[**]

В заявке описана гильза запорного вентиля, содержащая эластомерную цилиндрическую часть в сочетании с расположенной внутри нее усиливающей частью, выполненной с ней как одно целое в процессе отливки. В одном из вариантов усиливающая часть содержит два параллельных кольцевых элемента, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии и соединенных множеством дистанционирующих элементов. В другом варианте усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, примыкающие друг к другу под прямым углом, так что формируется Т-образная форма сечения. Еще в одном варианте усиливающая часть содержит кольцо и множество дистанционирующих элементов, проходящих в продольном направлении. Еще в одном варианте усиливающая часть содержит два кольцевых элемента, соединенных множеством штифтов. Штифты жестко прикреплены к одному кольцевому элементу и могут входить в зацепление с другим кольцевым элементом с возможностью скольжения. Еще в одном варианте внутри внутреннего проема усиливающей части расположен вспомогательный кольцевой элемент.

(57) Реферат / Формула:

В заявке описана гильза запорного вентиля, содержащая эластомерную цилиндрическую часть в сочетании с расположенной внутри нее усиливающей частью, выполненной с ней как одно целое в процессе отливки. В одном из вариантов усиливающая часть содержит два параллельных кольцевых элемента, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии и соединенных множеством дистанционирующих элементов. В другом варианте усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, примыкающие друг к другу под прямым углом, так что формируется Т-образная форма сечения. Еще в одном варианте усиливающая часть содержит кольцо и множество дистанционирующих элементов, проходящих в продольном направлении. Еще в одном варианте усиливающая часть содержит два кольцевых элемента, соединенных множеством штифтов. Штифты жестко прикреплены к одному кольцевому элементу и могут входить в зацепление с другим кольцевым элементом с возможностью скольжения. Еще в одном варианте внутри внутреннего проема усиливающей части расположен вспомогательный кольцевой элемент.

---

Евразийское (2D 201370065 (13) А1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. F16K3/04 (2006.01)
2013.09.30 F16K3/10 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2011.09.16
(54) УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ ГИЛЬЗА ДЛЯ ЗАПОРНОГО ВЕНТИЛЯ
(31) 61/383,428
(32) 2010.09.16
(33) US
(86) PCT/US2011/051882
(87) WO 2012/037435 2012.03.22
(88) 2012.06.14
(71) Заявитель:
ПЕНТЭЙР ВОЛВС ЭНД КОНТРОЛС ЮЭс ЭлПи (US)
(72) Изобретатель: Нгуен Вьет (US)
(74) Представитель:
Соболев А.Ю. (RU) (57) В заявке описана гильза запорного вентиля, содержащая эластомерную цилиндрическую часть в сочетании с расположенной внутри нее усиливающей частью, выполненной с ней как одно целое в процессе отливки. В одном из вариантов усиливающая часть содержит два параллельных кольцевых элемента, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии и соединенных множеством дистанци-онирующих элементов. В другом варианте усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, примыкающие друг к другу под прямым углом, так что формируется Т-образная форма сечения. Еще в одном варианте усиливающая часть содержит кольцо и множество дистанционирую-щих элементов, проходящих в продольном направлении. Еще в одном варианте усиливающая часть содержит два кольцевых элемента, соединенных множеством штифтов. Штифты жестко прикреплены к одному кольцевому элементу и могут входить в зацепление с другим кольцевым элементом с возможностью скольжения. Еще в одном варианте внутри внутреннего проема усиливающей части расположен вспомогательный кольцевой элемент.
УШЮТНИТЕЛЬНАЯ ГИЛЬЗА ДЛЯ ЗАПОРНОГО ВЕНТИЛЯ
В настоящей заявке испрашивается приоритет по дате подачи предварительной патентной заявки США 61/383,428 "Улучшенная уплотнительная гильза для запорного вентиля", поданной 16.09.2010 в соответствии со Сводом законом США 35, §119(e), содержание которой полностью включается в настоящую заявку посредством отсылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к уплотнительной гильзе для запорного вентиля, и более конкретно, к уплотнительной гильзе для запорного вентиля, содержащей усиленную эластомерную часть с усиливающей частью, расположенной внутри усиленной части и выполненное с ней как одно целое в процессе отливки.
СВЕДЕНИЯ О ПРЕДШЕСТВУЮЩЕМ УРОВНЕ ТЕХНИКИ
Запорные вентили используются в трубопроводах для транспортировки жидких сред, когда необходимо обеспечивать прямолинейное движение потока текучей среды с минимальным сужением сечения. Задвижка или диафрагма вентиля взаимодействует с двумя противолежащими уплотнительными гильзами, когда вентиль находится в закрытом положении для прерывания прямолинейного потока. Когда задвижку поднимают для перевода вентиля в открытое положение, текучая среда может свободно протекать между впускным и выпускным частями вентиля. Запорные вентили обычно имеют такую конструкцию, которая обеспечивает нахождение вентиля либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении.
В некоторых случаях противолежащие уплотнительные гильзы выполнены из металла, а задвижка может быть изготовлена из металла или из других материалов. Как известно, недостаток конструкций с такими металлическими уплотнительными устройствами заключается в том, что задвижка и/или уплотнения могут очень быстро изнашиваться.
В других конструкциях противолежащие уплотнения изготавливают из эластомерного материала, а задвижку - из металла. В таких устройствах уплотнения упруго уплотняют задвижку. Однако проблема таких эластомерных уплотнительных гильз заключается в том, что часть мягкого эластомерного материала, которая взаимодействует с задвижкой, может задираться при перемещениях задвижки между открытым и закрытым положениями. При перемещениях задвижки она может задирать рабочие выступы уплотнительной гильзы и
срезать возникающие неровности, так что, в конце концов, вентиль потечет. Делались попытки усилить эластомерные уплотнительные гильзы, однако слишком большая жесткость рабочих выступов также может ускорять износ уплотнений.
