Ущільнювальна прокладка для кільцевої щілини в клапані

1. Ущільнювальна прокладка для кільцевої щілини (20) в клапані (1), за допомогою якої запирається потік текучого середовища, наприклад рідини або газу, між стороною з високим тиском (37) і стороною з низьким тиском (38) клапана (1) у визначеному запірному положенні, де клапан (1) включає циліндр (9), через який може проходити потоком текуче середовище, і поршень (12), який виконаний з можливістю переміщуватися аксіально всередині циліндра (9), причому у запірному положенні кільцевий отвір (19) між поршнем (12) і циліндром (9) герметично закривається ущільнювальною прокладкою для кільцевої щілини (20), яка вкладена у жолоб (21), що обгинає циліндр (9), причому жолоб (21) має на обох сторонах аксіально виступаючий, обгинаючий його виступ (32), у жолобі (21) розміщені поруч симетрично аксіально два ущільнювальні кільця (24, 25), і в запірному положенні під впливом текучого середовища зі сторони високого тиску (37) ущільнювальна поверхня (29) одного з розташованих на стороні з низьким тиском (38) першого ущільнювального кільця (24, 25) герметично для текучого середовища притиснута до стінки жолоба (30), яка відрізняється тим, що в запірному положенні під впливом теку C2 2 (19) 1 3 80478 4 високим тиском і стороною клапана з низьким тиссередовище зі сторони високого тиску притискає ком, причому, клапан представляє собою циліндр, герметично для текучого середовища ущільнювачерез який може проходити потік текучого середольне плече розташованого зі сторони низького вища і в якому знаходиться поршень з можливістю тиску першого ущільнювального кільця до аксіальаксіального переміщення, і, причому, у запірному но виступаючого, оббігаючого жолоб виступу. положенні ущільнювальна прокладка для кільцевої Спарювання ущільнювального плеча з виступом, щілини входить у кільцевий жолоб, що обгинає що оббігає жолоб, гарантує знову ж підвищену циліндр, і замикає кільцеву щілину між поршнем і герметичність між ущільнювальним кільцем і стінциліндром. кою жолоба на корпусі клапана. Такого роду ущільнювальні прокладки для кіУщільнювальні кільця ущільнювальної прольцевих щілин у клапанах загальновідомі. Наприкладки для кільцевої щілини згідно з винаходом клад, в DE 3731349 А1 описана трапецієподібна особливо переважно мають С-профіль і в запірнопрокладка для кільцевої щілини, що входить у таму положенні під впливом текучого середовища зі кож трапецієподібний жолоб і може бути притиснусторони високого тиску С-профіль розташованого та пружинним кільцем. Регулювальний клапан, в на стороні низького тиску першого ущільнювальноякому такого роду ущільнювальна прокладка для го кільця розширюється. У результаті розширення кільцевої щілини типовим чином застосовується, ущільнювальне кільце ущільнювальної прокладки описаний, наприклад, в DE 2929389 А1. для кільцевої щілини згідно з винаходом додаткоВідомі ущільнювальні прокладки для кільцевої во защемляється між дном жолоба і бічною поверщілини в запірному положенні виявляють потоки хнею поршня, у результаті чого знову ж підвищувитоку, які у продукційних і керуючих процесах ється герметичність між ущільнювальним кільцем і виходячи з надійності якості усе менш прийнятні. дном жолоба, тобто корпусом, і бічною поверхнею Причини таких потоків витоку поряд з явищами поршня. стирання і старіння ущільнювальних елементів Збільшенню герметичності особливо простим полягають у недостатній можливості радіального способом служить перевищення розміру ущільнюзаповнення відомих прокладок для кільцевих щівальної прокладки для кільцевої щілини над відлин і недостатній сталості їх матеріальних властистанню між поршнем і дном жолоба, так що ущільвостей при зміні виробничої температури. нювальна прокладка для кільцевої щілини До цього додається і те, що відомі ущільнювавкладається у жолоб з попереднім напруженням. льні прокладки для кільцевих щілин - саме у зв'язВ особливо кращому варіанті ущільнювальна ку з потоками витоку - тільки обмежено придатні прокладка для кільцевої щілини згідно з винаходля захисту деталей установки по відношенню до