УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА, ИМЕЮЩАЯ СКВОЗНУЮ ПОЛОСТЬ С ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ УМЕНЬШАЮЩЕГОСЯ РАЗМЕРА, СОПЛО, КОТОРОЕ МОЖЕТ БЫТЬ СОЕДИНЕНО С УКАЗАННОЙ ПРОКЛАДКОЙ, И РАСПЫЛЯЮЩИЙ КОНЕЦ, СОДЕРЖАЩИЙ УКАЗАННОЕ СОПЛО, СОЕДИНЕННОЕ С УКАЗАННОЙ ПРОКЛАДКОЙ
SEALING GASKET HAVING A THROUGH CAVITY WITH A DECREASING SIZE CROSS SECTION, A NOZZLE WHICH CAN BE CONNECTED TO THE ABOVE GASKET, AND AN ATOMISING END COMPRISING SAID NOZZLE CONNECTED TO SAID GASKET

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к технической области, касающейся уплотнительных устройств, например, устройств, предназначенных для размещения между двумя поверхностями, чтобы предотвратить утечку текучей среды между ними. Точнее, настоящее изобретение относится к уплотнительной прокладке, содержащей сквозное отверстие, ограниченное по меньшей мере одной упруго деформируемой стенкой.
Здесь и далее в настоящем описании термин «уплотнительная прокладка» означает устройство, которое можно использовать для взаимного соединения двух элементов, пересекаемых текучей средой, так, чтобы обеспечить возможность протекания последней от одного элемента к другому без выхода за пределы зоны соединения. Уплотнительные прокладки, как правило, помещают между указанными элементами в зоне их стыковки. Элементы, пересекаемые текучей средой и взаимосоединяемые путем помещения между ними прокладки, могут быть двумя трубами, такими как, например, распылительное сопло и ниппель, посредством которого сопло взаимодействует с трубой для подачи распыляемой текучей среды.
Настоящее изобретение также относится к соплу, предпочтительно распылительного типа, которое может быть соединено с прокладкой, составляющей предмет настоящего изобретения.
Наконец, настоящее изобретение относится к распыляющему концу, содержащему упомянутое сопло, соединенное с упомянутой прокладкой. Здесь и далее в настоящем описании термин «распыляющий конец» означает компонент распылителя (такого как, например, туманообразователь), содержащего сопло и элемент для его присоединения к трубе для подачи текучей среды. Указанный соединительный элемент может предпочтительно содержать ниппель, присоединенный к подающей трубе, и шаровой шарнир, присоединенный к соплу и выполненный с возможностью вращения в седле, выполненном в ниппеле.
Уровень техники
Уплотнительные прокладки, как правило, представляют собой кольцеобразные устройства, выполненные из эластомерного материала. Наиболее известными уплотнительными прокладками являются, так называемые, уплотнительные кольца, т. е. кольцевые прокладки, имеющие круговое поперечное сечение. Поперечное сечение уплотнительной прокладки может быть квадратным, прямоугольным или C-образным, а не круговым.
Например, уплотнительные прокладки применяют в случае, когда необходимо соединить выходное отверстие первой трубы с входным отверстием второй трубы так, чтобы текучая среда не выходила из труб в месте стыка. В частности, вторая труба может соответствовать распылительному соплу, а первая труба может соответствовать ниппелю, соединенному с трубой для подачи текучей среды.
Если трубы имеют одинаковое поперечное сечение в упомянутых отверстиях, два отверстия могут быть состыкованы путем помещения уплотнительной прокладки между ними для взаимосоединения труб. После образования стыка прокладку зажимают между двумя трубами в осевом направлении (т. е. в направлении, ортогональном плоскости, в которой лежало бы кольцо, если схематически представить его в виде окружности).
Если внутренний диаметр первой трубы в выходном отверстии больше, чем внешний диаметр второй трубы во входном отверстии, то концевой отрезок второй трубы может быть вставлен в концевой отрезок первой трубы путем расположения уплотнительной прокладки между указанными концевыми отрезками для соединения труб. После образования стыка прокладку зажимают между двумя трубами в радиальном направлении.
