ЗАПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
SHUTOFF ELEMENT

Изобретение относится к запорному элементу с корпусом и отверстием для крепления шпинделя задвижки, находящегося в зацеплении с резьбовой вставкой.
Запорная арматура для трубопроводов в большинстве случаев имеет расположенные в золотниковой коробке поперек направления потока запорные элементы, которые внутри имеют отверстие для крепления шпинделя задвижки и связаны с ним через резьбовое зацепление. При приведении в действие шпинделя задвижки запорный элемент движется в продольном направлении шпинделя из открытого положения в закрытое положение. Подобные запорные элементы имеют на окружности эластичные уплотнительные сегменты, которые в закрытом положении надавливают на внутренние поверхности трубопровода, и в связи с этим достигается перекрытие трубопровода, а также направляющие детали или насадки для перемещения запорных элементов в соответственно выполненной золотниковой камере.
Подобные запорные элементы описаны, например, в печатных изданиях EP 0171693 A2 и US 4629160. Корпус данных запорных элементов, на который наносятся уплотнительные сегменты и который имеет отверстие для крепления шпинделя задвижки, в основном изготавливается из металлического материала, например латуни или чугуна с шаровидным графитом, и в исключительных случаях из пластмассы методом литья под давлением. В противоположность этому упомянутые выше направляющие детали или насадки в основном изготавливаются из пластмассы.
Особое значение для стабильности и уплотнительного воздействия запорного элемента имеет соединение со шпинделем задвижки, которое осуществляется в основном через выполненную из твердого материала, преимущественно металла или керамики, резьбовую вставку, имеющую внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с наружной резьбой шпинделя задвижки. Документ EP 1516138 B1 показывает разные возможности соединения резьбовой вставки с запорным элементом. В частности, резьбовая вставка может быть соединена с запорным элементом через разъемное соединение и может, по меньшей мере, частично охватывать запорный элемент по причине устойчивости.
Подобное соединение посредством разъемных соединительных элементов все же оказалось невыгодным касательно срока службы соединения. В смысле повышенной жесткости и большего срока службы запорного элемента было бы предпочтительнее выполнить резьбовую вставку цельной с запорным элементом. Для этого все же было бы необходимо изготовить весь запорный элемент или, по меньшей мере, его корпус из того же материала, как и резьбовую вставку, таким образом, предпочтительно из металла или керамики. Это нежелательно по причине больших затрат. Если запорный элемент формовался бы из мягких материалов, как пластмасса, то резьба для шпинделя задвижки не имела бы необходимой прочности.
Поэтому задачей изобретения является предусмотреть запорный элемент, который, с одной стороны, может быть изготовлен с наименьшими затратами, а с другой стороны, дает возможность жесткого и долговечного соединения запорного элемента с резьбовой вставкой. Одновременно соединение запорного элемента с резьбовой вставкой должно быть компактным, чтобы сделать возможным простой монтаж приспособления. Следует по возможности избегать дополнительных соединительных элементов.
Данная задача изобретения достигается через признаки, названные в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Резьбовая вставка соединена с геометрическим замыканием с корпусом запорного элемента и, в частности, залита в него. В связи с этим достигается наименее затратное изготовление устройства. Дополнительные элементы соединения, такие как фланцы или винты, отсутствуют. Резьбовая вставка может быть изготовлена из металлического материала или из керамики, для того чтобы сделать возможным хорошее зацепление шпинделя задвижки с наружной резьбой. Одновременно корпус может быть отлит из термостойкой пластмассы по причине наименьших затрат. Благодаря этим описанным в зависимых пунктах формулы изобретения элементам жесткости и стабилизации оказывается надежное противодействие проворачиванию или развинчиванию резьбовой вставки. Расположенные по окружности направляющие детали или насадки из пластмассы могут быть отлиты непосредственно с корпусом, в связи с чем также упрощается изготовление.
В соответствии с изобретением также предусмотрено, что корпус может быть выполнен разъемным, причем резьбовая вставка вкладывается в него при сборке.
