PL232483B1

PL232483B1 - Zawieradło zaworu zasuwowego

Info

Publication number: PL232483B1
Application number: PL407512A
Authority: PL
Inventors: Mirosław SZUSTER; Mirosław Szuster
Original assignee: Grundwaterstream Armaturen Gmbh W Organizacji; Szuster Miroslaw Szuster Consulting
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2019-06-28
Also published as: PL407512A1; US20170114904A1; EP3120054B1; WO2015137837A1; EP3120054A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawieradło zaworu zasuwowego, służące do odcinania i regulacji przepływu płynu wzdłuż połączonego z nim odcinka rurowego, zwłaszcza z miękkimi powierzchniami uszczelniającymi lub współpracujące z elastycznymi powierzchniami korpusu zaworu zasuwowego.

Znane powszechnie zawieradła pokryte są miękkimi powierzchniami uszczelniającymi lub współpracujące z elastycznymi powierzchniami korpusu zaworu zasuwowego. Są to najbardziej odpowiedzialne za działanie elementy zaworów zasuwowych, które to zawory stosuje się w celu odcięcia i/lub regulacji przepływu wody lub gazu w rurach. Ze względu na dość niskie koszty zakupu stosuje się je również do ścieków i cieczy zanieczyszczonych, zamiast, zwykle droższych zasuw nożowych.

Znane tego typu zawory zasuwowe, posiadają korpus, który obejmuje odcinek rurowy i boczną kieszeń zawieradła. Korpus jest tak ukształtowany, że współpracuje z zespołem napędowym zaworu zasuwowego zawierającym zamocowany obrotowo trzpień zaworu z zamontowaną na nim nakrętką połączoną z zawieradłem. Trzpień zaworu jest obracany w nakrętce, celem przemieszczania zawieradła w prowadnicach korpusu współpracujących z występami prowadzącymi zawieradła z położenia otwarcia do zamknięcia i odwrotnie. Zawieradło ma ogólnie kształt klinowy i posiada uszczelnienie czołowe. Górne uszczelnienia czołowe zawieradła znajdują się bliżej nakrętki, przy czym, usytuowane są tak, by współpracowały uszczelniająco odpowiednio ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi odcinka rurowego, zwróconymi w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu. Zawieradło posiada również dolne uszczelnienie czołowe, znajdujące się po przeciwległej stronie nakrętki. Uszczelnienie czołowe jest tak skonstruowane, aby szczelnie współpracowało ze skierowanymi d o wewnątrz powierzchniami nachylonymi oraz skierowaną promieniowo lub częściowo promieniowo, do wewnątrz, powierzchnią dociskową odcinka rurowego. Gdy zawór jest całkowicie otwarty, to zawieradło znajduje w bocznej kieszeni korpusu zaworu. Aby zamknąć zawór należy tak obracać trzpieniem, aby otrzymać ruch posuwisty zasuwy w kierunku do odcinka rurowego. Podczas tej operacji wysuwany w strumień płynu, przeciwległy do nakrętki koniec zawieradła jest narażony na odchylenie w kierunku odpływu, a ciśnienie wywierane na zawieradło, od strony napływu, dociska uszczelnienie czołowe, po stronie odpływu, do powierzchni nachylonej odcinka rurowego. Najsilniejsze naciski wywierane są w miejscu łączenia się, od strony odpływu, górnego uszczelnienia czołowego z dolnym uszczelnieniem czołowym. Gdy zawór jest zamknięty albo częściowo zamknięty, to ciśnienie po jednej stronie zawieradła jest większe niż po drugiej stronie. Ta różnica ciśnień wytwarza siłę dociskającą zawieradło do powierzchni dociskowych w korpusie zaworu zasuwowego.

W trakcie uruchamiania zaworu zasuwowego siła ta wywołuje opór tarcia, który przeciwstawia się ruchowi zawieradła. Siła niezbędna do napędzania zawieradła jest proporcjonalna do oporu tarcia.