Таким образом, существует потребность в улучшенной конструкции эластомерной уплотнительной гильзы, используемой в запорных вентилях. Конструкция должна обеспечивать баланс между жесткостью и гибкостью, чтобы полученная уплотнительная гильза имела повышенный расчетный срок службы, по сравнению с известными констру кциями.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предложена гильза запорного вентиля, содержащая цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга и соединенные несколькими дистанционирующими элементами. Один из кольцевых элементов расположен возле рабочего выступа.
В заявке описан вариант запорного вентиля, содержащего корпус, задвижку вентиля и две гильзы. Каждая гильза содержит эластомерную цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри эластомерной цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть может содержать первый и второй кольцевые элементы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга и соединенные несколькими дистанционирующими элементами. Две цилиндрические гильзы расположены внутри корпуса вентиля таким образом, что их соответствующие рабочие выступы находятся напротив друг друга. Кроме того, два рабочих выступа расположены таким образом, что когда вентиль находится в открытом положении, эти рабочие выступы прижимаются друг к другу для герметизации прохода внутри вентиля, и когда вентиль закрыт, рабочие выступы прижимаются к противолежащим сторонам задвижки вентиля, предотвращая прохождение потока текучей среды из впускной части вентиля в его выпускную часть.
В настоящей заявке описан также второй вариант гильзы запорного вентиля, содержащей цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее
концов, и усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, примыкающие друг к другу под прямым углом, так что формируется Т-образная форма сечения, и один из кольцевых элементов расположен возле рабочего выступа.
В настоящей заявке описан второй вариант запорного вентиля, содержащего корпус, задвижку вентиля и две цилиндрические гильзы. Каждая гильза содержит эластомерную цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри эластомерной цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, примыкающие друг к другу под прямым углом, так что формируется Т-образная форма сечения. Две цилиндрические гильзы расположены внутри корпуса вентиля таким образом, что их соответствующие рабочие выступы находятся напротив друг друга. Кроме того, два рабочих выступа расположены таким образом, что когда вентиль находится в открытом положении, эти рабочие выступы прижимаются друг к другу для герметизации прохода внутри вентиля, и когда вентиль закрыт, рабочие выступы прижимаются к противолежащим сторонам задвижки вентиля, предотвращая прохождение потока текучей среды из впускной части вентиля в его выпускную часть.
В настоящей заявке описан третий вариант гильзы запорного вентиля, содержащей цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит кольцевой элемент, соединенный с несколькими дистанционирующими элементами, проходящими в продольном направлении. При этом усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%.
В настоящей заявке описан третий вариант запорного вентиля, содержащего корпус, задвижку вентиля и две цилиндрические гильзы. Каждая гильза содержит эластомерную цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри эластомерной цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит кольцевой элемент, соединенный с несколькими дистанционирующими элементами, проходящими в продольном направлении. При этом
усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%. Две цилиндрические гильзы расположены внутри корпуса вентиля таким образом, что их соответствующие рабочие выступы находятся напротив друг друга. Кроме того, два рабочих выступа расположены таким образом, что когда вентиль находится в открытом положении, эти рабочие выступы прижимаются друг к другу для герметизации прохода внутри вентиля, и когда вентиль закрыт, рабочие выступы прижимаются к противолежащим сторонам задвижки вентиля, предотвращая прохождение потока текучей среды из впускной части вентиля в его выпускную часть.
В настоящей заявке описан четвертый вариант гильзы запорного вентиля, содержащей цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга и соединенные несколькими штифтами. При этом первый кольцевой элемент жестко прикреплен к штифтам, а второй кольцевой элемент может быть соединен с этими штифтами с возможностью скольжения относительно них; Один из кольцевых элементов расположен возле рабочего выступа.
В настоящей заявке описан четвертый вариант запорного вентиля, содержащего корпус, задвижку вентиля и две цилиндрические гильзы. Каждая гильза содержит эластомерную цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, и усиливающую часть, расположенную внутри эластомерной цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга и соединенные несколькими штифтами. При этом первый кольцевой элемент жестко прикреплен к штифтам, а второй кольцевой элемент может быть соединен с этими штифтами с возможностью скольжения относительно них. Две цилиндрические гильзы расположены внутри корпуса вентиля таким образом, что их соответствующие рабочие выступы находятся напротив друг друга. Кроме того, два рабочих выступа расположены таким образом, что когда вентиль находится в открытом положении, эти рабочие выступы прижимаются друг к другу для герметизации прохода внутри вентиля, и когда вентиль закрыт, рабочие выступы прижимаются к противолежащим сторонам
задвижки вентиля, предотвращая прохождение потока текучей среды из впускной части вентиля в его выпускную часть.
В настоящей заявке описан пятый вариант гильзы запорного вентиля, содержащей цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов, усиливающую часть и вспомогательный кольцевой элемент, расположенные внутри цилиндрической части гильзы. Усиливающая часть содержит кольцевой элемент, соединенный с несколькими дистанционирующими элементами, проходящими в продольном направлении. Кольцевой элемент содержит внутренний проем, формирующий внутреннюю поверхность. Вспомогательный кольцевой элемент имеет внешнюю поверхность, находящуюся внутри внутреннего проема с формированием скользящей посадки между усиливающей частью и вспомогательным кольцевым элементом.
