PL182862B1

PL182862B1 - Zawór do kontrolowania przepływu płynu

Info

Publication number: PL182862B1
Application number: PL96324611A
Authority: PL
Inventors: Ronald E. Grandage
Original assignee: Market Linc Holdings Ltd
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 2002-03-29
Also published as: HUP9901327A3; GB9614627D0; KR19990028945A; CZ8098A3; GB2303429A; DK0836689T3; PL324611A1; ATE278133T1; JPH11513103A; DE69633509T2; AU6463196A; AU722768B2; DE69633509D1; EP0836689A1; WO1997003310A1; CA2226569C; ES2229280T3; PT836689E; KR100476405B1; CA2226569A1

Abstract

1 . ZAWÓR DO KONTROLOWANIA PRZEPLYWU PLYNU WZDLUZ POLACZONEGO Z NIM ODCINKA RURO- WEGO, KTÓRY TO ZAWÓR MA ZASUWE ZAWIERAJACA OBSZAR USZCZELNIENIA CZOLOWEGO DO USZCZELNIE- NIA CZOLOWEGO POMIEDZY ZASUWA A ODCINKIEM RUROWYM, PRZY CZYM OBSZAR USZCZELNIENIA CZO- LOWEGO MA GÓRNE OBSZARY USZCZELNIAJACE, PIERWSZY I DRUGI, NACHYLONE W STOSUNKU DO PIONU ORAZ DOLNY OBSZAR USZCZELNIAJACY, KTÓRY JEST ZAKRZYWIONY WOKÓL PIERWSZEJ OSI PRZECHO- DZACEJ POPRZECZNIE DO OSI ODCINKA RUROWEGO, ZNAMIENNY TYM, ZE TEN DOLNY OBSZAR USZCZEL- NIAJACY JEST RÓWNIEZ ZAKRZYWIONY WOKÓL DRUGIEJ OSI PRZECHODZACEJ RÓWNOLEGLE DO OSI ODCINKA RUROWEGO (6), A GÓRNE OBSZARY USZCZELNIAJACE (146, 148) SA Z DOLNYM OBSZAREM USZCZELNIAJA- CYM ZA POSREDNICTWEM ZAKRZYWIONYCH PLASZ- CZYZN (RQ, ST), PIERWSZEJ I DRUGIEJ, Z KTÓRYCH KAZDA PRZECINA ODPOWIEDNIA PLASZCZYZNE STOZ- KOWA MAJACA OS KRZYWIZNY (IJ) NACHYLONA W STOSUNKU DO POZIOMU I PRZEBIEGAJACA POPRZECZ- NIE DO OSI ODCINKA RUROWEGO (6). FIG. 6. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór do kontrolowania przepływu płynu wzdłuż połączonego z nim odcinka rurowego, a szczególnie, aczkolwiek nie wyłącznie, zawór typu określanego jako „zawór zasuwowy z miękkimi powierzchniami czołowymi”.

Znane są powszechnie zawory zasuwowe z miękkimi powierzchniami czołowymi, które to zawory często stosuje się w celu kontrolowania przepływu wody w rurach.

Taki znany zawór ma korpus, który obejmuje odcinek rurowy i obudowę. Korpus jest tak ukształtowany, że współpracuje z zespołem zaworu zawierającym zamontowany obrotowo trzpień zaworu z zamontowaną na nim nakrętką i zasuwą Trzpień zaworu jest obracany za pomocą pokrętła w celu przemieszczenia zasuwy w prowadnicach przewidzianych w odcinku rurowym, w kierunku do i od wnętrza tego odcinka rurowego w celu zablokowania lub umożliwienia przepływu cieczy przez rurę. Zasuwa ma kształt ogólnie klinowy i zawiera łukowate obszary uszczelniające na przeciwległych powierzchniach tego zamknięcia, zwróconych w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu. Obszary uszczelniające są usytuowane tak, by współpracowały uszczelniająco odpowiednio z czołami odcinka rurowego zwróconymi w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu. Zasuwa zawiera również uszczelnienie czołowe, które rozciąga się poprzez przeciwległy względem nakrętki koniec zasuwy. Uszczelnienie czołowe jest tak usytuowane, aby szczelnie współpracowało ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi oraz skierowaną promieniowo do wewnątrz częścią, odcinka rurowego. Ramiona zasuwy znajdują, się pomiędzy obszarami uszczelniającymi i uszczelnieniem czołowym, przy czym te