Для стабилизации резьбовой вставки в соответствии с изобретением предусмотрено, что корпус имеет седловую опору, стабилизирующую положение резьбовой вставки. Данная седловая опора может быть частью корпуса или может быть связана с ним. Резьбовая вставка имеет стабилизирующие элементы, которые фиксируют ее положение в седловой опоре. В частности, предусмотрено, что седловая опора выполнена в форме чаши, частично охватывающей окружность корпуса. В связи с этим достигается хорошая передача сил, действующих на седловую опору. В частности, предусмотрено, что ширина седловой опоры больше или равна ширине корпуса. В связи с этим, с одной стороны, улучшается соединение резьбовой вставки с корпусом, а с другой стороны, предотвращается, что прокладки, находящиеся на окружности корпуса, не могут смещаться наверх. Но также возможно выполнить седловую опору, которая будет равной корпусу или более узкой, чем корпус.
Как уже упомянуто выше, резьбовая вставка имеет разные стабилизирующие элементы, для того чтобы передать силы, действующие на резьбовую вставку, седловой опоре или корпусу запорного элемента. В соответствии с изобретением предусмотрено, что резьбовая вставка имеет, по меньшей мере, одну стабилизирующую нажимную пластину. Она должна передавать усилие нажатия от шпинделя задвижки через резьбовую вставку корпусу. Далее резьбовая вставка может иметь, по меньшей мере, одно поперечное ребро, предохраняющее резьбовую вставку от проворачивания. Подобные поперечные ребра могут быть размещены, в частности, на нажимных пластинах, например на их верней стороне и/или нижней стороне. Они должны предотвращать разрывание резьбовой вставки при прокручивании или скручивании из корпуса.
В качестве дополнительной поддержки на резьбовой вставке могут быть предусмотрены ребра по окружности, которые делают возможным прочное соединение резьбовой вставки с корпусом и, в частности, защищают резьбовую вставку от вытягивания из корпуса или вдавливания в корпус.
Другим признаком изобретения является то, что резьбовая вставка имеет отверстие, в котором находится внутренняя резьба, которая входит в зацепление с наружной резьбой шпинделя задвижки. Для установки в заданное положение при литье под давлением на внешней окружности резьбовой вставки может быть предусмотрен буртик. Подобный резьбовой буртик служит также дальнейшим средством стабилизации против вдавливания в корпус или вытягивания из корпуса.
Относительно выполнения корпуса настоящее изобретение, в частности, содержит вариант осуществления, при котором на расположенных напротив друг друга опорных поверхностях корпуса закреплены уплотнительные элементы, которые могут иметь, по меньшей мере, одно расположенное по окружности краевое утолщение. Для закрепления данных уплотнительных элементов могут быть предусмотрены упорные шайбы, которые фиксируются друг с другом при помощи крепежных приспособлений и в связи с этим закрепляют уплотнительные элементы на корпусе. Эти упорные шайбы могут быть выполнены в форме опорных листов. Уплотнительные элементы могут быть размещены непосредственно на корпусе, например наклеены, закреплены или вулканизированы.
Для этой цели, в частности, может быть предусмотрено, что корпус имеет выемки, соответствующие уплотнительным элементам или упорным шайбам для крепления этих крепежных приспособлений. Далее корпус может иметь удлинения направляющих в форме планок, пружин или подобных деталей для установки на опоры запорного элемента с фиксацией от проворачивания. Данные удлинения направляющих могут быть предусмотрены на внешней окружности корпуса и/или в области седловой опоры или в области резьбовой вставки. Эти удлинения направляющих могут комплектоваться через соответствующие выемки в золотниковой камере задвижки, в связи с чем определяется положение запорного элемента во время открытия и закрытия проточного канала.
В соответствии с изобретением, в частности, предусмотрено, что резьбовая вставка состоит из металла или керамического материала, и что корпус изготовлен из пластмассы. Упомянутые уплотнительные элементы могут состоять из эластомеров, пластмассы или материалов, устойчивых к высоким температурам и/или агрессивной среде.
Дальнейшие признаки в соответствии с изобретением могут быть взяты из зависимых подпунктов формулы изобретения, нижеследующего описания или чертежей.
Ниже при помощи фигур 1-6 описывается не ограничивающий пример выполнения приспособления в соответствии с изобретением.
