диаметра внутренней втулки, которая с помощью пружины прижата наружной конической поверхностью к внутренней конической поверхности наружной втулки. Торцы внутренней и наружной втулок расположены на разных уровнях относительно торца кольцевой расточки. В открытом положении затвора клапана кольцевой эластичный уплотнительный элемент защищен от воздействия рабочей среды втулками. При закрытии затвора клапана золотник, контактируя с торцом внутренней втулки, частично перекрывает поток рабочей среды по взаимно притертым поверхностям затвора. При дальнейшем движении золотника на закрытие затвора клапана внутренняя втулка сжимает пружину и отходит от наружной втулки, образуя зазор, в который при последующем совместном движении уже обеих втулок выдавливается кольцевой эластичный уплотнительный The prototype of the claimed device is a sealing unit of the valve shutter according to SU 1247603, IPC F16K 1/46, priority from 02.19.1985. The valve shutter sealing assembly contains a locking element and a saddle, in one of which an annular bore is made with concentric mounted axially displaceable conical bushings and an annular elastic sealing element sandwiched between the bushings. The inner diameter of the outer sleeve is made smaller than the outer diameter of the inner sleeve, which is pressed by the spring with the outer conical surface to the inner conical surface of the outer sleeve. The ends of the inner and outer bushings are located at different levels relative to the end of the annular bore. In the open position of the valve shutter, the annular elastic sealing element is protected from the influence of the working medium by the bushings. When closing the valve shutter, the spool, in contact with the end of the inner sleeve, partially blocks the flow of the working medium along the mutually ground shutter surfaces. With further movement of the spool to close the valve shutter, the inner sleeve compresses the spring and moves away from the outer sleeve, forming a gap into which, with the subsequent joint movement of both bushings, an annular elastic sealing

элемент, герметизирующий затвор клапана. При открывании затвора клапана втулки перемещаются вместе с золотником в обратном направлении, при этом кольцевой эластичный уплотнительный элемент сжимается и выходит из зазора между втулками. При дальнейшем движении золотника на открытие затвора внутренняя втулка упирается в дно наружной втулки, перекрывая зазор и вновь защищая кольцевой эластичный уплотнительный элемент от воздействия рабочей среды. Таким образом обеспечиваются длительный срок службы уплотнительного узла-прототипа и надежность клапана.valve sealing element. When the valve shutter is opened, the bushings move with the spool in the opposite direction, while the annular elastic sealing element is compressed and leaves the gap between the bushings. With further movement of the valve to the opening of the shutter, the inner sleeve abuts against the bottom of the outer sleeve, blocking the gap and again protecting the annular elastic sealing element from exposure to the working medium. This ensures a long service life of the sealing assembly of the prototype and the reliability of the valve.

Однако надежность работы уплотнительного узла-прототипа гарантирована лишь при абсолютной упругости материала кольцевого эластичного уплотнительного элемента, позволяющей ему быстро и полностью восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузки со стороны наружной и внутренней конических втулок. В реальных же условиях, при малом временном интервале между открытием и закрытием, как правило, имеет место остаточная деформация эластичных элементов. При наличии остаточной деформации кольцевого эластичного уплотнительного элемента вероятно его заклинивание в зазоре между коническими втулками и, как следствие, - эрозионный износ со стороны поверхностного слоя рабочей среды.However, the reliability of the sealing assembly of the prototype is guaranteed only with the absolute elasticity of the material of the annular elastic sealing element, allowing it to quickly and completely restore its original shape after removing the load from the side of the outer and inner tapered bushings. In real conditions, with a small time interval between opening and closing, as a rule, there is a residual deformation of the elastic elements. In the presence of residual deformation of the annular elastic sealing element, it is likely to jam in the gap between the conical bushings and, as a result, erosion wear from the surface layer of the working medium.

Заявляемая полезная модель решает техническую задачу повышения надежности и увеличения срока службы клапана за счет снижения эрозионного износа кольцевого эластичного уплотнительного элемента в затворе.The inventive utility model solves the technical problem of increasing reliability and increasing the service life of the valve by reducing erosion wear of the annular elastic sealing element in the valve.

