Ущільнювальна прокладка сполучень трубопровідної арматури

Реферат: Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь розташована у канавці, виконаній в одній із ущільнювальних поверхонь трубопровідної арматури. Канавка має на обох сторонах аксіально виступаючий виконаний по її краю виступ; в канавці розміщена ущільнювальна прокладка, що складається з розташованих поруч дзеркально-симетрично аксіально двох ущільнювальних кілець, і в замикаючому положенні, під впливом перепаду тисків робочого середовища, ущільнююча поверхня розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснута до стінки канавки; також, під впливом перепаду тисків робочого середовища, ущільнювальне плече розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснуто до виступу, аксіально виступаючому у канавки та виконаному по її краю; та ущільнювальна манжета розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснута до прилеглої ущільнювальної поверхні. UA 98674 U про видачу патенту: UA 98674 U UA 98674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до трубопровідної арматури, зокрема до ущільнювальних прокладок сполучень нециліндричних поверхонь трубопровідної арматури, наприклад плоских, конічних, сферичних та т.п. Відомі ущільнювальні прокладки сполучень затвора зі застосуванням неметалевих матеріалів (Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. – Ленинград: Машиностроение, 1969. - С. 353-354, 362). Однак, такі ущільнення, з перебігом часу, допускають виток середовища внаслідок стирання та старіння ущільнюючих елементів, в т.ч. через недостатню постійність їх властивостей при зміні робочої температури. В основу корисної моделі поставлена задача: - забезпечення герметичності сполучень нециліндричних поверхонь трубопровідної арматури, наприклад плоских, конічних, сферичних та т.п., як в передбаченому напрямку перепаду тисків, так і при протилежному перепаді тисків робочого середовища, - виключення витоку середовища при різних робочих температурах, внаслідок температурної деформації деталей клапана, зниження впливу температури на герметичність ущільнення сполучення, - підвищення ресурсу та терміну експлуатації ущільнення. Поставлена задача вирішується тим, ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь, що розташована у канавці, виконаній в одній із ущільнювальних поверхонь трубопровідної арматури, згідно з корисною моделлю, канавка має на обох сторонах аксіально виступаючий виконаний по її краю виступ; в канавці розміщена ущільнювальна прокладка, що складається з розташованих поруч дзеркально-симетрично аксіально двох ущільнювальних кілець, і в замикаючому положенні, під впливом перепаду тисків робочого середовища, ущільнююча поверхня розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснута до стінки канавки; також, під впливом перепаду тисків робочого середовища, ущільнювальне плече розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснуто до виступу, аксіально виступаючого у канавки та виконаного по її краю; та ущільнювальна манжета розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснута до прилеглої ущільнювальної поверхні. Крім того, ущільнювальні кільця мають С-профіль, при цьому в замикаючому положенні, під впливом перепаду тисків робочого середовища, С-профіль ущільнювального кільця, розташованого на стороні з низьким тиском, може розширюватися. Крім того, ущільнювальна прокладка має розмір, що перевищує відстань між прилеглою ущільнювальною поверхнею і основою канавки, так, що ущільнювальне кільце вдавлюється в канавку з попереднім напруженням. Крім того, ущільнювальна прокладка включає щонайменше один стабілізуючий елемент, який розміщують уздовж канавки між ущільнювальними кільцями. Крім того, стабілізуючий елемент являє собою пружний елемент, наприклад гвинтову пружину. Крім того, витки стабілізуючого елемента, виконаного у вигляді гвинтової пружини, нахилені на кут, наприклад становить 10°, по відношенню до поздовжньої осі цієї пружини. Крім того, ущільнювальні кільця, за допомогою стабілізуючого елемента, напружені в напрямку прилеглої ущільнювальної поверхні. Крім того, в ущільнювальній поверхні, в якій виконана канавка, виконана додаткова канавка, так, що ущільнювальні манжети знаходяться в приповерхневому шарі при русі робочого середовища. Крім того, на прилеглій ущільнювальної поверхні виконаний ущільнювальний виступ. Крім того, між прилеглими поверхнями ущільнювачів забезпечується зазор. Крім того, канавки, виконані в ущільнювальних поверхнях затвора двосідельного клапана, розміщуються так, що ефективна площа затвора прагне до нуля. Технічний результат: - забезпечення герметичності сполучень нециліндричних поверхонь трубопровідної арматури, наприклад плоских, конічних, сферичних і т.