182 862 ramiona tworzą względnie strome przejście pomiędzy obszarami i uszczelnieniem czołowym. Ramiona te zwiększają złożoność procesu wytwarzania zasuwy, które powinno być dokładnie dopasowane do odcinka rurowego. Obszary uszczelniające oraz uszczelnienie czołowe są wykonane ze sprężystej gumy syntetycznej. Obszary uszczelniające rozciągają się po łuku wyznaczonym kątem około 200° i zajmują około 60% uszczelniającej powierzchni obwodowej zamknięcia, której resztę tworzy uszczelnienie czołowe. Gdy zawór jest całkowicie otwarty, zasuwa znajduje się wewnątrz obudowy korpusu. Aby zamknąć zawór wykorzystuje się pokrętło w celu stopniowego wprowadzenia zasuwy do odcinka rurowego. Podczas tego etapu ruchu zasuwy, gdy łukowate obszary uszczelniające stykają się z odpowiednimi powierzchniami uszczelniającymi odcinka rurowego położonymi od strony dopływu i od strony wypływu, obciążenie wskutek ciśnienia cieczy od strony dopływu jest silnie skoncentrowane na powierzchni czołowej odcinka rurowego od strony wypływu w punkcie ogólnie przeciwległym ramionom zasuwy. Dzieje się tak dlatego, że części zasuwy poniżej ramion nie są podparte w kierunku osi rury i dzięki temu działają jak wysięgnik. Siła wynikająca z takiego działania wysięgnikowego równoważy dużą część parcia cieczy oddziaływującą na zasuwę powyżej ramion. Zatem siła uszczelniająca pomiędzy zasuwą a odcinkiem rurowym jest znacznie i niekorzystnie zmniejszona w obszarze w pobliżu nakrętki, a zwiększona w obszarze w pobliżu ramion. Parcie w wyniku ciśnienia od strony dopływu uszczelnia obszar boczny, dociskając go do powierzchni odcinka rurowego od strony wypływu, jednak uszczelnienie czołowe nie jest dociskane wskutek działania tej siły. W konsekwencji musi się przyłożyć siłę poprzez trzpień zaworu w celu dociśnięcia uszczelnienia czołowego do odcinka rurowego oraz, z uwagi na względnie dużą powierzchnię uszczelnienia czołowego, konieczne jest przyłożenie stosunkowo dużej siły by uzyskać całkowite zamknięcie zaworu, zwłaszcza w przypadku dużych zaworów. Gdy zawór jest całkowicie zamknięty, odpowiednie obszary uszczelniające działają z siłami uszczelniającymi w kierunku na zewnątrz, które to siły mają składowe równoległe do kierunku osi trzpienia i równoległe do kierunku osi odcinka rurowego.

Uszczelnienie czołowe oddziałuje z wynikowymi siłami uszczelniającymi, które to siły mają składowe równoległe i prostopadłe do osi trzpienia zaworu. Tak więc zasuwa jest tak skonstruowana, że uszczelnia w trzech kierunkach, co wymaga względnie długiego uszczelnienia czołowego, znajdującego się pod niekorzystnym wpływem opisanego działania wysięgnikowego.

Celem niniejszego wynalazku było rozwiązanie opisanych powyżej problemów występujących w znanych zaworach.

Wynalazek dostarcza zaworu do kontrolowania przepływu płynu wzdłuż połączonego z nim odcinka rurowego, który to zawór ma zasuwę zawierającą obszar uszczelnienia czołowego do uszczelnienia czołowego pomiędzy zasuwą a odcinkiem rurowym, przy czym obszar uszczelnienia czołowego ma górne obszary uszczelniające, pierwszy i drugi, nachylone w stosunku do pionu oraz dolny obszar uszczelniający, który jest zakrzywiony wokół pierwszej osi przechodzącej poprzecznie do osi odcinka rurowego, charakteryzującego się tym, że ten dolny obszar uszczelniający jest również zakrzywiony wokół drugiej osi przechodzącej równolegle do osi odcinka rurowego, a górne obszary uszczelniające są z dolnym obszarem uszczelniającym za pośrednictwem zakrzywionych płaszczyzn, pierwszej i drugiej, z których każda przecina odpowiednią płaszczyznę stożkową mającą oś krzywizny nachyloną w stosunku do poziomu i przebiegającą poprzecznie do osi odcinka rurowego.

Korzystnie przylgowy obszar uszczelniający ma wypukłą powierzchnię.

Korzystnie przylgowy obszar uszczelniający obejmuje powierzchnię przebiegającą po łuku.

Korzystnie przylgowy obszar uszczelniający przechodzi w powierzchnię o kołowym przekroju poprzecznym.

Korzystnie zakrzywione powierzchnie, pierwsza i druga, są zbieżne.

Korzystnie przylgowy obszar uszczelniający obejmuje mniej niż 50% obwodu zasuwy.

Korzystnie przylgowy obszar uszczelniający obejmuje kąt mniejszy niż 120° w środkowej części zasuwy.

Korzystnie zasuwa obejmuje drugi przylgowy obszar uszczelniający.

Zgodnie z wynalazkiem w zaworze do kontrolowania przepływu płynu przewidziano element wywierający siłę dociskającą zasuwę do odcinka rurowego w celu utworzenia uszczelnienia czołowego pomiędzy nimi. Ten środek wywierający siłę jest korzystnie skon4

182 862 struowany tak, by przykładać siłę w kierunku wzdłuż średnicy w poprzek tej zasuwy i korzystnie dzieli na połowy obszar uszczelnienia czołowego. Ten element wywierający siłę jest korzystnie tak skonstruowany, że siła działa w kierunku poprzecznym do osi krzywizny zakrzywionej powierzchni zasuwy. W pierwszej postaci wynalazku ten element wywierający siłę jest tak skonstruowany, że siła działa w kierunku zasadniczo prostopadłym do osi krzywizny powierzchni zakrzywionej. W drugiej postaci wynalazku, np. gdy obszar uszczelnienia czołowego obejmuje dwie zakrzywione powierzchnie, mające osie krzywizny przebiegające poprzecznie względem siebie, ten element wywierający siłę jest korzystnie skonstruowany tak, że siła działa w kierunku poprzecznym względem osi krzywizny tych powierzchni zakrzywionych.