Поставленная техническая задача решена в уплотнительном узле затвора клапана, включающем седло, золотник, размещенные в кольцевой канавке седла либо золотника кольцевой эластичный уплотнительный элемент и подвижное в осевом направлении защитное кольцо, взаимодействующее с кольцевым эластичным уплотнительным элементом по конической поверхности, а с седлом либо золотником - по цилиндрической поверхности. Защитное кольцо взаимодействует с седлом либо золотником по цилиндрической поверхности радиуса «R». Подвижное соединение защитного кольца с седлом либо золотником снабжено центрирующими элементами, установленными в защитном кольце подвижно в осевом направлении, а в седле либо в золотнике - неподвижно. В частности, центрирующий элемент выполнен в виде винта, установленного в седле либо в золотнике на резьбе. Для крепления винтов и регулировки деформации эластичного элемента в седле либо в золотнике выполнены резьбовые канавки. В защитном кольце выполнены направляющие канавки для винтов, образующие при совмещении с резьбовыми канавками отверстия, продольные оси которых отстоят от продольной оси затвора клапана на расстоянии «R». Длина резьбовой канавки в седле либо в золотнике превышает длину винта на величину «L». Направляющие канавки в защитном кольце со стороны вершины конуса выполнены глухими. Защитное кольцо выполнено разрезным.The stated technical problem is solved in the valve assembly of the valve shutter, which includes a seat, a spool, annular elastic sealing element and an axially movable protective ring in the annular groove of the seat or spool, interacting with the annular elastic sealing element along the conical surface, and with the seat or spool - on a cylindrical surface. The protective ring interacts with the saddle or spool along the cylindrical surface of radius “R”. The movable connection of the protective ring to the seat or spool is provided with centering elements mounted axially movably in the protective ring, and motionless in the saddle or in the spool. In particular, the centering element is made in the form of a screw mounted in the saddle or in the spool on the thread. To fix the screws and adjust the deformation of the elastic element in the saddle or in the spool, threaded grooves are made. In the protective ring, guide grooves for screws are made, which, when combined with threaded grooves, form holes whose longitudinal axes are spaced apart from the longitudinal axis of the valve shutter by a distance “R”. The length of the threaded groove in the seat or in the spool exceeds the length of the screw by the value of "L". The guide grooves in the protective ring from the top of the cone are made blind. The protective ring is split.

Существо полезной модели поясняется чертежом, на фиг.1 которого изображен прямоточный запорно-регулирующий клапан с заявляемым уплотнительным узлом затвора; на фиг.2 - выносной элемент А затвора запорно-регулирующего клапана, вариант расположения кольцевого эластичного уплотнительного элемента и защитного кольца в седле, положение «закрыто»; на фиг.3 - то же, вариант расположения кольцевого эластичного уплотнительного элемента и защитного кольца в золотнике, положение «закрыто»; на фиг.4 - то же, вариант расположения кольцевого эластичного уплотнительного элемента и защитного кольца в седле, положение - в начале открытия.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, in Fig.1 which shows a direct-flow shut-off and control valve with the inventive sealing valve assembly; figure 2 - remote element A of the shutter-shutter valve, the location of the annular elastic sealing element and the protective ring in the saddle, the position is "closed"; figure 3 is the same, a variant of the location of the annular elastic sealing element and the protective ring in the spool, the position is "closed"; figure 4 is the same, the location of the annular elastic sealing element and the protective ring in the saddle, the position is at the beginning of the opening.