дом містить стабілізуючий елемент, який вкладаударів зворотних потоків. ється у напрямку жолоба разом з ущільнювальниЦіль винаходу полягає у створенні ущільнюми кільцями. Такий стабілізуючий елемент вальної прокладки для кільцевої щілини, яка гараскладається переважно з такого матеріалу, власнтує герметичність як у передбаченому напрямку тивості якого випробують при робочих температупотоку, так і герметичність у напрямку протилежрах тільки слабкі коливання. У великій кількості ному передбаченому напрямку потоку і при цьому випадків застосування виправдала себе як такий зокрема мінімізує потоки витоку і при різних вироматеріал сталь, сталість якої по відношенню до бничих температурах. старіння і до різних середовищ можна взагалі підВиходячи з відомої ущільнювальної прокладки вищува ти за допомогою різного легування відомим для кільцевої щілини ця задача вирішується згідно способом і пристосовувати до запропонованих з даним винаходом за допомогою двох симетричвимог. но розташованих у жолобі поруч одне з одним Особливо кращий стабілізуючий елемент у виущільнювальних кілець, причому, у запірному погляді гвинтової пружини, вкладеної тороїдально. ложенні під впливом текучого середовища зі стоГвинтова пружина створює особливо можливість рони високого тиску ущільнювальна манжета оддля того, щоб ущільнювальні манжети ущільнюваного з розташованих на стороні з низьким тиском льних кілець були натягнуті радіально у напрямку першого ущільнювального кільця герметично для поршня. текучого середовища притискається до поршня й Приклад втілення ущільнювальна поверхня першого ущільнювальВинахід пояснюється нижче за допомогою одного кільця герметично для текучої середовища ного з прикладів втілення. На фігурах показані: притискається до стінки жолоба. Фіг.1а. Переріз клапана з ущільнювальною Поділ ущільнювальної прокладки для кільцепрокладкою для кільцевої щілини згідно з винахової щілини на два ущільнювальні кільця дозволяє дом. оптимізувати форму в смислі самопосилення ефеФіг.1b. Дальні околи ущільнювальної прокладкту герметизації при зростаючому диференціальки для кільцевої щілини. ному тиску між стороною з високим тиском і стороФіг.1с. Ближні околи ущільнювальної прокладною з низьким тиском. У результаті симетричної ки для кільцевої щілини. побудови ущільнювальна прокладка для кільцевої Фіг.2. Розсунутий переріз ущільнювальної прощілини згідно з винаходом діє однаково ефективно кладки для кільцевої щілини. як для передбаченого напрямку потоку, так і для Фіг.3a. Стабілізуючий елемент ущільнювальної напрямку потоку, протилежному передбаченому. прокладки для кільцевої щілини. Переважно ущільнювальна прокладка для кіФіг.3b. Подальший вид стабілізуючого елеменльцевої щілини згідно з винаходом побудована та. таким чином, що в запірному положенні текуче 5 80478 6 Фіг.4а. Детальний вид ущільнювальної проотвір 19 між бічною поверхнею 18 клапана 1 ι цикладки для кільцевої щілини при відкритому клаліндром 9, що залишається в запірному положенні, пані. герметично закривається ущільнювальною проФіг.4b. Цей же детальний вид у замкненому кладкою для кільцевої щілини 20. Циліндр 9 у заположенні при нормальних умовах тиску. пірному положенні і утворена в цьому положенні Фіг.4с. Цей же детальний вид у замкненому кільцева щілина 19 по відношенню до циліндра 9 положенні, коли потік спрямований протилежно представлені тільки на детальних видах Фіг.4b і 4с. передбаченому напрямку потоку. Ущільнювальна прокладка для кільцевої щілиНа Фіг.1 показаний клапан 1, за допомогою ни 20 - як видно з детальних видів Фіг.1b і 1с - знаякого можна регулювати потік текучої рідини, не ходиться у жолобі 21, який оббігає циліндр 9 і який показаної на фігурі, між входом клапана 2 і вихозроблений між сепаратором 10 і вихідною буксою дом клапана 3. Позначення входу клапана 2 і ви11. За допомогою манжетного ущільнення 23, ходу клапана 3 співвідносяться з передбаченим установленого у другому жолобі 22 між сепаратонапрямком потоку 4 рідини через клапан 1, при ром 10 і вихідною буксою 11, створюється гермеякому представлене тут відкрите положення клатизація