МНОГОХОДОВОЙ КРАН
MULTIWAY VALVE

Настоящее изобретение относится к многоходовому крану с основной частью, в которой для установления связи между предусмотренными в основной части местами присоединения с возможностью вращения установлен запорный элемент, снабженный проходными каналами.
Такие многоходовые каналы известны в различных вариантах выполнения, например, из US 33706012 A, US 3244398 A, DE 1219304 В. В частности, в подземном строительстве такие многоходовые краны, которые могут быть выполнены, например, в виде шаровых кранов, используются для того, чтобы позволить гидроцилиндру двигаться в двух направлениях, а также удерживаться в одном положении. Шаровые, или многоходовые, краны, известные на сегодняшний день, сконструированы относительно большими, поскольку уплотнения для отдельных проходных каналов каждый раз являются отдельно выполненными деталями. Правда, в других вариантах выполнения уплотнения конструируются относительно небольшими, однако уплотнение, как таковое, разрушается при этом относительно быстро.
Задачей настоящего изобретения является создание многоходового крана вышеупомянутого типа, который при длительном сроке службе имеет компактную конструкцию.
Решение этой задачи осуществляется с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения и, в частности, за счет того, что запорный элемент установлен в уплотнителе с проходными отверстиями, который в одном месте имеет форму разомкнутого кольца, причем количество проходных отверстий в уплотнителе соответствует числу мест присоединения, причем одно проходное отверстие образовано прорезью кольца.
Таким образом, прорезь кольца, т.е. тот участок окружности уплотнителя, который допускает проход снаружи кольца внутрь кольца, не только используется для монтажа запорного элемента в уплотнителе, эта прорезь кольца одновременно служит проходным отверстием для текучей среды.
Согласно изобретению герметизация запорного элемента осуществляется не путем использования нескольких уплотнений, а с помощью одного единственного уплотнителя, окружающего запорный элемент. Поскольку уплотнитель имеет форму кольца, разомкнутого в одном месте, он может быть немного разогнут при установке запорного элемента во время монтажа. Благодаря использованию материала с достаточной упругостью уплотнитель затем снова возвращается в свое исходное положение, так что запорный элемент зажимается в уплотнителе.
В месте прорези кольца от уплотнения можно отказаться в том случае, если соответствующее место присоединения соединено со сливной линией гидравлической системы, поскольку пространство за пределами прорези кольца может быть соединено со сливной линией для улавливания возможной течи.
Предпочтительные варианты выполнения описаны в описании, на чертеже и в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения уплотнитель может иметь количество проходных отверстий, соответствующее количеству мест присоединения, из которых все, за исключением одного, снабжены уплотнительным элементом. В этом варианте выполнения прорезь кольца может быть выполнена без уплотнительного элемента, что может быть особенно выгодно тогда, когда соответствующее место присоединения соединяется со сливной линией гидравлической системы.
Согласно еще одному варианту выполнения внешний контур уплотнителя может быть выбран таким образом, чтобы он не был круглым. Таким образом, автоматически обеспечивается защита от проворота. В порядке альтернативы при круглом внешнем контуре уплотнителя должны были бы быть предусмотрены стопорные элементы для предотвращения проворота уплотнителя внутри основной части.
Согласно другому варианту выполнения уплотнитель может содержать одну или несколько выемок, способствующих снижению напряжений материала при разгибании кольца, а именно, когда запорный элемент вставляется внутрь кольца. Такие выемки могут быть выполнены, например, в виде отверстий для снятия напряжений по углам уплотнителя. Кроме того, при этом может быть предпочтительно, чтобы выемка, или выемки, после монтажа запорного элемента в уплотнителе, по меньшей мере, частично закрывались, например, путем установки в отверстие для снятия напряжения цилиндрического стержня. Таким образом, обеспечивается такое положение, чтобы кольцеобразный уплотнитель после монтажа запорного элемента имел желательную жесткость для обеспечения уплотнения запорного элемента.