Уплотнительный узел затвора прямоточного запорно-регулирующего клапана содержит золотник 1 и седло 2. В седле 2 либо золотнике 1 выполнена кольцевая канавка 3, в которой размещены кольцевой эластичный уплотнительный элемент 4 и защитное кольцо 5. Защитное кольцо 5 взаимодействует с кольцевым эластичным уплотнительным элементом 4 по конической поверхности «Б», а с седлом 2 либо золотником 1 - по цилиндрической поверхности «В» радиуса «R». Подвижное соединение защитного кольца 5 с седлом 2 либо золотником 1 снабжено центрирующими элементами 6, выполненными, в частности, в виде винтов. Винты 6 закреплены неподвижно на резьбе 7 в седле 2 либо в золотнике 1. Для этого в седле либо в золотнике выполнены резьбовые крепежные канавки 8, длина которых превышает длину винтов 6 на величину «L». В защитном кольце 5 выполнены гладкие глухие направляющие канавки 9 для винтов 6, образующие при совмещении с резьбовыми канавками 8 отверстия, продольные оси 10 которых отстоят от продольной оси затвора клапана на расстояние «R». Защитное кольцо 5 для удобства сборки-разборки может быть выполнено разрезным.The sealing assembly of the shut-off valve of the direct-flow shut-off and control valve comprises a spool 1 and a seat 2. An annular groove 3 is made in the seat 2 or the spool 1, in which an annular elastic sealing element 4 and a protective ring 5 are placed. The protective ring 5 interacts with the annular elastic sealing element 4 conical surface "B", and with a saddle 2 or spool 1 - along a cylindrical surface "C" of radius "R". The movable connection of the protective ring 5 with the seat 2 or spool 1 is provided with centering elements 6, made, in particular, in the form of screws. The screws 6 are fixed motionless on the thread 7 in the seat 2 or in the spool 1. For this, threaded mounting grooves 8 are made in the saddle or in the spool, the length of which exceeds the length of the screws 6 by an amount “L”. In the protective ring 5, smooth blind guide grooves 9 are made for screws 6, which, when combined with threaded grooves 8, form holes whose longitudinal axes 10 are spaced from the longitudinal axis of the valve shutter by a distance “R”. The protective ring 5 for ease of assembly-disassembly can be made split.

Уплотнительный узел затвора клапана работает следующим образом.The sealing assembly of the valve shutter operates as follows.

При закрытии затвора клапана вначале торцевая поверхность защитного кольца 5 вступает в контакт с уплотнительной поверхностью золотника 1 (либо седла 2 во втором варианте размещения кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 и защитного кольца 5 - в золотнике 1). При движении золотника 1 на закрытие клапана защитное кольцо 5 углубляется внутрь седла 2 (либо золотника 1), при этом оно скользит своей цилиндрической поверхностью «В» по направляющей цилиндрической поверхности кольцевой канавки 3. Коническая поверхность «Б» защитного кольца 5 скользит при этом вдоль поверхности кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4, увеличивая давление на него и поджимая его к противоположной стенке кольцевой канавки 3. Винты 6, соединенные неподвижно с седлом 2 (либо с золотником 1) и утопленные в направляющих канавках 9 защитного кольца 5, центрируют положение защитного кольца 5 в седле 2 (либо в золотнике 1). При дальнейшем осевом движении золотника 1 на закрытие затвора клапана происходит относительное осевое смещение направляющих поверхностей канавок 9 и поверхностей винтов 6.When closing the valve shutter, the end surface of the protective ring 5 first comes into contact with the sealing surface of the spool 1 (or the seat 2 in the second variant of placement of the annular elastic sealing element 4 and the protective ring 5 in the spool 1). When the valve 1 moves to close the valve, the protective ring 5 goes deeper into the seat 2 (or valve 1), while it slides with its cylindrical surface “B” along the cylindrical surface of the annular groove 3. The conical surface “B” of the protective ring 5 slides along the surface of the annular elastic sealing element 4, increasing pressure on it and pressing it against the opposite wall of the annular groove 3. Screws 6 fixedly connected to the seat 2 (or to the valve 1) and recessed into the guides 9 containment ring grooves 5, centered position of the guard ring 5 in the seat 2 (or the spool 1). With further axial movement of the spool 1 to close the valve shutter, a relative axial displacement of the guide surfaces of the grooves 9 and the surfaces of the screws 6 occurs.

В закрытом положении затвора клапана защитное кольцо 5 вдавлено в кольцевой эластичный уплотнительный элемент 4. Деформация кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 обеспечивает плотное прилегание уплотнительной поверхности золотника 1 к поверхности седла 2. Величину деформации кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 регулируют осевым смещением винтов 6 в резьбовых крепежных канавках 8 в пределах расстояния «L».In the closed position of the valve shutter, the protective ring 5 is pressed into the annular elastic sealing element 4. The deformation of the annular elastic sealing element 4 provides a snug fit of the sealing surface of the spool 1 to the surface of the seat 2. The deformation of the annular elastic sealing element 4 is regulated by the axial displacement of the screws 6 in the threaded fastening grooves 8 within the distance "L".