При этом показано:
Фиг.1 показывает поперечный разрез запорной арматуры с запорным элементом в соответствии с изобретением;
Фиг.2 показывает трехмерное изображение корпуса и резьбовой вставки запорного элемента в соответствии с изобретением;
Фиг.3 показывает трехмерное изображение предложенной в изобретении резьбовой вставки;
Фиг.4 показывает частичный поперечный разрез предложенного в изобретении запорного элемента из фиг.1 вдоль линии сечения IV-IV из фиг.6;
Фиг.5 показывает поперечный разрез предложенного в изобретении запорного элемента из фиг.2 вдоль линии сечения V-V из фиг.4;
а также фигура 6 показывает поперечный разрез предложенного в изобретении запорного элемента из фиг.1 вдоль линии сечения VI-VI из фиг.4.
Фиг.1 показывает поперечный разрез запорной арматуры 2 с предложенным в изобретении запорным элементом 1 в закрытом положении. Запорная арматура 2 включает проточный канал 27, золотниковую камеру 28 и выступ 29 корпуса. Шпиндель 7 задвижки расположен в выступе 29 корпуса при помощи опоры 32 шпинделя и соединен поворотным соединением с предложенным в изобретении запорным элементом 1. Для этого шпиндель задвижки имеет наружную резьбу 10, а запорный элемент 1 имеет резьбовую вставку 8, которая имеет внутреннюю резьбу 9. При приведении в действие шпинделя 7 задвижки запорный элемент 1 движется вдоль продольной оси 30, причем запорный элемент 1 принимает шпиндель 7 задвижки в отверстии 6. Запорный элемент 1 включает корпус 5, на опорных поверхностях которого расположены уплотнительные элементы 4, которые при помощи опорных листов 14 закреплены на корпусе 5. Далее запорная арматура 2 включает концевые фланцы 31 для крепления подводящего и отводящего трубопровода, причем другие формы выполнения изобретения могут также иметь другие формы соединения.
Предложенный в изобретении запорный элемент 1 не ограничен в применении в показанной запорной арматуре, а может быть также использован в сконструированной по-другому запорной арматуре, которая приводится в действие шпинделем задвижки.
Фигура 2 показывает трехмерное изображение корпуса 5 и резьбовой вставки 8 запорного элемента 1. Корпус 5 имеет отверстие 6 для крепления шпинделя задвижки 7. В данном отверстии находится резьбовая вставка 8, которая имеет внутреннюю резьбу 9. В изображенном состоянии корпус 5 практически неразъемно соединен с резьбовой вставкой 8. Это достигается при изготовлении через введение состоящей из металлического материала или керамики резьбовой вставки в литьевую пресс-форму корпуса 5, состоящей из пластмассы. Резьбовая вставка 8 может быть отделена от корпуса только при разрушении корпуса.
Корпус 5 имеет удлинения 16 направляющих, которые для стабилизации запорного элемента входят в контакт с направляющим пазом золотниковой камеры 28.
Особое значение для предложенной в изобретении функции устройства имеет конструкция седловой опоры 17, которая является деталью корпуса 5. Резьбовая вставка 8 подвержена сильной нагрузке при приведении в действие шпинделя задвижки, так как должно быть использовано значительное усилие нажатия для того, чтобы надежно уплотнить проточный канал 27. В соответствии с изобретением предусмотрено соединение с геометрическим замыканием резьбовой вставки 8 с корпусом 5, причем данное соединение, в частности, происходит при литье под давлением корпуса 5. На основании названной сильной нагрузки резьбовой вставки 8 может все же случиться, что резьбовая вставка 8, несмотря на соединение с геометрическим замыканием, отвинтится от корпуса 5 или скрутится в зоне отверстия 6. По этой причине в соответствии с изобретением предусмотрено, что корпус 5 имеет в зоне резьбовой вставки 8 седловую опору 17, стабилизирующую положение резьбовой вставки 8. Данная седловая опора 17 может быть выполнена в форме чаши, частично охватывающей окружность основного корпуса 5. Благодаря данной седловой опоре 17 возможно зафиксировать резьбовую вставку 8 посредством дополнительных удлиненных стабилизирующих элементов 25 на корпусе 5.