В настоящей заявке описан пятый вариант запорного вентиля, содержащего корпус, задвижку вентиля и две цилиндрические гильзы. Каждая гильза содержит эластомерную цилиндрическую часть с рабочим выступом, расположенным на одном из ее концов. Каждая эластомерная цилиндрическая часть содержит усиливающую часть и вспомогательный кольцевой элемент. Усиливающая часть содержит кольцевой элемент, соединенный с несколькими дистанционирующими элементами, проходящими в продольном направлении, причем кольцевой элемент имеет внутренний проем, формирующий внутреннюю поверхность. Вспомогательный кольцевой элемент имеет внешнюю поверхность, находящуюся внутри внутреннего проема с формированием скользящей посадки между усиливающей частью и вспомогательным кольцевым элементом. При этом усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%. Две цилиндрические гильзы расположены внутри корпуса вентиля таким образом, что их соответствующие рабочие выступы находятся напротив друг друга. Кроме того, два рабочих выступа расположены таким образом, что когда вентиль находится в открытом положении, эти рабочие выступы прижимаются друг к другу для герметизации прохода внутри вентиля, и когда вентиль закрыт, рабочие выступы прижимаются к противолежащим сторонам задвижки вентиля, предотвращая прохождение потока текучей среды из впускной части вентиля в его выпускную часть.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже будет описан конкретный вариант осуществления изобретения, рассматриваемый в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фигура 1 - вид сечения запорного вентиля, содержащего предложенную в изобретении усиленную уплотнительную гильзу для открытого положения вентиля.
Фигура 2 - вид сечения запорного вентиля, представленного на фигуре 1, для закрытого положения вентиля.
Фигура 3 - вид с торца первого варианта предложенной уплотнительной гильзы.
Фигура 4 - вид сечения уплотнительной гильзы, сделанного по линии 4-4, указанной на фигуре 3.
Фигура 5 - вид сбоку усиливающей части уплотнительной гильзы, показанной на фигуре 3.
Фигура 6 - вид сечения усиливающей части уплотнительной гильзы, сделанного по линии 6-6, указанной на фигуре 5.
Фигура 7 - вид с торца второго варианта предложенной уплотнительной гильзы.
Фигура 8 - вид сечения уплотнительной гильзы, сделанного по линии 8-8, указанной на фигуре 7.
Фигура 9 - вид с торца усиливающей части уплотнительной гильзы, показанной на фигуре 7.
Фигура 10 - вид сечения усиливающей части уплотнительной гильзы, сделанного по линии 10-10, указанной на фигуре 9.
Фигура 11 - вид с торца третьего варианта предложенной уплотнительной гильзы.
Фигура 12 - вид сечения уплотнительной гильзы, сделанного по линии 12-12, указанной на фигуре 11.
Фигура 13 - вид с торца усиливающей части уплотнительной гильзы, показанной на фигуре 11.
Фигура 14 - вид сечения усиливающей части уплотнительной гильзы, сделанного по линии 14-14, указанной на фигуре 13.
Фигура 15 - вид с торца четвертого варианта предложенной уплотнительной гильзы.
Фигура 16 - вид сечения уплотнительной гильзы, сделанного по линии 16-16, указанной на фигуре 15.
Фигура 17 - вид с торца усиливающей части уплотнительной гильзы, показанной на фигуре 15.
Фигура 18 - вид сечения усиливающей части уплотнительной гильзы, сделанного по линии 18-18, указанной на фигуре 17.
Фигура 19 - вид еще одного сечения усиливающей части уплотнительной гильзы, сделанного по линии 19-19, указанной на фигуре 17.
Фигура 20 - вид с торца пятого варианта предложенной уплотнительной гильзы.
Фигура 21 - вид сечения уплотнительной гильзы, сделанного по линии 20-20, указанной на фигуре 20.
Фигура 22 - вид сбоку вспомогательного кольцевого элемента уплотнительной гильзы, показанного на фигуре 20.
Фигура 23 - вид с торца вспомогательного кольцевого элемента, показанного на фигуре 22.
Фигуры 24А, 24В - виды частичных сечений задвижки в открытом и закрытом положениях и уплотнительной гильзы по пятому варианту осуществления изобретения.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При рассмотрении нижеописанных вариантов осуществления изобретения следует иметь в виду, что терминология, используемая здесь для целей описания, не должна рассматриваться как ограничивающая объем изобретения. Используемые в настоящем описании указания "включающий", "содержащий", "имеющий" и их варианты должны рассматриваться как охватывающие перечисляемые средства и их эквиваленты, а также дополнительные средства. Следует понимать, что, если не указано иное, указания "установленный", "соединенный", "опирающийся" и их варианты используются в широком смысле и охватывают непосредственное или опосредованное соединение или прикрепление. Кроме того, указание "присоединенный" не должно пониматься только как физическое или механическое соединение. В нижеприведенном описании одинаковые ссылочные номера и обозначения используются для описания одних и тех же, одинаковых или соответствующих частей на нескольких видах фигур 1 - 24В.
Как показано на фигуре 1, запорный вентиль 1 имеет корпус 2, кожух 4, впускную часть 6, выпускную часть 8 и внутренний канал 6 для потока текучей среды. Впускная 6 и выпускная 8 части могут иметь фланцы 10, 12, соответственно, для крепления вентиля 1 к соответствующему трубопроводу (не показан). В кожухе 4 может быть размещен приводной механизм 14, предназначенный для обеспечения работы запорного вентиля с помощью гидравлического, пневматического, электрического или другого силового устройства.
Как можно видеть, запорный вентиль 1 содержит первую 16 и вторую 18 гильзы, которые установлены, соответственно, во впускной 6 и выпускной 8 частях вентиля 1. Первая 16 и вторая 18 гильзы имеют в целом цилиндрическую форму, так что их внутренние поверхности 20, 22, соответственно, в собранном запорном вентиле формируют канал 6 для потока текучей среды.