W większości tańszych rozwiązań zaworu zasuwowego zawieradło nie jest w korpusie zaworu zasuwowego specjalnie prowadzone i jedynym jego powiązaniem z korpusem jest trzpień z nakrętką mocowaną w zawieradle. Wszelkie siły i drgania przechodzące od naporu przepływu są przenoszone na ten trzpień, co wymaga solidnego uszczelnienia trzpienia w korpusie zaworu zasuwowego oraz przykładania dużych momentów obrotowych do trzpienia, celem skutecznego zamknięcia zaworu. Z tego powodu takie zawory powinny służyć tylko do zamykania lub otwierania przekroju przepływowego i nie powinny pracować jako częściowo otwarte. W bardziej udoskonalonych zaworach zasuwowych zawieradło jest bardziej niezależnie prowadzone przez prowadnice wykonane po obu stronach korpusu zaworu, które współpracują z wypustami prowadzącymi zawieradła, a nakrętka jest osadzona luźno w klinie. Celem zwiększenia własności ślizgowych wypustów, zawieradła wyposażone są zwykle w nakładki lub wkładki z tworzywa o dużym poślizgu, które współpracują odpowiednio z prowadnicami korpusu w postaci rowków prowadzących lub żeber prowadzących. Tym sposobem zmniejsza się wymagany moment obrotowy trzpienia i częściowo zmniejsza się zużycie uszczelnienia w czasie jego pracy.

Znane są także rozwiązania usztywniania górnego końca zawieradła przez wykonanie dłuższego prowadzenia śruby napędowej w długiej i sztywno zamocowanej w zawieradle nakrętce, lecz wiąże się to również z dodatkowymi kosztami wykonania specjalnego uszczelnienia trzpienia śruby napędowej i bardzo dokładnego montażu.

Niezależnie, nawet od nietypowych konstrukcji zaworów zasuwowych, jak to ujawniono w polskich opisach patentowych PL 204608 B1 i PL 202950 B1, te i najnowsze rozwiązania praktycznie wyłącznie posiadają zawieradła z bocznymi wypustami zawierającymi nakładki poślizgowe oraz mają tak zwaną nakrętkę „pływającą”, która nie jest trwale połączona z zawieradłem, co wydłuża żywotność zaworu i minimalizuje moment obrotowy trzpienia.

PL 232 483 B1

Takie rozwiązania wykazują jednak pewne niedoskonałości, gdyż mogą występować, w trakcie zamykania zaworu zasuwowego pewne przechyły boczne zawieradła w stosunku do osi pionowej trzpienia, zarówno w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu medium przez zawór, co powoduje niedokładne (nierównomierne) osadzenie się zawieradła na cylindrycznej części czołowej zaworu, jak i w płaszczyźnie wzdłużnej przechodzącej przez oś przepływu medium jak i trzpienia, co powoduje nierównomierny rozkład nacisku uszczelnienia górnego zawieradła na powierzchniach nachylonych korpusu zaworu, a w konsekwencji prowadzi to do przyspieszonego zużycia zaworu jak i do zwiększonego (okresowo) momentu obrotowego trzpienia.

Znany jest opisu patentowego wynalazku PL 182826 B1 zawór zasuwowy do kontrolowania przepływu płynu wzdłuż połączonego z nim odcinka rurowego, którego zawieradło posiada górne uszczelnienia czołowe, a które zostało procentowo zwiększone w stosunku do dolnego uszczelnienia czołowego i w sposób płynny zostały z nim połączone, co ułatwiło zamykanie i otwieranie przepływu płynu odcinkiem rurowym.

W rozwiązaniu tym nie ujawniono jednak innych elementów prowadzących zasuwy, z położenia otwarcia do położenia zamknięcia, co pozwalałoby jeszcze bardziej zredukować moment przechyłu zasuwy w momencie przemieszczania się go z położenia otwarcia do zamknięcia i odwrotnie.

Znane jest z dokumentu patentowego PL 204751 B1 zawieradło zaworu zasuwowego, które dzięki swej budowie pozwala zredukować moment jego przechyłu w czasie jego przemieszczania z położenia otwarcia do zamknięcia i odwrotnie. W rozwiązaniu tym starano się rozwiązać problem powstający podczas przemieszczania zawieradła, przy równoczesnym przepływie przez zawór odcinający cieczy. Wtedy pole ciśnienia i prędkości wywołane przez ten przepływ powoduje powstanie momentu siły, który przechyla klin, co powoduje, że może się on przemieścić poza płaszczyznę prostopadłą do kierunku przepływu cieczy. W wyniku takiego oddziaływania momentu siły, krawędź uszczelniająca zawieradła zostaje przesunięta w stosunku do powierzchni uszczelniających korpusu, co szkodzi szczelności zaworu w stanie zamknięcia i przyspiesza zużycie powierzchni uszczelniających klina.