При открытии затвора клапана уплотнительная поверхность золотника 1 (седла 2) последовательно отходит вначале от поверхности кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4, форма которого при этом восстанавливается (передеформируется), затем - от поверхности защитного кольца 5. Под воздействием энергии передеформированного кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 происходит возвратное осевое смещение защитного кольца 5 в проточную часть клапана вдоль цилиндрической направляющей поверхности седла 2 (золотника 1). Винты 6 при этом выполняют центрирующую и направляющую функции.When the valve shutter is opened, the sealing surface of the spool 1 (seats 2) first sequentially departs from the surface of the annular elastic sealing element 4, the shape of which is thereby restored (deformed), then from the surface of the protective ring 5. Under the influence of the energy of the deformed annular elastic sealing element 4 occurs reverse axial displacement of the protective ring 5 into the flow part of the valve along the cylindrical guide surface of the seat 2 (valve 1). The screws 6 in this case perform the centering and guiding functions.

В открытом положении клапана торцевая поверхность защитного кольца 5 выступает в проточной части клапана над уплотнительной поверхностью кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4, при этом кольцо 5 защищает кольцевой эластичный уплотнительный элемент 4 от эрозионного износа поверхностным слоем рабочей среды. Винты 6 выполняют также функцию стопорных элементов, предотвращающих выпадение защитного кольца 5 (или его элементов) в проточную часть клапана. Для упора защитного кольца 5 в стопорные винты 6 направляющие канавки 9 выполнены глухими.In the open position of the valve, the end surface of the protective ring 5 protrudes in the flow part of the valve above the sealing surface of the annular elastic sealing element 4, while the ring 5 protects the annular elastic sealing element 4 from erosion by the surface layer of the working medium. Screws 6 also perform the function of locking elements, preventing the loss of the protective ring 5 (or its elements) in the flow part of the valve. To stop the protective ring 5 in the locking screws 6, the guide grooves 9 are made blind.

Истечение рабочего потока через затвор клапана начинается с момента образования щели между уплотнительной поверхностью золотника 1 (седла 2) и торцевой поверхностью защитного кольца 5. При этом расстояние между уплотнительной поверхностью кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 и золотника 1 (седла 2) больше, чем ширина щели между уплотнительной поверхностью золотника 1 (седла 2) и торцевой поверхностью защитного кольца 5, а скорость протекания рабочего потока между уплотнительной поверхностью кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 и золотника 1 (седла 2) меньше, чем скорость потока в указанной щели. Таким образом разрушительное воздействие дросселируемого потока рабочей среды на уплотнительную поверхность кольцевого эластичного уплотнительного элемента 4 снижается до минимума.The expiration of the working flow through the valve shutter begins from the moment of formation of a gap between the sealing surface of the spool 1 (seat 2) and the end surface of the protective ring 5. Moreover, the distance between the sealing surface of the annular elastic sealing element 4 and the spool 1 (seat 2) is greater than the width of the gap between the sealing surface of the spool 1 (seats 2) and the end surface of the protective ring 5, and the flow rate between the sealing surface of the annular elastic seal Foot member 4 and valve 1 (the seat 2) is smaller than the flow velocity in said slit. Thus, the destructive effect of the throttled flow of the working medium on the sealing surface of the annular elastic sealing element 4 is reduced to a minimum.

Claims

1. The valve shutter sealing assembly, comprising a seat, a spool, annular elastic sealing element located in the annular groove of the seat or the spool, and an axially movable protective ring interacting with the annular elastic sealing element along the conical surface, and with the saddle or spool on the cylindrical surface characterized in that the protective ring interacts with the saddle or spool along a cylindrical surface of radius R, while the movable connection of the protective ring with the length or the spool is equipped with centering elements mounted in the protective ring movably in the axial direction, and in the saddle or in the spool - motionless.

2. The valve shutter sealing assembly according to claim 1, characterized in that the centering element is made in the form of a screw mounted in the seat or in the spool on the thread.

3. The valve shutter sealing assembly according to claim 2, characterized in that threaded grooves for fastening the screws are made in the saddle or in the spool, guide grooves for the screws are made in the protective ring, while the threaded grooves and the guide grooves, when combined, form holes, longitudinal axes which are separated from the longitudinal axis of the valve shutter by a distance R.

4. The valve shutter sealing assembly according to claim 3, characterized in that the length of the threaded groove in the seat or spool exceeds the screw length by L.

5. The valve gate sealing assembly according to claim 3, characterized in that the guide grooves in the protective ring from the top of the cone are blind.

6. The valve shutter sealing assembly according to claim 4, characterized in that the protective ring is split.