Первая 16 и вторая 18 уплотнительные гильзы имеют рабочие выступы 24, 26, соответственно, расположенные с одного конца каждой гильзы. Уплотнительные гильзы расположены внутри корпуса вентиля таким образом, что рабочие выступы 24, 26 прижаты друг к другу, когда клапан 1 находится в открытом положении. Такое устройство обеспечивает уплотнение канала 6 для потока текучей среды, когда вентиль полностью открыт, так что рабочая текучая среда не может протекать из канала в корпус 2 вентиля или в кожух 4.
Кроме того, первая 16 и вторая 18 уплотнительные гильзы имеют фланцы 28 и 30, соответственно, которые зажимаются между соответствующими фланцами 10 и 12 и фланцами (не показаны) соответствующих компонентов трубопровода. В такой конструкции фланцы 28, 30 уплотнительных гильз 16, 18 служат как для фиксации гильз внутри запорного вентиля 1, так и для уплотнения фланцев 10, 12 вентиля относительно соответствующих компонентов трубопровода.
Также на сечениях уплотнительных гильз 16, 18 видны усиливающие элементы 32, 34, подробное описание которых приведено ниже.
Когда вентиль закрывается, задвижка 40 разделяет гильзы, отодвигая рабочие выступы 26, 24 друг от друга, в результате чего формируется конфигурация, показанная на фигуре 2. В этой конфигурации (полностью закрытое положение) рабочие выступы 26, 24 первой 16 и второй 18 уплотнительных гильз прижимаются к противолежащим сторонам 36, 38 задвижки 40 для отделения впускной части 6 от выпускной части 8 с прекращением
потока текучей среды между ними. Кроме прерывания потока уплотнительное устройство также препятствует прохождению рабочей текучей среды в другие части корпуса вентиля и в кожух.
На фигурах 3 и 4 показаны отдельные виды одной из уплотнительных гильз 16, 18. Ниже приводится описание только в отношении первой уплотнительной гильзы 16, однако будет понятно, что описание в равной степени справедливо и в отношении второй гильзы 18.
Первая уплотнительная гильза 16 содержит эластомерную цилиндрическую часть 42 в сочетании с усиливающей частью 32. В рассматриваемом варианте эластомерная часть 42 содержит рабочий выступ 24, фланец 28 и внутреннюю поверхность 20. Усиливающая часть 32 вделана (например, в процессе отливки) в эластомерную часть 42 возле рабочего выступа 24 для обеспечения необходимой повышенной жесткости этого выступа.
Как указано на фигуре 4, рабочий выступ 24 имеет толщину А, и усиливающая часть 32 расположена на расстоянии В от передней поверхности 25 рабочего выступа. Для конструкции по настоящему изобретению было найдено, что отношение В/А для уплотнительной гильзы 16 в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% обеспечивает требуемый увеличенный срок службы уплотнительной гильзы. Это отношение может изменяться, в пределах указанного диапазона, в зависимости от эластомерного компаунда, использованного для формирования эластомерной части 42, расчетного давления гильзы и толщины задвижки 40. Примерные величины отношения В/А могут быть следующими: примерно 34% - для номинального диаметра трубы, равного 6 дюймов, примерно 37% для диаметра 8 дюймов, примерно 22% - для диаметра 16 дюймов, и примерно 48% - для диаметра 32 дюйма.
Для обеспечения соответствующей посадки уплотнительной гильзы 16 внутри корпуса 2 вентиля, внешняя поверхность 44 эластомерной части 42 должна иметь такие размеры и такую форму, чтобы она взаимодействовала по меньшей мере с частью внутренней поверхности корпуса.
На фигурах 5 и 6 представлены виды усиливающей части 32. В рассматриваемом варианте усиливающая часть 32 состоит из нескольких элементов, включая первое 46 и второе 48 кольца, отстоящие на некотором расстоянии друг от друга и несколько дистанционирующих элементов 50.
Каждое из колец 46, 48 имеет внутренний диаметр ID, внешний диаметр OD, ширину W и толщину t, которые выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая степень жесткости уплотнительной гильзы 16 в поперечном направлении. Для обеспечения необходимой степени жесткости уплотнительной гильзы 16 в продольном направлении первое 46 и второе 48 кольца соединены несколькими дистанционирующими элементами 50, которые расположены в определенных местах по окружности колец 46, 48.
Дистанционирующие элементы имеют длину L для обеспечения необходимого расстояния между первым 46 и вторым 48 кольцами. В рассматриваемом варианте дистанционирующие элементы 50 представляют собой планки, в которых имеются отверстия 52. Отверстия 52 могут облегчать позиционирование усиливающей части 32 внутри пресс-формы в процессе изготовления уплотнительной гильзы, когда усиливающая часть 32 заливается эластомером при отливке эластомерной части 42.
В рассматриваемом варианте первое 46 и второе 48 кольца соединены четырьмя дистанционирующими элементами 50, отстоящими друг от друга по окружности на угловом расстоянии 90°. Следует понимать, что может использоваться большее или меньшее количество таких дистанционирующих элементов для обеспечения необходимой жесткости уплотнительной гильзы 16 в продольном направлении.
Расположение дистанционирующих элементов 50 с интервалами 90° обеспечивает возможность отклонения уплотнительной гильзы 16 в продольном направлении (то есть, параллельно направлению потока по каналу 6), когда задвижка вентиля 1 перемещается между открытым и закрытым положениями. Такое отклонение происходит в связи с тем, что части колец 46, 48, расположенные между дистанционирующими элементами 50, могут немного отклоняться под действием продольной силы на рабочие выступы 22, 24. Величина допустимого отклонения может регулироваться при изготовлении уплотнительной гильзы путем изменения одного или нескольких размеров колец и/или дистанционирующих элементов 50, и путем изменения количества и мест расположения этих элементов 50. Дополнительная возможность регулирования может быть обеспечена расположением усиливающей части 32 с необходимым смещением от рабочего выступа уплотнительной гильзы 16.