по відношенню до корпуса 8. пана 1 реалізує максимальні швидкості пропущенУщільнювальна прокладка для кільцевої щілиня і мінімальний знос клапана 1. Показаний як ни 20, яка представлена на Фіг.2 у профільному приклад клапан 1 має номінальний діаметр у 24 перерізі на зразок розсунутого малюнка, склададюйма, на вході клапана 2 і виході клапана 3 плоється з одного - по відношенню до клапана 1 - внущини фланців 6 згідно ANSI 900 RTJ для номінатрішнього ущільнювального кільця 24 і одного льного тиску 900 (psi) фунтів на квадратний дюйм ι встановленого по відношенню до нього дзеркальзагальна відстань 7 між площинами фланців 6 но симетрично зовнішнього ущільнювального кільскладає 1568мм. Клапани з принципово таким же ця 25, які, наприклад, складаються з РР і їх форма пристроєм знаходять застосування з номінальнистабілізується за допомогою стабілізуючого елеми діаметрами від 2 до 48 дюймів для номінальних мента 26. Кожне ущільнювальне кільце 24, 25 має тисків від 150 до 2500 (psi) фунтів на квадратний ущільнювальну манжету 27, яка у положенні запидюйм для регулювання протікаючого через них рання притискається до бічної поверхні 18 поршня потоку, наприклад, нафти, газу або води або бага12 герметично для текучого середовища. До ущітофазних сумішей. Альтернативно клапан може льнювальної манжети 27 примикає С-профіль 28, бути виконаний і згідно зі стандартами АРІ. зовнішня ущільнювальна поверхня 29 якого погоКлапан 1 виявляє в литому корпусі 8 циліндр джується за формою з бічною стінкою жолоба 30 і 9, через який може протікати текуче середовище. може бути притиснута до неї герметично для текуТекуче середовище проникає через частину, викочого середовища. С-профіль 28 утворює нижче нану у вигляді сепаратора 10, аксіально у циліндр ущільнювальної манжети 27 плече ущільнення 31, 9 і залишає його - клапан 1 - у передбаченому наяке підігнане до форми виступу 32, що аксіально прямку потоку 4. Сепаратор 10 зафіксований у виступає з жолоба 21 і обтікає його, і може бути корпусі 8 клапана 1 за допомогою вихідної букси герметично для текучого середовища притиснуте 11 циліндра 9, вкрученої у вигляді контргайки у до нього. С-профіль 28 закінчується нижньою ущікорпус 8. льнювальною крайкою 33, яка може бути притисУ циліндрі 8 знаходиться поршень 12 з можлинута до дна 34 жолоба 21. вістю аксіального переміщення. Поршень 12 не Стабілізуючий елемент 26 у вигляді тороподімає торцевої площини і жорстко зв'язаний за добної вигнутої гвинтової пружини закладений між Спомогою радіально розташованих спиць 13 з аксіпрофілями ущільнювальних кілець 24, 25. Цикли ально спрямованим штоком поршня 14. Шток погвинтової пружини - як показано на Фіг.3а і 3b ршня 14 має поверхню 15 з косими зубами під нахилені на кут 35, що складає приблизно 10° по кутом 45°, яка знаходиться в зачепленні з плоскою відношенню до поздовжньої осі 36 гвинтової пруповерхнею 16 з такими ж косими зубами під кутом жини. Тому гвинтову пружину можна радіально (по 45° радіально розташованої і радіально переміщувідношенню до поршня 12) осадити між ущільнюваної штанги переключення 17. Радіальне перевальними кільцями 24, 25, що приводить до попеміщення штанги переключення 17 впливає таким реднього натягу ущільнювальних кілець 24, 25 у чином безпосередньо гістерезисно і без люфту на радіальному напрямку. Всередину гвинтової пруаксіальне переміщення штока поршня 14 і дозвожини для монтажних цілей вкладене опорне кільце ляє таким чином поршню 12 зайняти певне полоS, показане тільки на Фіг.1с і 2. ження в циліндрі 9. Як показано на Фіг.4а ущільнювальні манжети Поршень 12, шток поршня 14 і штанга пере27 при відкритому клапані 1 злегка виступають з ключення 17 у будь-якому робочому положенні жолоба 21 - саме настільки, що вони приходять у знаходяться в положенні рівноваги сил. Незалежконтакт із бічною поверхнею 18 поршня 12 у запірно від примикаючих умов тиску клапан 1 може буному положенні і замикають кільцеву щілину 19 ти включений без обмежень. Швидкість процесу між бічною поверхнею 18 поршня 12 і циліндром 9. переключення обмежена з боку клапана інерцією У запірному положенні - представлено на Фіг.4b i маси поршня 12, штока поршня 14 і штанги пере4с - будь-яке підвищення різниці тисків між входом ключення 17. 