Rozwiązanie zgodnie z dokumentem patentowym PL 204751 B1, rozwiązuje częściowo ten problem dzięki temu, że koniec zawieradła jest prowadzony z pozycji otwarcia do zamknięcia przez dwa symetryczne względem siebie występy prowadzące o wysokich własnościach ślizgowych, których dolne końce znajdują się maksymalnie blisko końca zawieradła, co z kolei powoduje mniejszy moment siły wywołującej przechył klina.

O ile w miarę uporano się z problemami uszczelnienia w dolnym obszarze uszczelniającym, to tego rodzaju konstrukcja sprawia jednak większe problemy w górnych obszarach uszczelniających, gdyż możliwe odchylenie kątowe zawieradła w tych obszarach, zwłaszcza na wierzchołku górnych obszarów uszczelniających, nie zmniejszyło się i przy dużych różnicach ciśnień między wylotem a wlotem, zdecydowanie wzrasta zapotrzebowanie na moment siły zamykania na trzpieniu.

Tego rodzaju konstrukcja zaworu zasuwowego sprawia dodatkowo większe problemy przy zastosowaniu tego zaworu do cieczy zanieczyszczonych, a zwłaszcza do ścieków surowych, jak również do cieczy zawierających pewne ilości części stałych, gdyż kąt dolnej powierzchni uszczelniającej korpusu i dolnej powierzchni uszczelniającej klina z płaszczyzną prostopadłą do kierunku przemieszczania się klina zawiera się w granicach od 10° do 30° i mniej.

Kąt pochylenia mniejszy niż wspomniane wyżej 30°, a zwłaszcza 25° i niższy powoduje gorsze efekty samooczyszczania się zaworu zasuwowego z części stałych, co może powodować problemy eksploatacyjne przy zastosowaniu go do ścieków surowych lub podobnych mediów z określoną zawartością części stałych w przepływającym przez niego płynie. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji gdy prędkości przepływającego medium nie są duże i występują duże przerwy czasowe przepływu tego medium, a także skłonności medium do szybkiej sedymentacji.

Występy prowadzące zawieradła, mogą posiadać, zamiast wkładek tworzywowych o dużym poślizgu, elastomer o większej twardości od elastomeru uszczelniającego, co opisano w amerykańskim dokumencie patentowym US 5,279,320. W tym przypadku, w niektórych rozwiązaniach, stosuje się lekko ciasne pasowanie występu prowadzącego zawieradła z prowadnicą korpusu zaworu, co zapewnia lepsze prowadzenie zawieradła w płaszczyźnie wzdłużnej przechodzącej przez oś przepływu medium jak i trzpienia, ale w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu medium przez zawór, może powodować, w wyniku pewnych zatarć jednego z występów prowadzących zawieradła na prowadnicy korpusu zaworu, silne skręcenie zawieradła w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu medium przez zawór, tak, że trzeba bardzo dużego momentu obrotowego, aby zamknąć skutecznie zawór, zwłaszcza na cylindrycznej części przepływowej korpusu zaworu. Pod wpływem tych zatarć

PL 232 483 B1 i skręceń zawieradła, może dojść do oderwania elastomeru uszczelniającego, zwłaszcza gdy występują duże siły powstałe w wyniku różnicy ciśnień na odpływie i dopływie do zaworu zasuwowego.

Dąży się do tego, aby zmniejszyć niezbędną siłę napędu celem skutecznego zamknięcia zaworu zasuwowego, zwłaszcza gdy napęd jest mechaniczny, ale nie tylko. Silnikowe napędy zaworów sprzedaje się na ogół w typoszeregach obejmujących stałe wielkości. Jeżeli potrzebna jest nam mniejsza siła napędowa, można wówczas zastosować urządzenie napędowe o mniejszej mocy i tańsze, tym bardziej, że silnikowe urządzenia napędowe są zwykle kilkakrotnie droższe od samych zaworów zasuwowych.