Для конструкции по настоящему изобретению было найдено, что обеспечение возможности небольшого отклонения уплотнительной гильзы 16 в продольном направлении
(в отличие от слишком упругого или слишком жесткого уплотнения) может повысить срок службы таких уплотнений по сравнению с известными конструкциями. Раскрытая конструкция уплотнительной гильзы обеспечивает сбалансированное усиление, которое может регулироваться (за счет изменения вышеуказанных параметров) в соответствии с требованиями конкретного применения.
Эластомерная часть 42 может быть выполнена из любого эластомерного материала, используемого в трубопроводных системах транспортировки текучих сред. Усиливающая часть 32 может быть изготовлена из горячекатаной стали или из другого подходящего металла. Объем настоящего изобретения также предусматривает, что усиливающая часть 32 может быть изготовлена из неметаллического материала, такого как полимер.
На фигурах 7-10 представлен второй вариант уплотнительной гильзы 116, имеющей другое усиливающее устройство, для использования в запорном вентиле 1, показанном на фигурах 1 и 2. Как и в предыдущем варианте, нижеприведенное описание относится к первой уплотнительной гильзе 116, хотя оно в равной степени справедливо и в отношении второй гильзы.
Уплотнительная гильза 116, показанная на фигурах 7 и 8, содержит эластомерную часть 142 в сочетании с усиливающей частью 132. В рассматриваемом варианте эластомерная часть 142 имеет рабочий выступ 124, фланец 128 и внутреннюю поверхность 120. Усиливающая часть 132 вделана (например, в процессе отливки) в эластомерную часть 142 возле рабочего выступа 124 для обеспечения необходимой повышенной жесткости этого выступа, как это уже было описано.
Как указано на фигуре 8, рабочий выступ 124 имеет толщину А, и усиливающая часть 132 расположена на расстоянии В от передней поверхности 125 рабочего выступа. Так же, как и в варианте, представленном на фигурах 3 и 4, для рассматриваемой конструкции было найдено, что уплотнительная гильза 116, показанная на фигурах 7 и 8, с отношением В/А в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% будет иметь необходимый повышенный срок службы. Это отношение может изменяться, в пределах указанного диапазона, в зависимости от эластомерного компаунда, использованного для формирования эластомерной части 142, расчетного давления гильзы и толщины задвижки 40. Примерные величины отношения В/А могут быть следующими: примерно 34% - для номинального диаметра трубы, равного 6
дюймов, примерно 37% для диаметра 8 дюймов, примерно 22% - для диаметра 16 дюймов, и примерно 48% - для диаметра 32 дюйма.
Для обеспечения соответствующей посадки уплотнительной гильзы 116 внутри корпуса 2 вентиля, внешняя поверхность 144 эластомерной части 142 должна иметь такие размеры и такую форму, чтобы она взаимодействовала по меньшей мере с частью внутренней поверхности корпуса.
На фигурах 9 и 10 представлены виды усиливающей части 132. В рассматриваемом варианте усиливающая часть 132 состоит из двух элементов, а именно, первого 146 и второго 148 кольцевых элементов, примыкающих друг к другу под прямым углом, которые имеют в сечении в целом Т-образную форму.
Кольцевые элементы 146, 148 имеют, соответственно, внутренние диаметры IDi, ID2, внешние диаметры ODi, OD2, ширину Wi, W2 и толщину ti, t2, которые выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая степень жесткости уплотнительной гильзы 116.
В рассматриваемом варианте первый кольцевой элемент 146 также имеет несколько отверстий 152. Отверстия 152 могут облегчать позиционирование усиливающей части 132 внутри пресс-формы в процессе изготовления уплотнительной гильзы, когда усиливающая часть 132 заливается эластомером при отливке эластомерной части 142.
Как можно видеть на фигуре 8, первый 146 и второй 148 кольцевые элементы расположены внутри эластомерной части 142 таким образом, что второй кольцевой элемент 148 непосредственное примыкает к рабочему выступу 124 уплотнительной гильзы 116. При таком устройстве к рабочему выступу 124 примыкает широкая боковая поверхность 149 второго кольцевого элемента 148. В другом варианте устройство может быть развернуто, так что к рабочему выступу 124 будет примыкать первый кольцевой элемент 146, а второй кольцевой элемент 148 будет расположен на противоположном конце первого кольцевого элемента, на некотором удалении от рабочего выступа 124. В таком варианте к рабочему выступу 124 примыкает сравнительно более узкая боковая поверхность первого кольцевого элемента 146.
Как и в случае первого варианта, эластомерная часть 142 может быть выполнена из любого эластомерного материала, используемого в трубопроводных системах транспортировки текучих сред. Усиливающая часть 132 может быть изготовлена из горячекатаной стали или из другого подходящего металла. Объем настоящего изобретения
предусматривает также, что усиливающая часть 132 может быть изготовлена из неметаллического материала, такого как полимер.
На фигурах 11-14 представлен третий вариант уплотнительной гильзы 216, имеющей другое усиливающее устройство, для использования в запорном вентиле 1, показанном на фигурах 1 и 2. Как и в предыдущем варианте, нижеприведенное описание относится к первой уплотнительной гильзе 216, хотя оно в равной степени справедливо и в отношении второй гильзы.