2
В обоих случаях герметичность в месте стыка зависит от силы сжатия прокладки между двумя трубами. Чем больше указанное сжатие, тем меньше вероятность возникновения утечки текучей среды в месте стыка. Однако эластомерные кольца трудно сжимать в осевом или радиальном направлении, так, что для получения сжатия величиной несколько десятых мм в поперечном сечении уплотнительного кольца могла бы потребоваться очень сильная затяжка. Если трубы сделаны из полимерного материала, это означает, что сила такой затяжки могла бы деформировать трубы в месте стыка, тем самым, создавая негативный эффект, снижающий герметичность стыка. Кроме того, если эластомерное кольцо применяется для герметичного присоединения распылительного сопла к ниппелю, причем оба выполнены из стали, допуски на соединение могут иметь такие значения, которые не обеспечивают оптимальную герметичность уплотнения. В этом случае также может быть необходимо еще сильнее зажать прокладку между двумя трубами, чтобы избежать утечек среды. Как упоминалось выше, увеличенная затяжка не всегда может быть достигнута вследствие сопротивления сжатию эластомерного кольца. Аналогичным образом, когда сопло и ниппель изготовлены из полимерного материала, герметичность прокладки может быть по существу неопределенной, требуя увеличенной затяжки.
При этом, как уже упоминалось, даже если бы она могла быть достигнута, увеличенная затяжка могла бы привести к деформации труб, которая дополнительно снизила бы герметичность прокладки в месте стыка. В этих случаях в настоящее время необходимо применять вторую прокладку, которая компенсирует потерю герметичности на уже существующей прокладке.
Цели изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение вышеназванных недостатков путем предложения прокладки, которая, по сравнению с существующими прокладками, способна обеспечивать улучшенную герметичность при равной затяжке прокладки между двумя взаимосоединяемыми элементами.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к уплотнительной прокладке, содержащей сквозную полость, ограниченную по меньшей мере одной, предпочтительно - упруго деформируемой, стенкой, в которой, в соответствии с настоящим изобретением, поперечное сечение сквозной полости имеет размер, уменьшающийся от входного отверстия полости к ее выходному отверстию. В данном случае сквозная полость прокладки представляет собой полость, через которую течет текучая среда при прохождении от первой трубы ко второй трубе, взаимно соединенных с размещением между ними прокладки. Например, вторая труба соответствует распылительному соплу, а первая труба соответствует ниппелю, соединенному с подающей трубой сопла.
«Входное отверстие» сквозной полости означает поперечное сечение сквозной полости, в котором текучая среда проникает в прокладку.
«Выходное отверстие» сквозной полости означает поперечное сечение сквозной полости, в котором текучая среда выходит из прокладки после пересечения последней.
Прокладку, составляющую предмет настоящего изобретения, устанавливают так, чтобы ограничивающая стенка сквозной полости была зажата между двумя трубами в указанном входном отверстии и предпочтительно, по меньшей мере частично, проходила через вторую трубу в выходном отверстии.
В отличие от того, что происходит при использовании прокладок, относящихся к уровню техники, при установке прокладки, составляющей предмет настоящего изобретения, в месте стыка, необходимо учитывать направление, в котором текучая среда протекает в указанном месте стыка. В частности, прокладка должна быть установлена так, чтобы при пересечении прокладки текучей средой последняя текла от входного отверстия к выходному отверстию. Преимущество состоит в том, что, благодаря уменьшающемуся размеру поперечного сечения сквозной полости, при пересечении текучей средой прокладки она деформирует ограничивающую стенку сквозной полости в радиальном направлении, прижимая ее к внутренней стенке второй трубы. Это предотвращает достижение текучей средой зоны, в которой вторая труба прижимается к указанной ограничивающей стенке во входном отверстии. Иными словами, давление, оказываемое текучей средой при пересечении прокладки, придавливает последнюю ко входному отверстию второй трубы, тем самым, обеспечивая герметичность. Таким образом, сжатие, которому подвергается прокладка, составляющая предмет изобретения, меньше, чем у прокладок, относящихся к к уровню техники.
Кроме того, благодаря своей особой форме, прокладка, составляющая предмет настоящего изобретения, при равном усилии является более деформируемой как в осевом, так и в радиальном направлении по сравнению с существующими эластомерными кольцевыми прокладками. Это упрощает монтаж прокладки, составляющей предмет изобретения, по сравнению с известными прокладками.
Другие инновационные признаки настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно одному аспекту изобретения входное и выходное отверстия сквозной полости являются круговыми.