п., як в передбаченому напрямку перепаду тисків, так і при протилежному перепаді тисків робочого середовища, - виключення витоку середовища при різних робочих температурах, внаслідок температурної деформації деталей клапана, зниження впливу температури на герметичність ущільнення сполучення, - підвищення ресурсу та терміну експлуатації ущільнення. Корисна модель пояснюється за допомогою одного з прикладів реалізації. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: 1 UA 98674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 1 - розріз запірно-регулюючого двосідельного клапана, з ущільнювальною прокладкою плоского сполучення затвора; Фіг. 2 - місцевий вигляд ущільнювальної прокладки плоского сполучення затвора; Фіг. 3 - розсунутий розріз ущільнювальної прокладки плоского сполучення затвора; Фіг. 4 - стабілізуючий елемент ущільнювальної прокладки плоского сполучення затвора; Фіг. 5 - місцевий вигляд ущільнювальної прокладки плоского сполучення затвора, при відкритому плунжері; Фіг. 6 - місцевий вигляд ущільнювальної прокладки плоского сполучення затвора, в замкненому положенні за нормальних умов; Фіг. 7 - місцевий вигляд ущільнювальної прокладки плоского сполучення затвора, в замкненому положенні при протилежному перепаді тисків, по відношенню до нормальних умов. Запірно-регулюючий двосідельний клапан (див. Фіг. 1) містить корпус 1, вхідний патрубок 2, вихідний патрубок 3, кришку 4; знімний вузол затвора, що включає в себе корпус 5, плунжер, що складається з штока 6, верхньої тарілки 7, нижньої тарілки 8 і поршневого приводу 9, нерухоме сідло 10 і підпружинене пружинним вузлом 11 рухливе сідло 12. Забезпечення щільності сполучень тарілка 7 - сідло 12 і тарілка 8 - сідло 10 здійснюється ущільнювальною прокладкою 13, при цьому ефективна площа затвора прагне до нуля. Напрямок руху робочого середовища клапана вказано стрілками. Інші елементи ущільнень, монтажу клапана і його конструктивних елементів не показані. Плунжер клапана завжди знаходиться в рівновазі сил внаслідок розвантаження як по тиску, так і по впливу стікаючого робочого середовища клапана в кінцевих та будь-яких проміжних положеннях, а поршневий привід впливає на плунжер безпосередньо і без люфту, що призводить до єдиного обмеження - по швидкості переміщення, із-за інерції його маси. При переміщенні плунжера на закриття, тарілки сполучаються з сідлами і замикають потік робочого середовища через затвор. При цьому пружинний вузол 11 забезпечує передачу на сполучення тарілка 7 - сідло 12 половину зусилля, що розвивається поршневим приводом 9, а друга половина зусилля, що розвивається поршневим приводом 9, передається безпосередньо на сполучення тарілка 8 - сідло 10. Додатково пружинний вузол 11 забезпечує автоматичну компенсацію теплового розширення/стиснення елементів клапана із збереженням пропорції поділу зусилля від поршневого приводу 9 між верхнім і нижнім сполученнями затвора. Конструкція ущільнювальної прокладки 13, що забезпечує герметичність сполучень тарілка 7 - сідло 12 і тарілка 8 - сідло 10, однакова, внаслідок чого далі буде описано ущільнення сполучення тарілка 7 - сідло 12. Ущільнювальна прокладка 13 сполучення тарілка 7 - сідло 12 (див. Фіг. 2) перебуває в канавці 14, яку формують: - внутрішньою бічною поверхнею канавки 14 є проточка, виконана в зовнішній поверхні тарілки 7; - основою канавки 14 є поверхня опорного диска 15, навернутого і зафіксованого на зовнішній поверхні тарілки 7 (фіксація не показана); - зовнішньою бічною поверхнею канавки 14 є