Korzystnie przewidziano element mocujący zasuwy. Ten element mocujący jest korzystnie współliniowy z kierunkiem, w którym usytuowany jest element wywierający siłę dla przyłożenia siły do zasuwy. Element mocujący korzystnie rozciąga się w kierunku promieniowym od zasuwy. Element mocujący i obszar uszczelnienia czołowego są korzystnie usytuowane na przeciwległych stronach zasuwy w kierunku wzdłuż jej średnicy. Wspomniany wyżej element mocujący stanowi korzystnie ruchomy trzpień służący do dociskania obszaru uszczelnienia czołowego do odcinka rurowego. Przykładowo może go stanowić nagwintowany trzpień z nakrętką przemieszczany osiowo w wyniku obrotu dla dociśnięcia obszaru uszczelniającego do odcinka rurowego. Można zastosować pokrętło dla ręcznego przemieszczania elementu mocującego, przykładowo poprzez ręczne obracanie trzpienia.

Korzystnie obszar uszczelnienia czołowego ma wypukłe powierzchnie uszczelniające. Korzystnie obszar uszczelnienia czołowego obejmuje łukową powierzchnię uszczelniający Korzystnie ten obszar uszczelnienia czołowego obejmuje częściowo kołową powierzchnię uszczelniającą. Korzystnie ten obszar uszczelnienia czołowego przechodzi w powierzchnię o kołowym przekroju poprzecznym. W pierwszej, wspomnianej wyżej postaci ta powierzchnia korzystnie ma zasadniczo stały kołowy przekrój poprzeczny na całym swym przebiegu. W drugiej postaci ta powierzchnia może być zbieżna na swym przebiegu.

W tej drugiej postaci obszar uszczelnienia czołowego obejmuje pierwszą i drugą powierzchnię zakrzywiony z których każda ma odpowiednią oś krzywizny usytuowaną podczas użytkowania tak, by przebiegała poprzecznie do osi odcinka rurowego. Te zakrzywione powierzchnie, pierwsza i druga, mogą być zasadniczo identyczne, przy czym korzystnie są one symetrycznie rozmieszczone wokół osi przebiegającej po średnicy w poprzek zasuwy. Te zakrzywione powierzchnie są korzystnie zbieżne. Te zakrzywione powierzchnie korzystnie zbiegają się w kierunku do wewnątrz w kierunku krańca obszaru uszczelnienia czołowego. Korzystnie te zakrzywione powierzchnie, pierwsza i druga, przechodzą w odpowiednie powierzchnie stożkowe. Te powierzchnie stożkowe mogą mieć dowolny odpowiedni przekrój poprzeczny, włącznie z przekrojem poprzecznym kołowym lub eliptycznym. Korzystnie jednak stożkowe powierzchnie mają kołowy przekrój poprzeczny. Korzystnie pomiędzy tymi zakrzywionymi powierzchniami, pierwszą i drugą, znajduje się pośrednia zakrzywiona powierzchnia.

Korzystnie zasuwa współpracuje z odcinkiem rurowym o zakrzywionym, korzystnie niekątowym przekroju poprzecznym. Korzystnie odcinek rurowy ma przekrój poprzeczny ogólnie kołowy, korzystnie więc zasuwa ma ogólnie kołowy przekrój poprzeczny.

Obszar uszczelnienia czołowego jest korzystnie skonstruowany dla wywierania siły uszczelniającej w co najmniej pierwszym i drugim kierunku, wzajemnie do siebie prostopadłych. Pierwszy kierunek jest korzystnie równoległy do osi rury, drugi kierunek zaś jest korzystnie równoległy do kierunku siły przyłożonej przez środek wywierający siłę. W pierwszej postaci obszar uszczelnienia czołowego może być skonstruowany tak, by nie wywierał zasadniczo żadnej siły uszczelniającej w kierunku prostopadłym, zarówno do osi odcinka rurowego, jak też kierunku przyłożenia siły przez ten środek wywierający siłę. W drugiej postaci obszar uszczelnienia czołowego może być skonstruowany dla przyłożenia siły uszczelniającej w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach.

Obszar uszczelnienia czołowego może zajmować poniżej 50%, korzystnie poniżej 40%, a korzystniej poniżej 30% obwodu zasuwy.

182 862

Obszar uszczelnienia czołowego może odpowiadać kątowi mniejszemu niż 120°, korzystnie mniejszemu niż 100°, a korzystniej mniejszemu niż 90° w środkowej części zasuwy.

W korzystnych postaciach ten obszar uszczelnienia czołowego obejmuje pojedynczą powierzchnię uszczelniającą. W innych postaciach ten obszar uszczelnienia czołowego może obejmować pierwszą i drugą powierzchnię uszczelniającą, oddalone od siebie, gdzie każda powierzchnia może być skonstruowana w dowolny opisany wyżej sposób. Te powierzchnie uszczelniające, pierwsza i druga, mogą pozwolić zaworowi pełnić funkcję określaną mianem „podwójnej blokady i upustu”. W tym przypadku zawór obejmuje odpowiednio środki upustowe dla upuszczania ze szczeliny pomiędzy pierwszą i drugą powierzchnią.