Согласно другому аспекту изобретения ограничивающая стенка сквозной полости, по меньшей мере частично, имеет почти такую же форму, как у усеченного конуса.
Согласно другому аспекту изобретения ограничивающая стенка сквозной полости расширяется в радиальном направлении во входном отверстии, образуя кольцо, ограничивающее входное отверстие. Указанное кольцо обозначается ниже в настоящем описании термином «фланец».
Преимущество состоит в том, что прокладку, составляющую предмет изобретения, помещают между двумя трубами в указанном фланце при ее установке в месте их стыка.
Согласно другому аспекту изобретения фланец проходит в осевом направлении к выходному отверстию, образуя отбортованную кромку, которая ограничивает в радиальном направлении прокладку, составляющую предмет изобретения.
Согласно другому аспекту изобретения указанная кромка является почти цилиндрической или, по меньшей мере частично, сферической.
Изобретение также относится к соплу, предпочтительно - распыляющего типа, содержащему входное отверстие, присоединяемое к упомянутой прокладке, причем, согласно изобретению, сопло по меньшей мере частично расширяется от его указанного входного отверстия к указанному выходному отверстию.
Преимущество состоит в том, что, поскольку соплу у входного отверстия придана форма, аналогичная сквозной полости прокладки, составляющей предмет изобретения, плотность прилегания ограничивающей стенки сквозной полости прокладки к внутренней стенке сопла при прохождении текучей среды через прокладку в сопло выше, чем получаемая с помощью нерасширяющейся стенки сопла. Повышенная плотность прилегания приводит к лучшей герметичности прокладки (которая обеспечивается давлением, оказываемым текучей средой при пересечении прокладки).
Изобретение дополнительно относится к распыляющему концу, содержащему указанное сопло, предпочтительно - распыляющего типа, соединенное с прокладкой, составляющей предмет настоящего изобретения, у ее входного отверстия.
Краткое описание чертежей
Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания варианта его осуществления и из прилагаемых чертежей, приведенных просто в качестве неограничивающего примера, где
на фиг. 1 показано схематическое прямое сечение уплотнительной прокладки в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 показан вид сверху прокладки, представленной на фиг. 1;
на фиг. 3 показано схематическое прямое сечение первого распыляющего конца, содержащего распылительное сопло, соединенное с ниппелем при помощи прокладки, представленной на фиг. 1;
на фиг. 4 показано схематическое прямое сечение второго распыляющего конца, содержащего распылительное сопло, соединенное с ниппелем посредством шарового шарнира и варианта прокладки, представленной на фиг. 1;
на фиг. 5 показано схематическое прямое сечение варианта распыляющего конца, представленного на фиг. 4.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
В оставшейся части настоящего описания чертеж может также быть показан со ссылкой на элементы, не указанные явно на этом чертеже, но указанные на других чертежах. Масштаб и пропорции различных изображенных элементов не обязательно соответствуют фактическим.
На фиг. 1 и 2 показана уплотнительная прокладка 1, имеющая почти кольцевую форму и содержащая сквозную полость 2, пересекающую прокладку 1 в осевом направлении (т. е. в направлении, ортогональном плоскости, в которой прокладка 1 лежала бы, если бы была схематически показана в виде окружности, т.е. ортогональна плоскости на фиг. 2). Полость 2 ограничена, в качестве примера, единственной стенкой 3, имеющей такую форму, чтобы полость 2 имела поперечное сечение, размер которого уменьшается от входного отверстия 4 (верхнее отверстие на фиг. 1) к выходному отверстию 5 (нижнее отверстие на фиг. 1) полости 2. Более предпочтительно, стенке 3 придана такая форма, чтобы отверстия 4 и 5 были круговыми, коаксиальными и взаимно параллельными. Еще более предпочтительно, чтобы стенке 3 была придана такая же форма, как у прямого усеченного конуса в промежутке между отверстиями 4 и 5. В частности, прокладка 1 симметрична относительно продольной оси X-X симметрии указанного прямого усеченного конуса.
Отношение диаметра D1 выходного отверстия 5 к диаметру D2 входного отверстия 4 предпочтительно больше, чем 0,0111. Отношение расстояния H1 между отверстиями 4 и 5 к диаметру D1 предпочтительно больше, чем 0,125.