2 клапана і виходом 3 клапана 1 викликає самопоПри переміщенні поршня 12 у циліндрі 9 його силення дії герметизації кільцевої ущільнювальної бічна поверхня 18 закриває не показані отвори в прокладки 20 згідно з даним винаходом. сепараторі 10 і замикає в такий спосіб у запірному У приведеному на Фіг.4b робочому випадку в положенні потік рідини через клапан 1. Кільцевий положенні запирання тиск на вході у клапан 2 ви 7 80478 8 ще ніж тиск на виході з клапана 3. Це відповідає дки для кільцевої щілини 20 у цьому випадку радіпри передбаченому напрямку потоку 4 - нормальально сплющується зовнішнє ущільнювальне кільному випадку: при урахуванні всіх можливих тисків це 25, а внутрішнє ущільнювальне кільце 24 на вході у клапан 2 знаходиться сторона з високим радіально розширюється. І у випадку потоку, тиском 37, а на виході з клапана 3 знаходиться спрямованого протилежно передбаченому напрясторона з низьким тиском 38. Між ущільнювальнимку потоку 4 за допомогою ущільнювальної проми кільцями 24, 25 відбувається падіння тиску: у кладки для кільцевої щілини згідно з даним винапроміжному об'ємі 39 між С-профілями 28 виникає ходом також підвищується герметичність. потім тиск середній між тиском на стороні з висоЦифри на фігурах означають: ким тиском 37 і тискомна стороні з низьким тис1. клапан, ком 38. 2. вхід клапана, Під впливом у кожному випадку прилягаючої 3. вихід клапана, різниці тисків деформуються ущільнювальні кільця 4. передбачений напрямок потоку, 24, 25: внутрішнє ущільнювальне кільце 24 раді5. номінальний діаметр, ально сплющується у зв'язку з тим, що тиск зі сто6. поверхня фланця рони високого тиску 37 вище за середній тиск, 7. загальна довжина проходячи, притуляється до стабілізуючого еле8. корпус, мента 26 і полегшує у зв'язку зі збільшенням кіль9. циліндр, цевої щілини 19 вирівнювання тиску між стороною 10. сепаратор, з високим тиском і проміжним об'ємом 39 між С11. вихідна букса, профілями 28. Зовнішнє ущільнювальне кільце 25 12. поршень, під впливом середнього тиску, більш високого ніж 13. спиця, тиск зі сторони низького тиску 38, - відповідно, 14. шток поршня, середній тиск пізніше стає таким, що дорівнює 15. поверхня, високому тиску 37 - розширюється і лягає своєю 16. поверхня, зовнішньою ущільнювальною поверхнею 29 на 17. штанга переключення, стінку жолоба 30, зокрема, ущільнювальним пле18. бічна поверхня клапана, чем 31 на виступ 32, сформований у жолобі. Крім 19. кільцева щілина, того, зовнішнє ущільнювальне кільце 25 під впли20. прокладка кільцевої щілини, вом усе більш зростаючої різниці тисків притиска21. жолоб, ється своєю крайкою 33 до дна жолоба 34. Додат22. жолоб, ково в результаті радіального розширення 23. манжетне ущільнення, підвищується тиск ущільнювальної манжети 27 24. внутрішнє ущільнювальне кільце, зовнішнього ущільнювального кільця на бічну по25. зовнішнє ущільнювальне кільце, верхню 18 клапана 12. Сумарно зростає ефект 26. стабілізуючий елемент герметичності ущільнювальної прокладки кільце27. ущільнювальна манжета, вої щілини 20. 28. С - профіль, Представлений на Фіг.4с виробничий випадок 29. ущільнювальна поверхня, - як правило, небажаний випадок, але саме при 30. бічна стінка жолоба, швидких процесах переключення звичайно зустрі31. плече ущільнення, чається - потік при зворотному переключенні, 32. виступ, спрямований протилежно передбаченому напрям33. нижня ущільнювальна крайка, ку потоку 4. Стосовно представленого на Фіг.4b 34. дно жолоба, нормального випадку тепер сторона з високим 35. кут, тиском 37 виявляється біля виходу клапана 3, а 36. поздовжня вісь, сторона з низьким тиском 38 виявляється біля 37. сторона високого тиску, входу клапана 2. У зв'язку з дзеркально38. сторона низького тиску, симетричною побудовою ущільнювальної прокла39. проміжний об'єм, S опорне кільце. 9 80478 10 11 80478 12 13 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 80478 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601