Zasuwa obejmuje korzystnie drugi obszar uszczelnienia, który jest odpowiednio skonstruowany dla wywierania siły uszczelniającej w kierunku zasadniczo równoległym do osi rury. Ten drugi obszar uszczelnienia korzystnie łączy się z obszarem uszczelnienia czołowego. Korzystnie zasuwa wyznacza gładką krzywą, korzystnie krzywą wypukłą, w kierunku od drugiego obszaru uszczelnienia do obszaru uszczelnienia czołowego. Ten drugi obszar uszczelnienia korzystnie rozciąga się od jednego końca obszaru uszczelnienia czołowego do drugiego końca tegoż, poprzez część zasuwy przeciwległą, po średnicy, obszarowi uszczelnienia czołowego.

Ten drugi obszar uszczelnienia może obejmować więcej niż 50%, korzystnie więcej niż 60%, a korzystniej więcej niż 70% obwodu zasuwy.

Ten drugi obszar uszczelnienia jest korzystnie zasadniczo płaski. Ten drugi obszar uszczelnienia korzystnie wyznacza jedną powierzchnię zasuwy w kształcie klina. Przeciwległa powierzchnia jest korzystnie utworzona przez trzeci obszar uszczelnienia, który może mieć dowolne opisane powyżej cechy drugiego obszaru uszczelnienia. Korzystnie obszary uszczelnienia, drugi i trzeci, są zasadniczo identyczne.

Korzystnie zawór jest skonstruowany tak, by można było go zainstalować na wlocie i/lub na wylocie rurociągu. Średnica odcinka rurowego może być równa co najmniej 40 mm. W niektórych postaciach średnica może być większa niż 200 mm, a nawet większa niż 300 mm. Uważa się, że zawory mające odcinki rurowe o średnicy do 600 mm lub więcej mogą być wykonywane w sposób tu opisany.

Dowolna cecha charakterystyczna dowolnego wynalazku tu opisanego może być połączona z dowolną cechą dowolnego innego aspektu dowolnego wynalazku tu opisanego.

Elementy składowe znanego zaworu pokazano na fig. 1-4 załączonego rysunku, przy czym fig. 1 przedstawia zawór zasuwowy z miękkimi powierzchniami czołowymi w przekroju, fig. 2 - element roboczy zaworu w widoku z przodu, fig. 3 - element roboczy zaworu w widoku w kierunku strzałki III na fig. 2, oraz fig. 4 - element roboczy zaworu w widoku w kierunku strzałki IV na fig. 2.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 5 przedstawia element roboczy zaworu w widoku z przodu, fig. 6 element roboczy zaworu w widoku w kierunku strzałki Vi na fig. 5, fig. 7 - element roboczy zaworu w widoku w kierunku strzałki VII na fig. 5, fig. 8 - część innej postaci elementu roboczego zaworu w widoku odpowiadającym widokowi na fig. 7, fig. 9 - część kolejnej postaci elementu roboczego zaworu w widoku ,odpowiadającym widokowi na fig. 7, fig. 10 - widok w kierunku strzałki X na fig. 8 lub 9 w zmniejszonej skali, fig. 11 (a) część zasuwy zaworu z fig. 1-4 w widoku, fig. 11 (b) część zasuwy zaworu z fig. 5 - 6 w widoku, fig. 12 - inny element roboczy zaworu w widoku z przodu oraz fig. 13 - element roboczy zaworu w widoku w kierunku strzałki VII na fig. 12.

Zawór 2 ma korpus 4 zaworu, który obejmuje odcinek rurowy 6 i obudowę 8. Korpus 4 jest tak ukształtowany, że współpracuje z zespołem 10 zaworu zawierającym zamontowany obrotowo trzpień 12 zaworu z zamontowaną na nim nakrętką 14 i zasuwą 16. Trzpień 12 zaworu jest obracany za pomocą pokrętła 18 w celu przemieszczenia zasuwy w prowadnicach (nie pokazanych) przewidzianych w odcinku rurowym 6, w kierunku do i od wnętrza tego odcinka rurowego w celu zablokowania lub umożliwienia przepływu cieczy przez rurę.

Zasuwa 16 ma kształt ogólnie klinowy i zawiera łukowate obszary uszczelniające 20, 22, pierwszy i drugi, na przeciwległych powierzchniach tego zamknięcia, zwróconych w kie6

182 862 runku od strony dopływu i od strony wypływu. Obszary uszczelniające rozciągają się od położenia M do położenia N poprzez koniec zasuwy od strony nakrętki, jak to pokazano na fig. 2 i są, usytuowane tak, by współpracowały uszczelniająco odpowiednio z czołami odcinka rurowego 6 zwróconymi w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu. Zasuwa zawiera również uszczelnienie czołowe 24, które rozciąga się od położenia M do położenia N poprzez przeciwległy nakrętce koniec zasuwy. Uszczelnienie czołowe jest tak usytuowane, aby szczelnie współpracowało ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi oraz skierowaną promieniowo do wewnątrz częścią odcinka rurowego 6. Ramiona 26 zasuwy znajdują się pomiędzy obszarami uszczelniającymi 20, 22 i uszczelnieniem czołowym 24, przy ,czym te ramiona tworzą względnie strome przejście pomiędzy obszarami uszczelniającymi 20, 22 i uszczelnieniem czołowym 24. Ramiona te zwiększają złożoność procesu wytwarzania zasuwy, które powinno być dokładnie dopasowane do odcinka rurowego. Obszary uszczelniające 20, 22 oraz uszczelnienie czołowe 24 są wykonane ze sprężystej gumy syntetycznej.