проточка, виконана в зовнішньому диску 16, навернутого на зовнішню поверхню опорного диска 15 та зафіксованого в цьому положенні (фіксація не показана). За допомогою стандартного ущільнення 17 кільцевого зазору, встановленого в проточці 18, виконаної в опорному диску 15, забезпечується герметичність між тарілкою 7 опорним диском 15. Ущільнювальна прокладка 13 сполучення тарілка-сідло, в розрізі і розсунутому вигляді (див. також Фіг. 3) містить одне, по відношенню до осі обертання цієї прокладки, внутрішнє кільце ущільнювача 19 і одне встановлене по відношенню до нього дзеркально-симетрично зовнішнє кільце ущільнювача 20, які, наприклад, складаються з поліпропілену, і їх форма стабілізується за допомогою стабілізуючого елемента 21. Кожне ущільнювальне кільце 19 і 20 має ущільнювальну манжету 22, яка в положенні закриття сполучення тарілка-сідло притискається до ущільнювальної поверхні сідла 12 непроникно для поточного середовища. До ущільнювальної манжеті 22 примикає С-профіль 23, зовнішня ущільнювальна поверхня 24 якого узгоджується за формою з бічною поверхнею стінки 25 канавки 14 і може бути притиснута до неї непроникно для поточного середовища клапана. С-профіль 23 утворює вище ущільнювальної манжети 22 плече ущільнення 26, яке підігнано до форми виступу 27, аксіально виступаючого з канавки 14 і виконаного по її краю, і може бути непроникно для поточного середовища притиснуто до нього. С-профіль 23 закінчується верхньою ущільнювальною кромкою 28, яка може бути притиснута до основи 29 канавки 14. 2 UA 98674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Стабілізуючий елемент 21 у вигляді вигнутої гвинтової пружини закладений між Спрофілями 23 ущільнювальних кілець 19 і 20. Цикли гвинтової пружини (див. Фіг. 4) нахилені на кут α, що становить приблизно 10° по відношенню до поздовжньої осі гвинтової пружини. Таким чином, гвинтову пружину можна радіально, по відношенню до тарілки 7, осадити між ущільнювальними кільцями 19 і 20, що призводить до попередньою напрузі ущільнювальних кілець 19 і 20 в осьовому напрямку. Всередину гвинтовий пружини, для монтажних цілей, вкладено монтажне кільце 30, показане тільки на Фіг. 3. Ущільнювальні манжети 22 при відкритому затворі клапана 1 злегка виступають з канавки 14, перебуваючи при цьому в канавці 31, яку формує проточка в тарілці 7 і проточка, виконана в зовнішньому диску 16, внаслідок чого виступаючі частини ущільнюючих манжет 22 знаходяться в приповерхневому шарі руху робочого середовища, що мінімізує їх знос. При нормальному перебігу робочого середовища, вказаний стрілками (див. Фіг. 5), тиск Ρ1 у вхідному патрубку 2 клапана 1 вище, ніж тиск Р 2 в вихідному патрубку 3. При закритті затвора клапана 1 тарілка 7 (див. Фіг. 6) сполучається з опорною поверхнею 32 сідла 12, при цьому ущільнювальні манжети 22, що виступають з канавки 14, приходять в контакт з ущільнювальною поверхнею 33 сідла 12 настільки, що забезпечується герметичність сполучення тарілка 7 - сідло 12. У закритому положенні затвора (див. Фіг. 6 і Фіг. 7) будь-яке підвищення перепаду тисків Ρ1 і Р2 викликає самопосилення дії герметизації ущільнювальною прокладки 13. Внаслідок наявності перепаду тиску на ущільнювальних кільцях 19 і 20 відбувається падіння тиску в проміжному об'ємі 34 між С-профілями 23 та виникає тиск, середній між тиском на стороні з високим тиском Ρ1 і тиском на стороні з низьким тиском Р2. Під впливом перепаду тисків деформуються ущільнювальні кільця 19 і 20: - зовнішнє ущільнювальне кільце 20 сплющується, стискаючи стабілізуючий елемент 21, у зв'язку з тим, що тиск Ρ1 вище середнього тиску, при цьому виникає щілинний зазор 35. Крім того щілинний зазор 35 полегшує вирівнювання тиску між стороною з високим тиском і проміжним об'ємом 34 між С-профілями 23; - внутрішнє ущільнювальне кільце 19 розширюється та лягає своєю зовнішньої ущільнювальної поверхнею 24 на стінку 25 канавки, зокрема, ущільнювальним плечем 26 на виступ 27, сформований по краю канавки 14, у зв'язку з тим, що під впливом середнього тиску, більш високого, ніж тиск з боку низького тиску Р 2, відповідно, середній тиск пізніше стає рівним