Стабилизирующие элементы 25 детально изображены на фигуре 3. Фигура 3 показывает трехмерное изображение резьбовой вставки 8. Данная вставка имеет отверстие 24 с находящейся в нем внутренней резьбой 9. Для стабилизации резьбы резьбовая вставка 8 имеет на внешней окружности буртик 21. Несколько стабилизирующих элементов 25 служат для фиксации резьбовой вставки 8 в седловой опоре 17 корпуса 5. Ребра 12 по окружности должны, в частности, предотвращать вытягивание резьбовой вставки 8 из корпуса 5 в направлении продольной оси 30 или вдавливание резьбовой вставки 8 в корпус 5. Кроме того, предусмотрена нажимная пластина 11 для того, чтобы достичь однородного распределения нажимного усилия на запорный элемент 1, выполняемого через приведение в действие шпинделя 7 задвижки. Нажимная пластина 11 также противодействует проворачиванию резьбовой вставки 8 в седловой опоре 17. Для этой цели дополнительно на нажимной пластине 11 предусмотрены выступающие поперечные ребра 22.
Благодаря комбинации этих разных стабилизирующих элементов и обширному покрытию резьбовой вставки при помощи седловой опоры 17 достигается герметичное соединение резьбовой вставки 8 с корпусом 5, как это было бы возможно при цельной форме выполнения корпуса 5 с резьбовой вставкой 8.
Фигуры 4-6 показывают разные поперечные разрезы предложенного в изобретении запорного элемента из фигуры 1. Запорный элемент 1 включает корпус 5, резьбовую вставку 8, уплотнительные элементы 4 и опорные листы 14. Корпус 5 образует в зоне резьбовой вставки 8 седловую опору 17. Данная седловая опора 17 имеет форму чаши, частично охватывающей окружность корпуса 5. В частности, седловая опора имеет ширину 18, которая больше, чем ширина 19 корпуса 5, как показано на фигуре 5. Резьбовая вставка 8 включает буртик 21 для стабилизации внутренней резьбы 9. Кроме того, на фигуре изображены ребра 12 по окружности и нажимная пластина 11 резьбовой вставки 8. Корпус 5 формирует на окружности удлинения 16 направляющих, которые служат для направления запорного элемента 1 в золотниковой камере 28. Для уплотнения проточного канала 27 запорный элемент 1 имеет уплотняющие элементы 4, которые установлены на противоположных опорных поверхностях 3 корпуса 5. Данные уплотнительные элементы 4 закрепляются в настоящем примере выполнения при помощи опорных листов 14 на корпусе 5. Для этой цели предусмотрены крепежные приспособления 26. Кроме того, корпус 5 имеет ребра жесткости 13, которые также делают возможным фиксирование уплотнительных элементов 4. Уплотнительные элементы 4 имеют на внешней окружности краевое утолщение 23, которое служит для улучшения уплотнительных свойств запорного элемента.
Фигура 6 показывает разрез запорного элемента 1 вдоль линии VI-VI на фигуре 4. При этом показаны крепежные приспособления 26. Они в данной форме выполнения образованы заклепками 15, которые проходят через соответствующие отверстия 20 в корпусе 5, уплотнительные элементы 4 и опорные листы 14. Через спрессовывание заклепок 15 фиксируется положение уплотнительных элементов 4 на корпусе 5. Большое количество ребер 33 жесткости, которые контактируют в соответствующих выемках с уплотнительными элементами 4, также служит для фиксации уплотнительных элементов 4.
Предложенный в изобретении запорный элемент, само собой разумеется, не ограничивается показанной формой исполнения. В частности, частью изобретения также являются запорные элементы, у которых резьбовая вставка 8 и корпус 5 выполнены цельными.
Перечень позиций на чертеже
1 Запорный элемент
2 Запорная арматура
3 Опорные поверхности
4 Уплотнительные элементы
5 Корпус
6 Отверстие
7 Шпиндель задвижки
8 Резьбовая вставка
9 Внутренняя резьба
10 Наружная резьба
11 Нажимная плита
12 Ребра по окружности
13 Ребра жесткости
14 Опорный лист
15 Заклепки
16 Удлинения направляющих
17 Седловая опора
18 Ширина седловой опоры
19 Ширина корпуса
20 Выемки для крепления опорных листов
21 Буртик резьбы
22 Поперечные ребра
23 Краевое утолщение
24 Отверстие резьбовой вставки
25 Стабилизирующие элементы
26 Крепежные приспособления
27 Проточный канал
28 Золотниковая камера
29 Выступ корпуса
30 Продольная ось
31 Концевой фланец
32 Опора шпинделя