Na figurze 2 pokazano, że obszary uszczelniające 20, 22 rozciągają się po łuku wyznaczonym kątem około 200° i zajmują, około 60% uszczelniającej powierzchni obwodowej zamknięcia, której resztę tworzy uszczelnienie czołowe 24.

Gdy zawór 2 jest całkowicie otwarty, zasuwa znajduje się wewnątrz obudowy 8 korpusu 4. Aby zamknąć zawór wykorzystuje się pokrętło 18 w celu stopniowego wprowadzenia zasuwy do odcinka rurowego 6. Podczas tego etapu ruchu zasuwy, gdy łukowate obszary uszczelniające 20, 22 stykają się z odpowiednimi powierzchniami uszczelniającymi odcinka rurowego położonymi od strony dopływu i od strony wypływu, obciążenie wskutek ciśnienia cieczy od strony dopływu (przedstawione strzałką 7 na fig. 1) jest silnie skoncentrowane na powierzchni czołowej odcinka rurowego 6 od strony wypływu w punkcie ogólnie przeciwległym ramionom 26. Dzieje się tak dlatego, że części zasuwy poniżej ramion 26 nie są podparte w kierunku osi 29 rury i dzięki temu działają jak wysięgnik. Siła wynikająca z takiego działania wysięgnikowego równoważy dużą część parcia cieczy oddziaływującą na zasuwę powyżej ramion 26. Zatem siła uszczelniająca pomiędzy zasuwą a odcinkiem rurowym jest znacznie i niekorzystnie zmniejszona w obszarze w pobliżu nakrętki, a zwiększona w obszarze w pobliżu ramion.

Parcie w wyniku ciśnienia od strony dopływu uszczelnia obszar uszczelniający 22, dociskając go do powierzchni odcinka rurowego 6 od strony wypływu, jednak uszczelnienie czołowe ,nie jest dociskane wskutek działania tej siły. W konsekwencji musi się przyłożyć siłę poprzez trzpień 12 zaworu w celu dociśnięcia uszczelnienia czołowego do odcinka rurowego oraz, z uwagi na względnie dużą powierzchnię uszczelnienia czołowego, konieczne jest przyłożenie stosunkowo dużej siły by uzyskać całkowite zamknięcie zaworu, zwłaszcza w przypadku dużych zaworów.

Gdy zawór jest całkowicie zamknięty, odpowiednie obszary uszczelniające 20, 22 działają z siłami uszczelniającymi w kierunku np. strzałek 28 (fig. 4), które to siły mają składowe równoległe do kierunku osi trzpienia 12 i równoległe do kierunku osi 29 odcinka rurowego 6. Uszczelnienie czołowe 24 oddziałuje z wynikowymi siłami uszczelniającymi, jak to przedstawiono np. strzałkami 30 (fig. 2), które to siły mają składowe równoległe i prostopadłe do osi trzpienia 12 zaworu, jak to pokazano na fig. 2. Tak więc zasuwa 16 jest tak skonstruowana, że uszczelnia w trzech kierunkach, co wymaga względnie długiego uszczelnienia czołowego, znajdującego się pod niekorzystnym wpływem opisanego działania wysięgnikowego.

Człon roboczy 40 zaworu według wynalazku jest przystosowany do współpracy z korpusem zaworu (nie pokazanym). Człon roboczy zaworu ma obrotowo zamocowany trzpień 12 zaworu z nakrętką 14 i zasuwą 42. Zasuwa 42 ma dwie nachylone płaszczyzny 43, 44 usytuowane tak, aby wyznaczały kształt klina. Płaszczyzny 43, 44 rozciągają się powyżej linii Aj - Aii A2 - A2, na przeciw nich zaś leżą odpowiednie łukowate obszary uszczelniające 46, 48, pierwszy i drugi, wykonane ze sprężystego materiału typu gumy syntetycznej, pokazane na fig. 5 i 6 jako zakreskowane.

Jak wynika z fig. 5, odpowiednie obszary uszczelniające 46,48 (powyżej linii A1-A1/ A2-A2) rozciągają się pod kątem około 300°, a zatem zajmują ponad 80% uszczelniającego obwodu zasuwy.

182 862

Nachylone płaszczyzny 43, 44 zbiegają się w kierunku linii, która przechodzi przez punkt B i ciągnie się prostopadle do osi trzpienia 12, przecinając ją. W innych postaciach płaszczyzny nachylone mogą zbiegać się w kierunku linii, która nie jest współliniowa z osią trzpienia 12 i/lub nie przecina osi trzpienia 12.

Poniżej linii kreskowych Aj-Aj/ A2-A2, zasuwa ma częściowo kołowo-walcową powierzchnię zewnętrzną z osią walca prostopadłą, do trzpienia 12 (w kierunku przedstawionym na fig. 5) i pokrywającą się z punktem X na fig. 7. Nachylone płaszczyzny 43, 44 są styczne do powierzchni zewnętrznej.

Obszar uszczelnienia czołowego 50 zasuwy (zakreskowany pomiędzy liniami Aj-Aj/ A2-A2 na fig. 6) obejmuje środkowy obszar 52, który rozciąga się równolegle do osi powierzchni walcowej. Obszary łączące 54, 56, 58, 60 rozciągają się od obszaru 52 poprzez powierzchnię walcową ukośnie do jej osi, aż do spotkania z obszarami uszczelniającymi 46,48.

