PL185937B1

PL185937B1 - Zawór odcinający do rurociągów

Info

Publication number: PL185937B1
Application number: PL98334475A
Authority: PL
Inventors: Mario E. Brüggemann
Original assignee: Goldsweer Karl Wilhelm
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2003-09-30
Also published as: US6186476B1; DE59801247D1; WO1998031956A1; PL334475A1; AU5863698A; EP0953123B1; HUP0001039A3; CA2278471A1; EP0953123A1; DE19701213C1; HUP0001039A2; ATE204631T1; ES2163249T3

Abstract

1. Zawór odcinajacy do rurociagów lub zbiorników do przechowywania cieczy, skladajacy sie z podzielnej obudowy z otworem przelotowym, slizgowo lub ob- rotowo osadzonej kulistej przegrody z otworem przelotowym oraz dwóch poló- wek czaszy uszczelniajacej przegrode, równiez tworzacych otwór przelotowy, który odpowiada otworowi przelotowemu obudowy i przegrody, przy czym polówki czaszy uszczelniajacej wykonane sa z miekkiego lub sprezystego materialu, znamienny tym, ze polówki czaszy uszczelniajacej (6, 7) zawieraja jako ele- ment nosny wkladki (10, 11), które siegaja do strefy kolnierza (9, 9') czaszy (6, 7) i/lub do otworu przelotowego (4"), przy czym cze- scia kolnierzowa (13, 13') wkladki (10, 11) dopasowane sa do kolnierza (9, 9'). F i g . 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór odcinający do rurociągów lub zbiorników przechowywania cieczy.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 4 409 796 znany jest zawór odcinający do rurociągów względnie zbiorników do przechowywania cieczy, który wyposażony jest w przegrodę i otwór przepływowy usytuowany poprzecznie do osi obrotu służący do otwierania i zamyka185 937 nia całego światła przekroju. Na poziomie światła przekroju poprzecznie do osi podłużnej po jednej stronie przegrody usunięto materiał. Zwrócona ku przeciwnej stronie zewnętrzna ściana przegrody tworzy powierzchnię uszczelniającą zamknięcia pełnego światła przekroju na osi przepływu. Przegroda kulista jest całkowicie otoczona dwoma połówkami czaszy uszczelniającej obejmującymi całe światło przekroju. Przegroda jest umieszczona w tej czaszy w sposób umożliwiający jej poślizg i obracanie się. Obie przegrody połączone są przy pomocy podzielonego korpusu i odpowiednich śrub.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 1 804 604 znany jest kulowy zawór odcinający do rurociągów, składający się z wieloczęściowej obudowy o kształcie dopasowanym do kształtu kuli z odpowiednimi uszczelnieniami i otworem przechodzącym na wskroś.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr 3 336 938 znany jest również zawór odcinający przeznaczony do stosowania w rurociągach służących do poboru cieczy, przy czym zawór ukształtowany jest jako podzielna obudowa i składa się jedynie ze sprężystego elementu kształtowego umieszczonego między obudową a korpusem kulistym. Tego rodzaju zawory nie kwalifikują się jednak do zapewnienia bezusterkowego uszczelnienia również w zastosowaniach do środków do mycia o bardzo wysokich temperaturach. Poza tym w znanych rozwiązaniach konstrukcyjnych brak jest odpowiedniej stabilizacji położenia czasz uszczelniających oraz ustalenia położenia przekładek usytuowanych w strefie kołnierza spełniających funkcję elementu nośnego.

Celem wynalazku jest taka konstrukcja zaworu odcinającego, która zapewni doskonałe uszczelnienie również w przypadku użycia cieczy myjących, które mogą wykazywać bardzo wysoką temperaturę, a także w przypadku stosowania pary sterylizującej.