Согласно еще одному варианту выполнения запорный элемент может содержать по существу шарообразный участок, смонтированный в уплотнителе с геометрическим замыканием. В порядке альтернативы запорный элемент может быть выполнен цилиндрическим и смонтирован в уплотнителе. Согласно очередному варианту выполнения в уплотнителе в области, по меньшей мере, одного проходного отверстия предусмотрено уплотняющее средство, охватывающее круглое кольцо и соответствующее опорное кольцо. Таким образом, уплотнение между запорным элементом, уплотнительным элементом и основной частью достигается очень просто.
Кроме того, если между опорным кольцом и уплотнителем предусмотрен зазор, можно позаботиться о том, чтобы текучая среда, находящаяся под давлением, создавала силу давления между уплотнителем и основной частью, так чтобы сила, с которой уплотнитель в отдельных местах присоединения прижимается к запорному элементу, зависела от соответствующего давления.
Ниже настоящее изобретение описывается на основной части предпочтительного варианта выполнения и со ссылкой на приложенные чертежи только в качестве примера. При этом
фиг.1 изображает поперечное сечение многоходового крана;
фиг.2 - сечение по линии II-II на фиг.1 при увеличении;
фиг.3 - поперечное сечение по линии III-III на фиг.1; и
фиг.4 - разрез уплотнителя на фиг.1-3.
На фиг.1 изображен в разрезе многоходовой кран с основной частью 10, которая в представленном примере выполнения содержит в общей сложности четыре места А, В, Р и R присоединения напорной линии. При этом известным образом место Р присоединения может быть соединено с местом присоединения напорной линии, а место R присоединения - с местом присоединения сливной линии гидравлической системы. Места А и В присоединения могут соединяться с местом присоединения поршня цилиндра и местом присоединения кольцевого пространства гидроцилиндра.
Кроме того, на фиг.1 предусмотрено дополнительное место 12 присоединения для клапана ограничения давления. Поскольку в большинстве случаев применения избыточное давление может появиться только с одной стороны, эта сторона может быть тогда со стороны подсоединения клапана ограничения давления. Как показано на фиг.1, место 12 присоединения соединено с местом А присоединения.
Внутри основной части с возможностью вращения установлен запорный элемент 20, снабженный проходными каналами 16 и 18 для установления связи между местами А, В, Р и R присоединения, предусмотренными в основной части. Запорный элемент 20, по меньшей мере, местами имеющий форму шара (см. фиг.2 и фиг.3), установлен в уплотнителе 14, имеющем форму кольца (см. фиг.4), разомкнутого в одном месте.
Как показано, в частности, на фиг.4, кольцеобразный уплотнитель 14 в поперечном сечении имеет приблизительно квадратный внешний контур со скругленными углами, так что получается по существу С-образная форма сечения, а между свободными концами С выполнена прорезь 15 кольца. Кроме того, уплотнитель 14 наряду с прорезью 15 кольца имеет три дополнительных проходных отверстия 22, 24 и 26, обеспечивающих прохождение текучей среды снаружи уплотнителя во внутренний объем уплотнителя. Внутри, т.е., по своему внутреннему контуру, уплотнитель 14 снабжен сферической внутренней стенкой 28, выполненной в дополнение к шарообразному участку запорного элемента 20. Прорезь 15 кольца образована прямоугольной щелью, в то время как проходные отверстия 22, 24 и 26 образованы двухступенчатым отверстием, в котором первое отверстие большего диаметра на внешней окружности уплотнителя 14 переходит во второе отверстие меньшего диаметра, направленное внутрь уплотнителя 14.
Кроме того, на фиг.4 показано, что в обоих левых углах уплотнителя 14 предусмотрены выемки 30 и 32, которые выполнены в качестве сквозных отверстий для снятия напряжения и которые с помощью выемок 31 или 33, соответственно, соединены с внешней окружностью уплотнителя 14. Как показано на фиг.4, благодаря этим отверстиям 30 и 32 для снятия напряжения кольцеобразный, или С-образный, уплотнитель может разгибаться в месте прорези 15, причем выемки 30, 32, а также 31 и 33 обеспечивают разгибание свободных сторон уплотнителя 14, поскольку возникающие при этом напряжения материала уменьшаются.