Tak więc należy rozumieć, że płaszczyzny nachylone 43, 44 zasuwy powyżej linii Aj - Aj/ A2 - A2 łączą się z powierzchnią walcową poniżej tych linii z łagodnym przejściem pomiędzy obszarami uszczelniającymi 46,48 a obszarem 50 uszczelnienia czołowego. Należy zauważyć, że nie ma tu żadne go kątowego progu w punkcie przejścia pomiędzy tymi dwoma obszarami, tak jak w znanej zasuwie z fig. 1-4.

Zasuwa pokazana na fig. 5-7 współpracuje z odpowiednio przystosowanym walcowym odcinkiem rurowym, mającym wewnętrzny promień G, który odpowiada rzutowanej odległości (jak widać na fig. 5) od środka zasuwy do wewnętrznych krawędzi obszarów uszczelniających 46, 48 oraz obszaru 50 uszczelnienia czołowego. Należy zwrócić uwagę, że jak to wynika z fig. 5, zewnętrzna krawędź uszczelniającej powierzchni zasuwy ma rzutowany promień H, przy czym rzutowana krawędź zewnętrzna obszaru uszczelnienia czołowego 50 jest wyznaczona przez linię C - C, która jest usytuowana pod kątem prostym do osi trzpienia 12 i stycznie do okręgu wyznaczonego promieniem G, to znaczy jest styczna do otworu odcinka rurowego.

Zasuwa 42 ma możliwość przemieszczania się do położenia otwartego i zamkniętego w taki sam sposób jak w przypadku zaworu 2 opisanego wyżej.

Gdy zasuwa 42 przemieszcza się od punktu w obudowie zaworu w kierunku do położenia zamkniętego, nie podlega ona w zauważalnym stopniu niekoizy/stnemu oddziaływamu wynikającemu ze efektu wysięgnikowego, opisanego wyżej. Wynika to z tego, że gdy pierwszy i drugi obszar uszczelniający 46, 48 współpracują z odpowiednimi powierzchniami uszczelniającymi odcinka rurowego od strony dopływu i wypływu, parcie cieczy od strony dopływu rozkłada się na względnie dużym obszarze płaszczyzny nachylonej po stronie dopływu, pozostawiając jedynie niewielki niepodparty obszar zasuwy poniżej linii Aj-Aj zdolny do działania jako wysięgnik. Talk więc siła uszczelniająca jest względnie równomiernie rozłożona na obszarze uszczelniającym zasuwy i nie wpływa na nią znacząco żaden efekt wysięgnikowy.

W celu całkowitego zamknięcia zaworu operator musi przyłożyć siłę poprzez trzpień 12 dla dociśnięcia obszaru uszczelnienia czołowego 50 do ścianki odcinka rurowego. Z uwagi na względnie małe pole obszaru uszczelnienia czołowego 50 w porównaniu z polem obszaru uszczelnienia czołowego 24 z fig. 1-4, siła jaką musi wywrzeć operator, konieczna dla przemieszczenia zasuwy 42 do całkowicie zamkniętego położenia będzie mniejsza niż w przypadku porównywalnej zasuwy 20 z fig. 1-4. Może to umożliwić istotne zmniejszenie sił koniecznych do operowania zaworem, dając potencjalne korzyści ekonomiczne, w szczególności w przypadku dużych zaworów.

Mniejsza siła może być konieczna dla otwarcia zaworu w porównaniu z zaworami pokazanymi na fig. 1 - 4. W tym aspekcie, gdy zawór pokazany na fig. 1 - 4 jest w położeniu całkowicie zamkniętym, obszar wyznaczony punktami abcdea na fig. 11 (a) przedstawia rzut powierzchni połowy zasuwy, patrząc wzdłuż osi trzpienia. Pole to określane jest mianem „obszaru niezrównoważonego”. Niezrównoważone ciśnienie cieczy wywiera na zasuwę w kierunku jej zamykania nacisk proporcjonalny do wielkości niezrównoważonego obszaru; należy również uwzględnić to, że im większy jest obszar niezrównoważony, tym większa jest siła działająca w kierunku zamykania zaworu, a zatem tym większa jest siła konieczna dla otwarcia zaworu. Niezrównoważony

182 862 obszar zaworu na fig. 5 - 7 jest wyznaczony punktami fbcdgf na fig. 11 (b), a ze względu na to, że obszar ten jest mniejszy niż obszar abcdea, siła konieczna dla otwarcia zaworu pokazanego na fig. 5-7 będzie korzystnie mniejsza niż w postaci pokazanej na fig. 1-4.

Gdy zawór jest w pełni zamknięty, odpowiednie obszary uszczelniające 46, 48 wywierają wypadkowe siły uszczelniające w kierunku np. strzałek 28 (fig. 7), jak w przypadku znanej zasuwy z fig. 1 - 4. W przeciwieństwie do niej jednak obszar uszczelnienia czołowego 50 wywiera wypadkowe siły uszczelniające, oznaczone np. strzałkami 70 (fig. 7), ze składowymi równoległymi do osi 29 odcinka rurowego 6 i równoległymi do osi trzpienia 12, a nie mające innych składowych. Tak więc zasuwa skutecznie uszczelnia w dwu kierunkach.