Przedmiotem wynalazku jest zawór odcinający do rurociągów lub zbiorników do przechowywania cieczy składający się z podzielnej obudowy z otworem przelotowym, ślizgowo lub obrotowo osadzonej kulistej przegrody z otworem przelotowym oraz dwóch połówek czaszy uszczelniającej przegrodę, również tworzących otwór przelotowy, który odpowiada otworowi przelotowemu obudowy i przegrody. Obie połówki czaszy uszczelniającej wykonane są z miękkiego lub sprężystego materiału i zawierająjako element nośny wkładki, które sięgają do strefy kołnierza czaszy uszczelniającej i/lub do otworu przelotowego, przy czym częścią kołnierzową wkładki dopasowane są do kołnierza czaszy. Wkładki korzystnie są wykonane ze stali lub ze stopu typu stali i mają kształt czaszy lub odwzorowują kulistą powierzchnię wewnętrzną połówek czaszy uszczelniającej. Jedną powierzchnią wkładki przylegają do połówek czaszy uszczelniającej a drugą powierzchnią stykają się z powierzchnią wybrania. Korzystnie, jeżeli szerokość obu przylegających do siebie kołnierzy połówek czaszy uszczelniającej w stanie złożonym jest nieco większa niż szerokość wybrania w stanie złożonym a przekrój wewnętrzny obu połówek czaszy w stanie złożonym jest nieco mniejszy niż przekrój zewnętrzny przegrody odcinającej przepływ. Połówki czaszy uszczelniającej w obszarze co najmniej jednej powierzchni czołowej mogą mieć co najmniej jedno półkoliste wydrążenie przewidziane do umieszczenia co najmniej jednego pierścienia zabezpieczającego względnie pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym. Pierścienie te mają postać pierścieni sprężystych. Korzystnie, jeżeli pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym i/lub połówki czaszy uszczelniającej są wykonane z teflonu, PTFE lub z Delrinu. Części stykających się powierzchni między przegrodą i połówkami czaszy uszczelniającej, a także pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym powinny być zaopatrzone w warstwę poślizgową lub pokryte warstwą z teflonu lub PTFE, dzięki temu polepsza się znacznie poślizg między przegrodą a czaszą uszczelniającą. Dodatkowo, powierzchnia czaszy uszczelniającej lub powierzchnia gniazda czaszy uszczelniającej w korpusie zaworu mogą zawierać odpowiedni środek poślizgowy i tym samym zapewniać doskonale obracanie się przegrody w korpusie zaworu bez obniżania własności uszczelniających.

Korzystnie, jeżeli połówki czaszy uszczelniającej i/lub przegroda w obszarze wałka sterującego do przestawiania przegrody mają co najmniej jedno wydrążenie służące do umieszczenia w nim podzielonego lub osiowo przepołowionego pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym.

185 937

Dzięki korzystnemu ukształtowaniu zaworu odcinającego i obu połączonych ze sobą połówek czaszy uszczelniającej uszczelnienie przy pomocy przegrody jest znacznie lepsze i równocześnie bardziej niezawodne tak, że nawet po dłuższym użytkowaniu zaworu odcinającego jego czyszczenie może być przeprowadzone w bardzo krótkim czasie. Dzięki zastosowaniu elementu nośnego można poddawać przegrodę ekstremalnym obciążeniom oraz dużym szybkościom przepływu bez obawy, że wystąpi wywołana nimi deformacja przegrody lub że przegroda wyskoczy z gniazda.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia zawór odcinający w powiększeniu, fig. 2 - połówkę czaszy uszczelniającej z wkładką jako elementem nośnym, fig. 3 - kolejny sposób wykonania czaszy uszczelniającej bez elementu nośnego, fig. 4 - przekrój zaworu odcinającego z obiema leżącymi naprzeciw siebie połówkami czaszy uszczelniającej i zdolną do poślizgu względnie obrotu przegrodą w położeniu otwartym, fig. 5 - kolejny sposób wykonania zaworu odcinającego w takim samym przedstawieniu jak na fig. 4 z elementem nośnym umieszczonym w połówkach czaszy uszczelniającej, fig. 6 - kolejne sposoby wykonania z wykorzystaniem uszczelnienia w postaci pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym w poszczególnych połówkach czaszy uszczelniającej.

Na fig. 1 zawór odcinający oznaczony 1 składa się z podzielonej obudowy zaworu 3,3'. Każda połowa obudowy 3, 3' posiada kołnierz 28 z gwintowanym króćcem 29 do połączenia z rurociągiem 2. Kołnierz 28 posiada liczne otwory 30 odpowiadające trzpieniom śrub 31, przy pomocy których zabezpiecza się względnie łączy obie połowy obudowy zaworu 3, 3' według fig. 5.

Obudowa zaworu 3, 3' względnie obie jej połowy zaopatrzone są w gniazdo zaworu 32, do którego wprowadza się przegrodę 5. Przegroda 5 ma kształt kulisty i posiada otwór przelotowy 4którego światło przekroju odpowiada w przybliżeniu otworowi przelotowemu 4 dwóch połówek czaszy uszczelniającej 6, 7 i otworowi przelotowemu 4 w obudowie zaworu 3 względnie 3'. Jak wynika z fig. 4 i 5, otwór przelotowy 4' przegrody 5 może posiadać dokładnie taki sam przekrój jak otwór przelotowy 4''czaszy uszczelniającej 6 i 7. Przegroda 5 może obracać się wokół osi obrotu 40 o 90°. Posiada ona na obu powierzchniach w sumie dwa bolce obrotowe 33, które leżą na osi 40. Bolce obrotowe 33 posiadają czopy kwadratowe 34. Przykładając klucz do czopu kwadratowego 34 można obrócić przegrodę 5 wokół osi 40, tak że otwór przelotowy 4' ustawi się współosiowo do otworu przelotowego 4 obudowy zaworu 3 i otworu przelotowego 4' czaszy uszczelniającej 6 i 7.