Уплотнительная гильза 216, показанная на фигурах 11 и 12, содержит эластомерную часть 242 в сочетании с усиливающей частью 232. В рассматриваемом варианте эластомерная часть 242 имеет рабочий выступ 224, фланец 228 и внутреннюю поверхность 220. Усиливающая часть 232 вделана (например, в процессе отливки) в эластомерную часть 242 возле рабочего выступа 224 для обеспечения необходимой повышенной жесткости этого выступа, как это уже было описано.
Как указано на фигуре 12, рабочий выступ 224 имеет толщину А, и усиливающая часть 232 расположена на расстоянии В от передней поверхности 225 рабочего выступа. Так же, как и в вышеописанных вариантах, для рассматриваемой конструкции было найдено, что уплотнительная гильза 216, показанная на фигурах 11 и 12, с отношением В/А в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% будет иметь необходимый увеличенный срок службы. Это отношение может изменяться, в пределах указанного диапазона, в зависимости от эластомерного компаунда, использованного для формирования эластомерной части 142, расчетного давления гильзы и толщины задвижки 40.
Для обеспечения соответствующей посадки уплотнительной гильзы 216 внутри корпуса 2 вентиля, внешняя поверхность 244 эластомерной части 242 должна иметь такие размеры и такую форму, чтобы она взаимодействовала по меньшей мере с частью внутренней поверхности корпуса.
На фигурах 13 и 14 представлены виды усиливающей части 232. В рассматриваемом варианте усиливающая часть 232 состоит из кольца 246 и нескольких поперечно расположенных дистанционирующих элементов 250. Дистанционирующие элементы имеют отверстия 252, которые могут облегчать позиционирование усиливающей части 232 внутри пресс-формы в процессе изготовления, когда усиливающая часть 232 заливается эластомером при отливке эластомерной части 242.
Дистанционирующие элементы имеют длину L. В рассматриваемом варианте показаны четыре дистанционирующих элемента 250, отстоящих друг от друга по окружности на угловом расстоянии 90°. Следует понимать, что может использоваться большее или меньшее количество таких дистанционирующих элементов для обеспечения необходимой жесткости уплотнительной гильзы 216 в продольном направлении.
Кольцо 246 имеет внутренний диаметр Ш, внешний диаметр OD, ширину W и толщину t, которые выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая степень жесткости уплотнительной гильзы 216. Как лучше всего видно на фигуре 12, усиливающая часть 232 расположена внутри эластомерной части 242 таким образом, что кольцо 246 непосредственное примыкает к рабочему выступу 224 уплотнительной гильзы 216. При таком устройстве к рабочему выступу 224 примыкает широкая боковая поверхность 249 (см. фигуру 13) кольца 246.
Как и в предыдущих вариантах, эластомерная часть 242 может быть выполнена из любого эластомерного материала, используемого в трубопроводных системах транспортировки текучих сред. Усиливающая часть 232 может быть изготовлена из горячекатаной стали или из другого подходящего металла. Объем настоящего изобретения предусматривает также, что усиливающая часть 232 может быть изготовлена из неметаллического материала, такого как полимер.
На фигурах 15 - 19 представлен четвертый вариант уплотнительной гильзы 316, имеющей другое усиливающее устройство, для использования в запорном вентиле 1, показанном на фигурах 1 и 2. Как и в предыдущем варианте, нижеприведенное описание относится к первой уплотнительной гильзе 316, хотя оно в равной степени справедливо и в отношении второй гильзы.
Уплотнительная гильза 316, показанная на фигурах 15 и 16, содержит эластомерную часть 342 в сочетании с усиливающей частью 332. В рассматриваемом варианте эластомерная часть 342 имеет рабочий выступ 324, фланец 328 и внутреннюю поверхность 320. Усиливающая часть 332 вделана (например, в процессе отливки) в эластомерную часть 342 возле рабочего выступа 324 для обеспечения необходимой повышенной жесткости этого выступа, как это уже было описано.
Как указано на фигуре 12, рабочий выступ 324 имеет толщину А, и усиливающая часть 332 расположена на расстоянии В от передней поверхности 325 рабочего выступа. Так
же, как и в вышеописанных вариантах, для рассматриваемой конструкции было найдено, что уплотнительная гильза 316, показанная на фигурах 15 и 16, с отношением В/А в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% будет иметь необходимый увеличенный срок службы. Это отношение может изменяться, в пределах указанного диапазона, в зависимости от эластомерного компаунда, использованного для формирования эластомерной части 142, расчетного давления гильзы и толщины задвижки 40.
Для обеспечения соответствующей посадки уплотнительной гильзы 316 внутри корпуса 2 вентиля, внешняя поверхность 344 эластомерной части 342 должна иметь такие размеры и такую форму, чтобы она взаимодействовала по меньшей мере с частью внутренней поверхности корпуса.
На фигурах 17 - 19 представлены виды усиливающей части 332. В рассматриваемом варианте усиливающая часть 332 состоит из нескольких элементов, включая первое 346 и второе 348 кольца, несколько штифтов 349 и несколько дистанционирующих элементов 351.
Кольца 346, 348 имеют, соответственно, внутренние диаметры IDi, ID2, внешние диаметры ODi, OD2, ширину Wi, W2 и толщину ti, t2, которые выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая степень жесткости уплотнительной гильзы 316.
В рассматриваемом варианте первое 346 и второе 348 кольца могут перемещаться относительно друг друга. Эта подвижность обеспечивается штифтами 349, которые жестко прикреплены к первому кольцу 346 и соединены ко второму кольцу 348 с возможностью скольжения в соответствующих отверстиях 347 во втором кольце. В процессе работы первое 346 и второе 348 кольца могут перемещаться относительно друг друга за счет скольжения второго кольца 348 по штифтам 349. Таким образом, обеспечивается некоторая степень подвижности усиливающего устройства, в результате чего обеспечивается возможность некоторого отклонения рабочего выступа при открытии/закрытии вентиля 1.