Alternatywne zasuwy ukazano na fig. 8-10. Należy wziąć pod uwagę, że widok w kierunku strzałki V na fig. 8 i 9 ogólnie odpowiada widokowi z fig. 5, a widoki w kierunku strzałki X są w obu przypadkach ogólnie takie same jak na fig. 10. W postaci z fig. 8 nachylone płaszczyzny 43, 44 łączą się z odpowiednimi umieszczonymi w odstępie walcowymi powierzchniami 74, 76, przy czym osie odpowiednich walców przechodzą przez odpowiednie punkty P i Q. Płaska powierzchnia 78 rozciąga się pomiędzy walcowymi powierzchniami 74, 76. W postaci z fig. 9 nachylone płaszczyzny 43, 44 łączą się z odpowiednimi umieszczonymi w odstępie walcowymi powierzchniami 80, 82, przy czym osie odpowiednich walców przechodzą przez odpowiednie punkty R i S. Powierzchnie 80, 82 skonstruowane są tak, że pomiędzy nimi jest utworzony wklęsły obszar 83.

Zasuwy z fig. 8 i 9 mają umieszczone w odstępie uszczelniające człony 84, 86, jak to pokazano na fig. 10. Każdy z uszczelniających członów 84, 86 jest skonstruowany tak, by tworzyć odpowiedni obszar 88, 90 uszczelnienia czołowego łączący się z odpowiednimi obszarami uszczelniającymi 46,48. Tak więc zasuwy skutecznie zape^,^w^ićy^podwójne uszczelnienie.

Zasuwę pokazaną na fig. 8 i 9 można stosować jako tzw. zawór typu „podwójnej blokady i upustu” służący do oddzielania dwóch czynników składowych w rurociągu. Tego rodzaju zawór może odciąć rurociąg po stronie dopływu za pomocą np. uszczelniającego członu 84 i rurociąg po stronie odpływu za pomocą uszczelniającego członu 86. Przestrzeń 78 lub 83 pomiędzy członami jest skonstruowana tak, aby można było jąrozhermetyzować i przepłukać gazem w celu usunięcia wszelkich przecieków materiału do przestrzeni 78/83 lub pomiędzy elementami uszczelniającymi 84, 86, zapobiegając równocześnie przepływowi cieczy z rurociągu po stronie dopływu do rurociągu po stronie odpływu i odwrotnie.

W postaci na fig. 12 i 13 człon roboczy 140 zaworu obejmuje zasuwę 142 z dwiema nachylonymi płaszczyznami 143, 144 skonstruowanymi tak, aby wyznaczały kształt klina. Płaszczyzny 143, 144 rozciągają się powyżej linii AB, BC i CD, zaś .naprzeciw nich znajdują się odpowiednie łukowate obszary uszczelniające 146, 148, pierwszy i drugi, wykonane ze sprężystego materiału typu gumy syntetycznej i pokazane jako zakreskowane na fig. 12 i 13.

Poniżej i. na lewo od linii AB oraz poniżej i na prawo od linii CD zasuwa ma dwie częściowo kołowo-stożkowe powierzchnie zewnętrzne, z osią prawego stożka biegnącą wzdłuż linii IJ (dla ułatwienia pełny prawy stożek przedstawiono w postaci .trójkąta IMN na fig. 12). Oś lewego stożka jest lustrzanym odbiciem osi prawego stożka względem pionowej osi KL. Na figurze 13 osie stożków pokrywają się z osią trzpienia. Nachylone płaszczyzny 143, 144 są styczne do stożków wzdłuż linii AB i CD.

Częściowo kołowo-stożkowe powierzchnie zewnętrzne są połączone łukowatą powierzchnią zakrzywioną QS.

Na figurze 13 zakreskowane pole powyżej linii kreskowopunktowej F1-F2 przedstawia obszar uszczelniający rozciągający się poprzez jedną z częściowo kołowo-stożkowych powierzchni zewnętrznych, skośnie do osi tejże, przechodzący łagodnie w nachylone płaszczyzny 143,144.

Na figurze 13 zakreskowane pole poniżej linii kreskowopunktowej F1-F2 przedstawia część obszaru uszczelniającego rozciągającego się wokół tej powierzchni zakrzywionej, oś krzywizny której zasadniczo pokrywa się z osią rury. Na figurze 12 ta powierzchnia zakrzywiona jest przedstawiona krzywą QS. Powierzchnie uszczelniające powyżej linii F1-F2 przechodzą,łagodnie w powierzchnię uszczelniającą poniżej linii F1-F2. Należy więc zauważyć, że w tej postaci wynalazku, podobnie jak w poprzedniej postaci, każda część całkowitej po182 862 wierzchni uszczelniającej przechodzi łagodnie w odpowiednią przylegającą część tak, że nie ma kątowego załamania w żadnym punkcie powierzchni uszczelniającej.

W odniesieniu do fig. 12 należy zauważyć, że zewnętrzna krawędź uszczelniająca powierzchni zasuwy ma rzutowany promień H, z tym jednak, że rzutowana krawędź zewnętrzna obszaru uszczelnienia czołowego jest wyznaczona przez linie RQ i ST na częściowo kołowostożkowych powierzchniach i krzywej QA, której środek krzywizny zasadniczo pokrywa się z osią rury gdy zawór jest całkowicie zamknięty.