W przegrodzie 5 na poziomie światła przekroju poprzecznie do osi podłużnej 40 po jednej stronie przegrody usunięto materiał, przy czym zewnętrzna ściana 35 przegrody 5 zwrócona ku przeciwnej stronie tworzy samodzielnie powierzchnię uszczelniającą zamknięcia pełnego światła przekroju na osi przepływu 36.

Obie połówki czaszy uszczelniającej 6 i 7 współosiowe do osi przepływu 36 obejmują według fig. 4 i 5 całkowicie powierzchnię przegrody 5 i służą tym samym jako gniazdo zaworu 32 przegrody 5. Dla wyrazistości przedstawienia na fig. 1 przedstawiono jedynie lewą połówkę uszczelniającą 7 bez kołnierza 9. Druga połówka uszczelniająca 6 według fig. 4 i 5 znajdowałaby się między przegrodą 5 i prawą połową obudowy zaworu 3'. Obie połówki czaszy uszczelniającej 6, 7 wkłada się odpowiednio do urządzenia według fig. 4 i 5, dzięki czemu otaczają one całkowicie przegrodę 5.

Połówki czaszy uszczelniającej 6 i 7 umieszcza się w gnieździe 32 obudowy zaworu 3, 3' zbliżając w tym celu kołnierze 28 do siebie. Aby uzyskać odpowiedni docisk powierzchni ściany zewnętrznej 35 przegrody 5 do gniazda 32 w obudowie zaworu 3, obie połówki czaszy 6, 7 powinny posiadać zgodnie z fig. od 2 do 5 odpowiedni kołnierz 9, 9', który ma kształt pierścienia i jest nieciągły tylko w związku z otworami 38 dla obu bolców obrotowych 33.

Przekrój zewnętrzny względnie wymiary kołnierza 9, 9' są większe niż przekrój zewnętrzny czaszy 6, 7. W stanie złożonym oba kołnierze obu połówek czaszy 6, 7 są umieszczone w przewidzianym w tym celu wydrążeniu 16 w obudowie zaworu 3. Szerokość 18 kołnierzy 9, 9' przed wbudowaniem jest nieco większa niż szerokość wydrążenia 16 złożonej obudowy zaworu 3. Ponadto, przekrój zewnętrzny kulistej przegrody zaworu 5 może być

185 937 również nieco większy niż przekrój wewnętrzny 17 gniazda 32 w obudowie zaworu 3, 3', co zapewnia uzyskanie odpowiedniego naprężenia wstępnego, kiedy obudowa zaworu 3, 3' składana jest z czaszą 6, 7.

W sposobie wykonania przedstawionym na fig. 1 i 3 przedstawiona na fig. 2 wkładka 10 i 11 jako element nośny 10, 11 są pominięte. W tym przypadku czasza uszczelniająca 6 jest wykonana ze znacznie twardszego względnie bardziej odpornego materiału niż czasza uszczelniająca 7 według sposobu wykonania przedstawionego na fig. 2 i 5. W tym przypadku, aby uzyskać doskonałe uszczelnienie, należy zapewnić bardzo dokładne dopasowanie powierzchni wewnętrznej 12 do górnej powierzchni względnie ściany zewnętrznej 35 przegrody 5. Również w tym przypadku elastyczność czaszy uszczelniającej 6 i 7 jest większa niż elastyczność przegrody 5. W obu sposobach wykonania według fig. 2 i 3 element nośny 10, 11 czaszy uszczelniającej 6 i 7 posiada po jednym kołnierzu 13 względnie 13' o powierzchni 14. Zgodnie z fig. 1 strona czołowa 23 czaszy uszczelniającej 7 jak również strona czołowa 22 czaszy uszczelniającej 6 jest płaska tak, że w stanie złożonym przylegają dokładnie do siebie, dzięki czemu otaczają całkowicie przegrodę 5. Elementy kołnierza 13, 13' czaszy uszczelniającej 6 i 7 są umieszczone w przewidzianym w tym celu wydrążeniu 16 w obudowie zaworu 3 tak, że dzięki ściśnięciu obu połówek obudowy zaworu 3 i 3' uzyskuje się odpowiedni docisk dzięki naprężeniu wstępnemu między powierzchnią wewnętrzną 12 połówek uszczelniających 6 i 7 a ścianą zewnętrzną 35 przegrody 5. Uszczelnienie między połówkami czaszy uszczelniającej 6 i 7 i przegrodą 5 można poprawić i dzięki zastosowaniu pierścieni samouszczelniających o przekroju okrągłym 19, 25 i 26, 27.