Как можно видеть на фиг. 1, стенка 3 радиально расширяется в месте отверстия 4, образуя фланец 6, которому предпочтительно придана форма кругового обода, ограничивающего отверстие 4. Фланец 6 проходит в осевом направлении к отверстию 5, образуя предпочтительно цилиндрическую кромку 7, которая ограничивает прокладку 1 в радиальном направлении. Отношение высоты H2 кромки 7 (измеряемой в осевом направлении) к расстоянию H1 между отверстиями 4 и 5 предпочтительно больше, чем 0,03.
Прокладка 1 предпочтительно выполнена из эластомерного материала таким образом, чтобы быть упруго деформируемой как в осевом, так и в радиальном направлении.
В альтернативном варианте осуществления прокладки 1 (не показанном на чертежах) в промежутке между входным и выходным отверстием полости, ограничивающей стенке сквозной полости придана форма сферического сегмента с двумя основаниями с вогнутой поверхностью, обращенной к выходному отверстию.
На фиг. 3 показан распыляющий конец 15, содержащий сопло 16, в качестве примера, «распыляющего» типа, герметично присоединенное к ниппелю 17, при этом между ними помещена прокладка 1. Конкретно, сопло 16 и ниппель 17 сообщаются друг с другом посредством полости 2 прокладки 1. В качестве примера, сопло 16 и ниппель 17 имеют круговое поперечное сечение и могут пересекаться текучей средой так, чтобы последняя, в процессе движения, выходила из ниппеля 17 и поступала в сопло 16. Направление движения текучей среды показано стрелкой на фиг. 3.
Соплу 16 придана такая форма, чтобы оно по меньшей мере частично расширялось от входного отверстия 20 (в котором сопло 16 присоединено к ниппелю 17) к его выходному отверстию (не показанному на чертеже).
Прокладка 1 зажата между отверстием 20 сопла 16 и ниппелем 17 у кромки 7 и крайней снаружи части фланца 6. Прокладка 1 расположена так, что входное отверстие 4 обращено к ниппелю 17, а выходное отверстие 5 обращено к соплу 16. Стенка 3 предпочтительно прилегает к месту расширения сопла 16. Протекая из ниппеля 17 в сопло 16 текучая среда пересекает прокладку 1, поступая в отверстие 4, протекая через полость 2 и выходя из отверстия 5. Благодаря уменьшению размера поперечного сечения полости 2 от отверстия 4 к отверстию 5, при пересечении текучей средой прокладки 1 стенка 3 последней деформируется в радиальном направлении за счет прижатия к внутренней стенке сопла 16. Конкретно, при прохождении текучей среды, фланцевый участок, который не зажат между соплом 16 и ниппелем 17, и участок стенки 3 между отверстиями 4 и 5, опираются на внутреннюю стенку сопла 16 в месте расширения. Это предотвращает достижение текучей средой зоны, в которой отверстие 20 сопла 16 прижимается к кромке 7 прокладки 1, тем самым, придавая последней лучшую герметичность по сравнению с существующими прокладками.
Преимущество состоит в том, что оператору, который должен ввести прокладку 1 в ниппель 17, легче обращаться с ней по сравнению с уплотнительным кольцом равного внешнего диаметра. Кроме того, прокладка 1 является более деформируемой как в осевом, так и в радиальном направлении при равном усилии. Что касается сопел и соответствующих ниппелей, выполненных из полимерного материала (подходящего, например, для использования при относительных давлениях, не превышающих 10 бар), это позволяет компенсировать любые погрешности допусков на соединение без необходимости увеличивать затяжку прокладки между соплом и соответствующим ниппелем.
На фиг. 4 показан распыляющий конец 25, содержащий сопло 26, в качестве примера, «распыляющего» типа, герметично присоединенное к ниппелю 40, при этом между ними помещена прокладка 28, образующая вариант прокладки 1, раскрытой выше. Конец 25 дополнительно содержит частично сферический компонент 27, пересекаемый в середине трубой 30, в которой частично помещается сопло 26, соединенное как единое целое с компонентом 27. Ниппель 40 содержит седло 41, почти полусферическое, в котором компонент 27 по меньшей мере частично помещен с возможностью вращения, так, чтобы образовать шаровой шарнир, соединяющий сопло 26 с ниппелем 40. Последний содержит трубу 42, при помощи которой сопло 26 сообщается с трубой для подачи текучей среды (не показана на чертеже). В качестве примера, ниппель 26 и труба 30 имеют круговое поперечное сечение. Сопла, соединенные с ниппелями при помощи шаровых шарниров, по существу известны. Поэтому дополнительные сведения не приводятся.