В показанном примере выполнения уплотнитель 14 изготовлен из полиэфира - эфира кетона (PEEK). Этот материал имеет хорошие уплотняющие свойства и одновременно обеспечивает упругое разгибание и упругую отдачу свободных сторон, т.е. концов кольца уплотнителя 14, когда в них вставлен запорный элемент 20 (см. фиг.2). После монтажа запорного элемента 20 в уплотнителе 14 отверстия 30 и 32 для снятия напряжения могут закрываться с помощью цилиндрического штифта 34 (см. фиг.3), который устанавливается в отверстия 30 и 32 с плотной посадкой. Благодаря этому уплотнитель 14 обретает свою первоначальную жесткость.
Как, в частности, показано на фиг.2, запорный элемент 20 со своим шарообразным участком удерживается в уплотнителе 14 с геометрическим замыканием. На своей верхней стороне запорный элемент 20 имеет отросток 36, который может быть соединен с установочным рычагом 38 (фиг.3), так что с помощью установочного рычага 38 запорный элемент может поворачиваться вокруг своей оси Х вращения относительно уплотнителя 14, или основной части 10.
Кроме того, на фиг.1 показано, что в уплотнителе 14 в области проходных отверстий 22, 24 и 26 предусмотрено, соответственно, уплотняющее средство, охватывающее круглое кольцо 40 и соответствующее опорное кольцо 42. Как круглое кольцо 40, так и опорное кольцо 42 установлены в соответствующем отверстии с большим диаметром, причем опорное кольцо 40 выполнено в поперечном сечении Г-образным, а круглое кольцо 42 прилегает к обеим сторонам Г. В окончательно собранном виде каждое опорное кольцо 42 прилегает к основной части 10 и прижимает соответствующее кольцо 40 к уплотнителю 14, вследствие чего круглое кольцо 42 несколько сжимается. Однако вместе с тем опорное кольцо 42 рассчитано таким образом, что в этом состоянии между уплотнителем 14 и противоположной плоской стороной опорного кольца 42 образуется небольшой зазор 44 (см. фиг.2), через который текучая среда, находящаяся под давлением, может проходить от проходного отверстия до круглого кольца 40.
Со стороны основной части 10 каждое опорное кольцо 42 имеет на своей внешней окружности фаску 46, так что гидравлически эффективная поверхность опорного кольца 42 со стороны основной части 10 меньше соответствующей гидравлически эффективной поверхности на противоположной стороне опорного кольца 42, т.е. на стороне уплотнителя 14. Когда текучая среда под давлением попадает в область проходного отверстия, она может проникать через зазор 44 между уплотнителем 14 и опорным кольцом 42 и оказывать давление на круглое кольцо 40, которое затем с соответствующей силой прижимает уплотнитель 14 к запорному элементу 20. Таким образом, с увеличением давления увеличивается уплотняющее действие.
Наконец, на фиг.3 видно, что уплотнитель 14 со своей нижней стороны снабжен карманом 54, устанавливающим гидравлическую связь между прорезью кольца, или проходным отверстием 15 и отверстием 52, ведущим к месту R присоединения сливной линии.
В положении многоходового крана, изображенном на фиг.1, место Р присоединения напорной линии через проходное отверстие 24, проходной канал 16 и проходное отверстие 26 соединено с местом А присоединения. Место В присоединения через отверстие 50, проходное отверстие 22, проходной канал 18 и расположенное ниже отверстие 52 соединено со сливной линией R. При повороте запорного элемента 20 по часовой стрелке на 90° место Р присоединения напорной линии может соединяться с местом В присоединения, а место А присоединения - с местом R присоединения сливной линии. При повороте по часовой стрелке только на 45° все соединения закрываются.