Pierścień samouszczelniający o przekroju okrągłym może mieć postać jednoczęściowego lub podzielonego pierścienia elastyczno-sprężynującego. Pierścień samouszczelniający o przekroju okrągłym 19 znajduje się w odpowiednim wydrążeniu 20, które znajduje się częściowo w czaszy uszczelniającej 6 a po części znajdującej się naprzeciw tej czaszy uszczelniającej 7. Dalsze polepszenie docisku między powierzchnią wewnętrzną 12 obu połówek uszczelniających 6 i 7 i zewnętrzną ścianą 35 przegrody 5 można osiągnąć dzięki zastosowaniu pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym 19. Znajdujące się w obszarze strony czołowej 22 kołnierza 9' wyżłobienia względnie wydrążenia 20 przewidziane są do umieszczenia pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym 25 podobnie jak wydrążenie 21 na stronie czołowej 23 połówki czaszy 7. Połowa wydrążenia 21 znajduje się zatem w połówce 6 a druga połowa w połowie obudowy 3 zaworu. Pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym 19 i 25 przyciskają więc połówki czaszy uszczelniającej 6, 7 do powierzchni przegrody 5.

Aby zapewniać doskonałe uszczelnienie otworu 38 w obudowie zaworu 3 względnie w otworze przegrody 5 bolec obrotowy względnie wałek sterujący 33 uszczelniony jest przy pomocy kilku uszczelek w kształcie pierścienia względnie pierścieniem samouszczelniającym o przekroju okrągłym 25, w tym przypadku opartym na bolcach obrotowych 33 i jedną częścią sięgającym do czaszy uszczelniającej 6 i 7.

Pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym 19, 26, które mogą mieć postać sprężynujących pierścieni, mogą być wykonane przykładowo z Teflonu, PTFE lub Delrinu. Przegroda 5, jak wspomniano powyżej, może być wykonana z materiału elastomerycznego, przykładowo z gumy. Aby zapewnić doskonałe obracanie się przegrody 5 w korpusie zaworu 3, 3', powierzchnia przegrody 3 i powierzchnia wewnętrzna połówek czaszy uszczelniającej 6 i 7 zaopatrzone są w warstwę poślizgową lub pokryte warstwą z teflonu względnie PTFE. Przy pomocy fig. 1 można z łatwością zapoznać się ze składaniem zaworu odcinającego. Najpierw wprowadza się przegrodę 5 do gniazda zaworu 32 przeznaczonych do złożenia połówek czaszy uszczelniającej 6 i 7, przy czym bolec obrotowy 33 wprowadzany jest w odpowiedni otwór 38 w korpusie zaworu 3. Następnie można wprowadzić do urządzenia obie skorupy uszczelniające 6 i 7 odpowiadające do siebie kołnierzami 9 i/lub 13. Uprzednio należy wprowadzić do odpowiednich wydrążeń 20 i 21 pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym 19 i 25. Następnie można całkowicie złożyć obie połówki uszczelniające 6 i 7 a później zabezpieczyć połowy obudowy 3, 3' korpusu zaworu przy pomocy trzpieni śrub 31. Dzięki wspomnianemu już naprężeniu wstępnemu uzyskuje się pożądane uszczelnienie. W tym celu

185 937 trzpienie śrub 31 powinno się, jak to już wspomniano, wprowadzić do otworów 30 kołnierzy 28 i ześrubować. W ten sposób uzyskuje się pożądany docisk między powierzchnią wewnętrzną 12 czaszy uszczelniającej 6 i 7 a ścianą zewnętrzną 35 przegrody 5 i tym samym bardzo dokładne uszczelnienie, które utrzymuje się również wtedy, kiedy występują duże szybkości przepływu lub przepływają media o bardzo wysokiej temperaturze.

Dzięki ruchowi wałka sterującego 33 przegroda 5 może być przestawiana z pozycji pokazanej na fig. 4 i 5 (przepływ) w pozycję pokazaną na fig. 1 (zamknięcie). Ponadto, możliwe jest zastosowanie po stronach ścian czołowych czaszy uszczelniającej 6 i 7 gumowoelastycznych pierścieni sprężynujących w formie wspomnianych już pierścieni samouszczelniających o przekroju okrągłym, które można wprowadzić do odpowiednich wydrążeń 20. Dzięki zastosowaniu gumowoelastycznego pierścienia sprężynującego można korzystnie poprawić niezbędny docisk między przegrodą 5 a połówkami czaszy uszczelniającej 6 i 7.