На первом кольце 346 имеется несколько дистанционирующих элементов 351, которые могут облегчать позиционирование усиливающей части 332 внутри пресс-формы в процессе изготовления уплотнительной гильзы, когда усиливающая часть 332 заливается эластомером при отливке эластомерной части 342.
Как можно видеть на фигуре 16, первое 346 и второе 348 кольца расположены внутри эластомерной части 342 таким образом, что первое кольцо 346 непосредственное примыкает к рабочему выступу 324 уплотнительной гильзы 316. При таком устройстве к рабочему
выступу 324 примыкает широкая боковая поверхность 345 первого кольца 346. В другом варианте устройство может быть развернуто, так что к рабочему выступу 324 будет примыкать второе кольцо 348, а первое кольцо 346 будет расположено на противоположном конце второго кольца, на некотором удалении от рабочего выступа 324.
Как и в предыдущих вариантах, эластомерная часть 342 может быть выполнена из любого эластомерного материала, используемого в трубопроводных системах транспортировки текучих сред. Усиливающая часть 332 может быть изготовлена из горячекатаной стали или из другого подходящего металла. Объем настоящего изобретения предусматривает также, что усиливающая часть 332 может быть изготовлена из неметаллического материала, такого как полимер.
На фигурах 20 - 23 представлен пятый вариант уплотнительной гильзы 416, имеющей другое усиливающее устройство, для использования в запорном вентиле 1, показанном на фигурах 1 и 2. Как и в предыдущих вариантах, нижеприведенное описание относится к первой уплотнительной гильзе 416, хотя оно в равной степени справедливо и в отношении второй гильзы.
Уплотнительная гильза 416, показанная на фигурах 20 и 21, содержит эластомерную часть 242 в сочетании с усиливающей частью 232, уже описанной со ссылками на фигуры 11 - 14, и вспомогательное кольцо 460, частично расположенное внутри усиливающей части 232. В рассматриваемом варианте эластомерная часть 442 имеет рабочий выступ 424, фланец 428 и внутреннюю поверхность 420. Усиливающая часть 232 вделана (например, в процессе отливки) в эластомерную часть 442 возле рабочего выступа 424 для обеспечения необходимой повышенной жесткости этого выступа, как это уже было описано.
Как указано на фигуре 20, рабочий выступ 424 имеет толщину А, и усиливающая часть 232 расположена на расстоянии В от передней поверхности 425 рабочего выступа. Так же, как и в вышеописанных вариантах, для рассматриваемой конструкции было найдено, что уплотнительная гильза 416, показанная на фигурах 20 и 21, с отношением В/А в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% будет иметь необходимый увеличенный срок службы. Это отношение может изменяться, в пределах указанного диапазона, в зависимости от эластомерного компаунда, использованного для формирования эластомерной части 442, расчетного давления гильзы и толщины задвижки 40. Примерные величины отношения В/А могут быть следующими: примерно 34% - для номинального диаметра трубы, равного 6
дюймов, примерно 37% для диаметра 8 дюймов, примерно 22% - для диаметра 16 дюймов, и примерно 48% - для диаметра 32 дюйма.
Для обеспечения соответствующей посадки уплотнительной гильзы 416 внутри корпуса 2 вентиля, внешняя поверхность 444 эластомерной части 442 должна иметь такие размеры и такую форму, чтобы она взаимодействовала по меньшей мере с частью внутренней поверхности корпуса.
Как показано на фигурах 13 и 14, кольцо 246 усиливающей части 231 имеет внутренний проем 251 с внутренним диаметром Ш и внутренней поверхностью 253, внешний диаметр OD, ширину W и толщину t, которые выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая степень жесткости уплотнительной гильзы 416 (фигура 20). Как лучше всего видно на фигуре 20, усиливающая часть 232 расположена внутри эластомерной части 442 таким образом, что кольцо 246 непосредственное примыкает к рабочему выступу 424 уплотнительной гильзы 416. При таком устройстве к рабочему выступу 424 примыкает широкая боковая поверхность 249 (см. фигуру 13) кольца 246.
Как показано на фигурах 22 и 23, вспомогательное кольцо 460 имеет кольцеобразную форму с внутренним диаметром ГОХ, внешним диаметром ODx, формирующим внешнюю поверхность 464, и толщину tx. Как можно видеть на фигурах 20 и 21, внешний диаметр ODx вспомогательного кольца 460 меньше внутреннего диаметра Ш внутреннего проем 251 усиливающей части 232. Вспомогательное кольцо 460 вделано (например, в процессе отливки) в эластомерную часть 442 и расположено таким образом, что часть его толщины tx расположена внутри проема 251 усиливающей части 232, в результате чего формируется скользящая посадка вспомогательного кольца 460 в усиливающей части 232. В этом варианте усиливающая часть 232 и вспомогательное кольцо 460 могут перемещаться относительно друг друга в продольном направлении. Ниже будет описано действие рассматриваемого варианта со ссылками на фигуры 24А и 24В с учетом описания фигур 1 и 2. На фигурах 24А и 24В приведены виды частичных сечений задвижки 40 и уплотнительной гильзы 416. Когда запорный вентиль 1 открыт (фигура 24А), задвижка 40 не оказывает давление на уплотнительную гильзу 416 (для ясности показана лишь часть уплотнительной гильзы 416). Когда запорный вентиль 1 закрыт, задвижка 40 сжимает рабочий выступ 424, вызывая отклонение в продольном направлении усиливающей части 232 и вспомогательного кольца 460 в продольном направлении 462 вентиля 1 (фигура 24В). В соответствии с настоящим
изобретением усиливающий элемент 232 отклоняется в большей степени, чем вспомогательное кольца 460, вдоль центральной оси. Поэтому в этом положении большая часть толщины tx вспомогательное кольца 460 расположена внутри проема 251 усиливающей части 232 по сравнению с положением, когда рабочий выступ 424 не сжат. Вспомогательное кольцо 460 обеспечивает дополнительную жесткость в продольном направлении для эластомерной части 442, а также увеличивает прочность в окружном направлении эластомерной части 442. Таким образом, пятый вариант подходит для применений, в которых текучая среда находится под высоким давлением.