високому тиску Ρ1. Крім того, внутрішнє ущільнювальне кільце 19, під впливом все більш зростаючого перепаду тисків, збільшує силу притиску своєї кромки 28 до основи 29 канавки 14. Додатково, в результаті розширення підвищується тиск ущільнювальної манжети 22 внутрішнього кільця ущільнювача 19 на ущільнювальну поверхню 33 сідла 12. В результаті зростає ефект непроникності ущільнювальної прокладки 13 затвора клапана. На Фіг. 7 представлений випадок, коли перепад тисків на затворі клапана змінюється на протилежний і робоче середовище намагається переміститися в протилежному напрямку, по відношенню до передбаченого. У зв'язку з дзеркально-симетричною побудовою ущільнювальної прокладки 13 в цьому випадку сплющується внутрішнє ущільнювальне кільце 19, а зовнішнє ущільнювальне кільце 20 розширюється, забезпечуючи ефект непроникності ущільнювальної прокладки 13 затвора клапана, як і при нормальному перепаді тисків на затворі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь, що розташована у канавці, виконаній в одній із ущільнювальних поверхонь трубопровідної арматури, яка відрізняється тим, що канавка має на обох сторонах аксіально виступаючий виконаний по її краю виступ; в канавці розміщена ущільнювальна прокладка, що складається з розташованих поруч дзеркально-симетрично аксіально двох ущільнювальних кілець, і в замикаючому положенні, під впливом перепаду тисків робочого середовища, ущільнююча поверхня розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснута до стінки канавки; також, під впливом перепаду тисків робочого середовища, ущільнювальне плече розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснуто до виступу, аксіально виступаючого у канавки та виконаного по її краю; та ущільнювальна манжета розташованого на стороні з низьким тиском ущільнювального кільця герметично для текучого середовища притиснута до прилеглої ущільнювальної поверхні. 3 UA 98674 U 5 10 15 20 25 30 2. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що ущільнювальні кільця мають С-профіль, при цьому, в замикаючому положенні, під впливом перепаду тисків робочого середовища, С-профіль ущільнювального кільця, розташованого на стороні з низьким тиском, може розширюватися. 3. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що ущільнювальна прокладка має розмір, що перевищує відстань між прилеглою ущільнювальною поверхнею і основою канавки, так, що ущільнювальне кільце вдавлюється в канавку з попереднім напруженням. 4. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що ущільнювальна прокладка включає щонайменше один стабілізуючий елемент, який розміщують уздовж канавки між ущільнювальними кільцями. 5. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 4, яка відрізняється тим, що стабілізуючий елемент являє собою пружний елемент, наприклад гвинтову пружину. 6. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за пп. 4-5, яка відрізняється тим, що витки стабілізуючого елемента, виконаного у вигляді гвинтової пружини, нахилені на кут, наприклад становить 10°, по відношенню до поздовжньої осі цієї пружини. 7. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за пп. 5-6, яка відрізняється тим, що ущільнювальні кільця, за допомогою стабілізуючого елемента, напружені в напрямку прилеглої ущільнювальної поверхні. 8. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що в ущільнювальній поверхні, в якій виконана канавка, виконана додаткова канавка, так, що ущільнювальні манжети знаходяться в приповерхневому шарі при русі робочого середовища. 9. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що на прилеглій ущільнювальній поверхні виконаний ущільнювальний виступ. 10. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що між ущільнювальними поверхнями, що сполучуються, забезпечується зазор. 11. Ущільнювальна прокладка сполучення нециліндричних ущільнювальних поверхонь за п. 1, яка відрізняється тим, що канавки, виконані в ущільнювальних поверхнях затвора двосідельного клапана, розміщуються так, що ефективна площа затвора прагне до нуля. 4 UA 98674 U 5 UA 98674 U 6 UA 98674 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7