Przy zastosowaniu Teflonu, lub PTFE lub Delrinu jako materiału uszczelniającego względnie do wytworzenia czaszy uszczelniającej 6 i 7, w szczególności w obszarze krawędziowym, uzyskuje się również dzięki opisanym środkom lepsze uszczelnienie zaworu odcinającego, przy czym bardzo dobre uszczelnienie utrzymuje się również w przypadku sterylizacji przy bardzo wysokich ciśnieniach roboczych, przykładowo przy zastosowaniu pary i gorących cieczy.

Aby uzyskać zwartą całość połówek czaszy uszczelniającej 6 i 7 z zawarLą. w nich przegrodą 5 obie połówki uszczelniające można skleić przy pomocy elastomerycznego kleju. Na fig. 6a-6c przedstawiono różne sposoby umieszczenia pierścieni samouszczelniąjących o przekroju okrągłym 19 w połówkach czaszy uszczelniającej 6 i 7. Na fig. 6c pokazano przykładowo czaszę uszczelniającą 7 zaciśniętą przy pomocy noska lub kołnierza w kształcie pierścienia 39 na kształcie cylindrycznym połówki uszczelniającej 6.

185 937

Β&4==ίΐ23

185 937

i

185 937

Fig. G

185 937 \ **)

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zawór odcinający do rurociągów lub zbiorników do przechowywania cieczy, składający się z podzielnej obudowy z otworem przelotowym, ślizgowo lub obrotowo osadzonej kulistej przegrody z otworem przelotowym oraz dwóch połówek czaszy uszczelniającej przegrodę, również tworzących otwór przelotowy, który odpowiada otworowi przelotowemu obudowy i przegrody, przy czym połówki czaszy uszczelniającej wykonane są z miękkiego lub sprężystego materiału, znamienny tym, że połówki czaszy uszczelniającej (6, 7) zawierają jako element nośny wkładki (10, 11), które sięgają do strefy kołnierza (9, 9') czaszy (6, 7) i/lub do otworu przelotowego (4), przy czym częścią kołnierzową (13, 13') wkładki (10, 11) dopasowane są do kołnierza (9, 9').
2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładki (10, 11) wykonane są ze stali lub ze stopu typu stali i mają kształt czaszy lub odwzorowują kulistą powierzchnię wewnętrzną (12) połówek czaszy uszczelniającej (6, 7).
3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że części kołnierzowe (13, 13') wkładki (10, 11) powierzchnią (14) przylegają do połówek czaszy uszczelniającej (6, 7), a powierzchnią (15) stykają się z powierzchnią wybrania (16).
4. Zawór według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że szerokość (18) obu przylegających do siebie kołnierzy (9, 9') połówek czaszy uszczelniającej w stanie złożonym jest nieco większa niż szerokość wybrania (16) obudowy zaworu (3) w stanie złożonym.
5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój wewnętrzny (17) obu połówek czaszy uszczelniającej (6, 7) w stanie złożonym jest nieco mniejszy niż przekrój zewnętrzny przegrody (5) odcinającej przepływ.
6. Zawór według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, znamienny tym, że połówki czaszy uszczelniającej (6, 7) w obszarze co najmniej jednej powierzchni czołowej (22, 23) mają co najmniej jedno półkoliste wybranie (20) do umieszczenia co najmniej jednego pierścienia zabezpieczającego lub samouszczelniającego o przekroju okrągłym (19).
7. Zawór według zastrz. 6, znamienny tym, że pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym (25, 26,27) mają postać pierścieni sprężystych.
8. Zawór według zastrz. 7, znamienny tym, że pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym (25, 26, 27) i/lub połówki czaszy uszczelniającej (6, 7) są wykonane z teflonu, PTFE lub z Delrinu.
9. Zawór według zastrz. 8, znamienny tym, że co najmniej część stykających się powierzchni między przegrodą (5) i połówkami czaszy uszczelniającej (6, 7) a także pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym (19) zaopatrzone są w warstwę poślizgową lub pokryte są warstwą z teflonu lub PTFE.
10. Zawór według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, albo 7, albo 8, albo 9, znamienny tym, że połówki czaszy uszczelniającej (6, 7) i/lub przegroda (5) w obszarze wałka sterującego (24) do przestawiania przegrody (5) mają co najmniej jedno wybranie (20) służące do umieszczenia w nim podzielonego lub osiowo przepołowionego pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym (25).