Как и в предыдущих вариантах, эластомерная часть 442 может быть выполнена из любого эластомерного материала, используемого в трубопроводных системах транспортировки текучих сред. Усиливающая часть 232 и/или вспомогательное кольцо 460 могут быть изготовлены из горячекатаной стали или из другого подходящего металла. Объем настоящего изобретения предусматривает также, что усиливающая часть 232 и/или вспомогательное кольцо 460 могут быть изготовлены из неметаллического материала, такого как полимер.
Следует понимать, что, если в явной форме не указано иное, признаки, раскрытые в настоящем описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), могут использоваться в любых сочетаниях, и что каждый признак, раскрытый в описании, может быть заменен другими признаками, обеспечивающими выполнение такой же, эквивалентной или аналогичной функции. Таким образом, если в явной форме не указано иное, каждый раскрытый признак является всего лишь примером из группы эквивалентных или аналогичных признаков.
Изобретение не ограничивается конкретными деталями вышеописанных вариантов. Изобретение охватывает любые новые признаки или любые новые сочетания признаков, раскрытых в настоящем описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), или любые новые стадии или любые новые сочетания стадий любого способа, раскрытых в описании.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гильза запорного вентиля, содержащая:
цилиндрическую часть, имеющую рабочий выступ, расположенный на одном из ее концов; и
усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы, причем усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга и соединенные множеством дистанционирующих элементов;
причем один из кольцевых элементов расположен возле рабочего выступа.
2. Гильза запорного вентиля по п. 1, в которой цилиндрическая часть гильзы изготовлена из эластомерного материала, и усиливающая часть изготовлена из металла.
3. Гильза запорного вентиля по п. 2, в которой дистанционирующие элементы находятся друг от друга по окружности на угловом расстоянии 90°.
4. Гильза запорного вентиля по п. 1, в которой усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%.
5. Гильза запорного вентиля, содержащая:
цилиндрическую часть, имеющую рабочий выступ, расположенный на одном из ее концов; и
усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы, причем усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, примыкающие друг к другу под прямым углом, так что формируется Т-образная форма сечения;
причем один из кольцевых элементов расположен возле рабочего выступа.
6. Гильза запорного вентиля по п. 5, в которой усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%.
7. Гильза запорного вентиля, содержащая:
цилиндрическую часть, имеющую рабочий выступ, расположенный на одном из ее концов; и
усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы, причем усиливающая часть содержит кольцевой элемент, находящийся в зацеплении с множеством дистанционирующих элементов, проходящих в продольном направлении;
причем усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%.
8. Гильза запорного вентиля по п. 7, в которой цилиндрическая часть гильзы изготовлена из эластомерного материала, и усиливающая часть изготовлена из металла.
9. Гильза запорного вентиля по п. 8, в которой дистанционирующие элементы находятся друг от друга по окружности на угловом расстоянии 90°.
10. Гильза запорного вентиля, содержащая:
цилиндрическую часть, имеющую рабочий выступ, расположенный на одном из ее концов; и
усиливающую часть, расположенную внутри цилиндрической части гильзы, причем усиливающая часть содержит первый и второй кольцевые элементы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга и соединенные множеством
штифтов, и первый кольцевой элемент жестко прикреплен множеством штифтов, а второй кольцевой элемент может входить в зацепление множеством этих штифтов с возможностью скольжения относительно них;
причем один из первого и второго кольцевых элементов расположен возле рабочего выступа.
11. Гильза запорного вентиля по п. 10, в которой усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%.
12. Гильза запорного вентиля по п. 10, в которой цилиндрическая часть гильзы изготовлена из эластомерного материала, и усиливающая часть изготовлена из металла.
13. Гильза запорного вентиля, содержащая:
цилиндрическую часть, имеющую рабочий выступ, расположенный на одном из ее концов;
усиливающую часть и вспомогательный кольцевой элемент, расположенные внутри цилиндрической части гильзы, причем усиливающая часть содержит кольцевой элемент, находящийся в зацеплении с множеством дистанционирующих элементов, проходящими в продольном направлении, при этом кольцевой элемент имеет внутренний проем, формирующий внутреннюю поверхность, и вспомогательный кольцевой элемент имеет внешнюю поверхность, находящуюся внутри внутреннего проема с формированием скользящей посадки между усиливающей частью и вспомогательным кольцевым элементом.
14. Гильза запорного вентиля по п. 13, в которой усиливающая часть расположена на первом расстоянии от поверхности рабочего выступа в продольном направлении, так что отношение первого расстояния к толщине рабочего выступа находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50%.
14.
15. Гильза запорного вентиля по п. 13, в которой цилиндрическая часть гильзы изготовлена из эластомерного материала, и усиливающая часть изготовлена из металла.
Вентиль в открытом положении
Фиг. 1
Вентиль в закрытом положении Фиг. 2
216
Фиг. 18
1/13
1/13
2/13
2/13
Фиг. 5
Фиг. 5
Фиг. 5
Фиг. 9
Фиг. 9
Фиг. 14
Фиг. 14
Фиг. 15
Фиг. 15
10/13
10/13
Фиг. 21
Фиг. 21
Фиг. 23
Фиг. 23
13/13
13/13