Прокладка 28 отличается от прокладки 1 тем, что кромка 7 является почти сферической, а не цилиндрической. Прокладка 28 соединена как единое целое с компонентом 27 в седле 43, выполненном во входном отверстии 31 компонента 27 (расположено сверху на фиг. 5). Точнее, прокладка 28 помещена в седле 43 на кромке 7, так что отверстие 4 (прокладки 28) расположено в отверстии 31 (компонента 27). Прокладка 28 также расположена таким образом, что стенка 3 проходит через трубу 30, так, чтобы отверстие 5 находилось внутри последней.
Как видно из фиг. 3, кромка 7 предпочтительно имеет такой же радиус кривизны, как компонент 27. Кроме того, прокладка 28 предпочтительно соединена с компонентом 27 так, чтобы обеспечить непрерывность между внешней поверхностью последнего и внешней поверхностью кромки 7. На указанных внешних поверхностях компонент 27 и прокладка 28 находятся в контакте со стенкой ниппеля 40, которая ограничивает седло 41.
Прокладка 28 отличается от прокладки 1 также тем, что на стороне, обращенной к стенке 3, у кромки 7 имеется выступ 44, выдающийся в радиальном направлении. Выступ 44 предпочтительно кольцевой, и еще более предпочтительно, расположен параллельно фланцу 6. Выступ 44 расположен в выемке 45, выполненной в седле 43. Это обеспечивает осевое и поперечное соединение между прокладкой 28 и сферическим компонентом 27.
Аналогично соплу 16 конца 15, сопло 26 по меньшей мере частично расширяется от входного отверстия 32 (размещенного в трубе 30) к его выходному отверстию (не показанному на чертеже). Сопло 26 предпочтительно размещают в трубе 30 так, чтобы стенка 3 прокладки 28 находилась в контакте с внутренней стенкой сопла 26 в месте расширения.
Конец 25 может пересекать текучая среда так, что при достижении последней седла 41, выходящего из трубы 42, она пересекает прокладку 28, таким образом, поступая в отверстие 4, протекая через полость 2 и выходя из отверстия 5 так, чтобы поступить в сопло 26. Благодаря уменьшению размера поперечного сечения полости 2 от отверстия 4 к отверстию 5, при пересечении текучей средой прокладки 28, она прижимает стенку 3 к внутренней стенке сопла 26 в месте расширения. Это предотвращает достижение текучей средой зоны, в которой отверстие 31 сопла 27 прижимается к фланцу 6 и кромке 7 прокладки 28, тем самым, придавая последней лучшую герметичность по сравнению с существующими прокладками.
Преимущество заключается в том, что, в дополнение к функционированию в качестве уплотнительной прокладки, прокладка 28, при помощи стенки 3 между ниппелем 40 и соплом 26, действует в качестве уплотнительной прокладки между ниппелем 40 и компонентом 27 при помощи фланца 6 и кромки 7, независимо от ориентации сопла 26 относительно ниппеля 40. Таким образом, имеется единственная прокладка, при помощи которой предотвращается выход текучей среды, проходящей по трубе 42, из конца 25, за исключением выхода через сопло 26, что поддерживает герметичность обоих соединений.
На фиг. 5 показан распыляющий конец 50, отличающийся от распыляющего конца 25 тем, что сопло 26 соединено с компонентом 27 так, чтобы слегка сжимать в осевом направлении прокладку 28 у стенки 3. Благодаря указанному сжатию герметичность между ниппелем 40 и соплом 26 улучшается.
В качестве примера, соединение между соплом 26 и компонентом 27 относится к известному типу и раскрыто в итальянском патенте № 1356297 (поданным под номером MI2004A000541), право на который передано тому же заявителю. Указанное соединение обусловливает перемещение сопла 26 в компоненте 27. Благодаря указанному перемещению сопло 26 сдвигается ближе к ниппелю 40. Предпочтительно, чтобы указанное перемещение приводило к осевому сжатию прокладки 28. Исходя из описания, предназначенного для предпочтительного варианта осуществления, очевидно, что специалистами в данной области техники могут быть внесены некоторые изменения без отступления от объема настоящего изобретения, определяемого нижеследующей формулой изобретения.