Podczas pracy, gdy zasuwa 142 przemieszcza się od położenia wewnątrz korpusu zaworu do położenia zamkniętego, jakikolwiek efekt wysięgnikowy będzie znacznie zredukowany w porównaniu z klasycznymi zaworami, jakie opisano wyżej w nawiązaniu do fig. 2, 3 i 4. Dzieje się tak dlatego, że nie podparty obszar pozostający pod działaniem ciśnienia w kierunku osi rury jest względnie mały.

Należy zauważyć, że mimo iż postacie z fig. 12 i 13 zostały opisane z uwzględnieniem zastosowania dwu częściowo kołowo-stożkowych powierzchni, można zastosować także dowolną stożkową powierzchnię zakrzywioną, pod warunkiem, że zapewnia ona gładką przejściową, powierzchnię uszczelniającą, bez względnie ostrych naroży lub progów'. Tak więc powierzchnie mogą być skonstruowane na bazie stożków eliptycznych lub innych stożków o niekołowym przekroju poprzecznym.

Postacie z fig. 12 i 13 mogą być łatwo dostosowane do spełniania funkcji „blokady 1 upustu”, opisanej w nawiązaniu do fig. 8-10. Oprócz tego zasady zilustrowane na fig. 11 (a) i l l(b) będą mieć także zastosowanie do nowych postaci z fig. 12 i 13. Jedną z korzystnych cech postaci z fig. 12 i 13 jest to, że pozwala ona na wprowadzenie kieszeni, w które wchodzi zasuwa, skośnie w stosunku do poziomu, dla przeciwdziałania osadzaniu się tam cząstek stałych przy eksploatacji zaworu.

Uwagę czytelnika kieruje się na wszystkie artykuły i dokumenty złożone równocześnie lub wcześniej niż niniejszy opis w związku z niniejszym zgłoszeniem i które są publicznie dostępne wraz z niniejszym opisem, a treść wszystkich takich artykułów i dokumentów jest tu włączona jako odniesienie. Wszystkie cechy charakterystyczne ujawnione w niniejszym opisie (włącznie z wszystkimi zastrzeżeniami, skrótem i rysunkiem) i/lub wszystkie etapy dowolnego sposobu lub procesu tak ujawnionego, mogą być połączone w postaci dowolnej kombinacji z wyjątkiem kombinacji, w których co najmniej niektóre z tych cech i/lub kroków wzajemnie się wykluczają.

Każda cecha charakterystyczna ujawniona w niniejszym opisie (włącznie z wszystkimi zastrzeżeniami, skrótem i rysunkiem) może być zastąpiona przez alternatywne cechy, służące temu samemu, równoważnemu lub podobnemu celowi, jeżeli nie zostało to wyraźnie powiedziane. Tak więc, jeżeli nie zostało to wyraźnie stwierdzone, każda ujawniona cecha jest tylko przykładem pochodnej serii równoważnych lub podobnych cech.

Wynalazek nie jest ograniczony do szczegółów opisanych wcześniej postaci. Wynalazek rozciąga się na jakąkolwiek nową cechę lub jakąkolwiek nową kombinację cech ujawnionych w niniejszym opisie (włącznie z wszystkimi zastrzeżeniami, skrótem i rysunkiem), bądź też na jakikolwiek nowy etap lub jakąkolwiek nową kombinację etapów dowolnego sposobu lub procesu tak ujawnionego.

182 862

- ~^Α2

Fig.6.

182 862

Fig. 8.

Fig.10.

182 862

Fig.11a.

12-O ή—12 ffl

		74^	--— -
	I		-^74		—

--F2

Fig.13.

Q	/Z	/ ΥΧ . V X ' ( * \
//>
		t
	L	VT

Fig.12.

182 862

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zawór do kontrolowania przepływu płynu wzdłuż połączonego z nim odcinka rurowego, który to zawór ma zasuwę zawierającą obszar uszczelnienia czołowego do uszczelnienia czołowego pomiędzy zasuwą a odcinkiem rurowym, przy czym obszar uszczelnienia czołowego ma górne obszary uszczelniające, pierwszy i drugi, nachylone w stosunku do pionu oraz dolny obszar uszczelniający, który jest zakrzywiony wokół pierwszej osi przechodzącej poprzecznie do osi odcinka rurowego, znamienny tym, że ten dolny obszar uszczelniający jest również zakrzywiony wokół drugiej osi przechodzącej równolegle do osi odcinka rurowego (6), a górne obszary uszczelniające (146,148) są z dolnym obszarem uszczelniającym za pośrednictwem zakrzywionych płaszczyzn (RQ, ST), pierwszej i drugiej, z których każda przecina odpowiednią płaszczyznę stożkową mającą oś krzywizny (IJ) nachyloną w stosunku do poziomu i przebiegającą poprzecznie do osi odcinka rurowego (6).
2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przylgowy obszar uszczelniający (146,148) ma wypukłą powierzchnię.
3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przylgowy obszar uszczelniający (146,148) obejmuje powierzchnię przebiegającą po łuku.
4. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przylgowy obszar uszczelniający (146,148) przechodzi w powierzchnię o kołowym przekroju poprzecznym.
5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zakrzywione powierzchnie (RQ, ST), pierwsza i druga, są zbieżne.
6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przylgowy obszar uszczelniający (146,148) obejmuje mniej niż 50% obwodu zasuwy.
7. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przylgowy obszar uszczelniający (146,148) obejmuje kąt mniejszy niż 120° w środkowej części zasuwy.
8. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zasuwa (42, 142) obejmuje drugi obszar uszczelniający (146,148).