Zaistniała zatem potrzeba, nowego, bardziej uniwersalnego rozwiązania zawieradła zaworu zasuwowego i jednocześnie taniego w wykonawstwie oraz skutecznego w działaniu, które byłoby jednocześnie zasadniczo odporne na zużywanie się oraz posiadało małe zapotrzebowanie na moment napędowy trzpienia i które zapewniałoby jednocześnie skuteczne oraz powtarzalne szczelne zamknięcie przepływu medium przez zawór zasuwowy, przy jednocześnie niskim zużyciu elementów uszczelniających zawieradła.

Zgodnie z wynalazkiem zawieradło zaworu zasuwowego, które umieszone jest w korpusie obejmującym odcinek rurowy i boczną kieszeń oraz prowadnice, przemieszczalne przesuwnie wzdłuż osi przemieszczania prostopadłej do osi środkowej przepływu płynu, która jest zawarta w płaszczyźnie przemieszczania w korpusie tego zaworu i która usytuowana jest poprzecznie do kierunku osi środkowej przepływu płynu oraz zawierające:

- płytę zamykającą z zamocowanym w nim zespołem napędowym w postaci nakrętki oraz wrzeciona napędowego, uszczelnienie czołowe składające się z dolnego i górnego uszczelnienia czołowego, przy czym górne uszczelnienia czołowe leżą bliżej nakrętki i są usytuowane tak, by współpracowały uszczelniająco odpowiednio ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi odcinka rurowego, zwróconymi w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu oraz dolne uszczelnienie czołowe, znajdujące się po przeciwległej stronie nakrętki, przy czym, dolne uszczelnienie czołowe jest tak skonstruowane, aby szczelnie współpracowało ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi oraz skierowaną promieniowo lub częściowo promieniowo, do wewnątrz, powierzchnią dociskową odcinka rurowego,

- występy prowadzące na obu bokach płyty zamykającej, zawarte w płaszczyźnie przemieszczania w korpusie tego zaworu i współpracujące z odpowiadającymi im prowadnicami korpusu zaworu, charakteryzuje się tym, że jest wyposażone w co najmniej dwie pary występów prowadzących płyty zamykającej, przy czym para występów prowadzących dolnych znajduje się na poziomie bliżej dolnego uszczelnienia czołowego, a para występów prowadzących górnych znajduje się na poziomie bliżej nakrętki zespołu napędowego.

Korzystnie, górne krawędzie pary występów prowadzących górnych, leżące bliżej nakrętki zespołu napędowego, znajdują się na poziomie powyżej wierzchołka górnego uszczelnienia czołowego.

Korzystniej, górne krawędzie pary występów prowadzących górnych, leżące bliżej nakrętki zespołu napędowego, znajdują się na poziomie powyżej dolnej krawędzi nakrętki zespołu napędowego.

Najkorzystniej, górne krawędzie pary występów prowadzących górnych, leżące bliżej nakrętki zespołu napędowego, znajdują się na poziomie wierzchołkowej krawędzi płyty zamykającej.

Korzystnie, dolne krawędzie pary występów prowadzących dolnych, znajdują się w oddaleniu, od nakrętki zespołu napędowego, poza osią środkową przepływu płynu.

Korzystnie, najmniejsza odległość dolnych krawędzi pary występów prowadzących dolnych od górnych krawędzi pary występów prowadzących górnych jest większa niż 70% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego.

Korzystniej, najmniejsza odległość dolnych krawędzi pary występów prowadzących dolnych od górnych krawędzi pary występów prowadzących górnych jest większa niż 85% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego.

Najkorzystniej, najmniejsza odległość dolnych krawędzi pary występów prowadzących dolnych od górnych krawędzi pary występów prowadzących górnych jest równa lub większa niż 100% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego.

Korzystnie, najmniejsza odległość pomiędzy występami prowadzącymi dolnymi a występami prowadzącymi górnymi wynosi co najmniej 20% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego.

Najkorzystniej, najmniejsza odległość pomiędzy występami prowadzącymi dolnymi a występami prowadzącymi górnymi wynosi co najmniej 50% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego.

PL 232 483 B1

Korzystnie, występy prowadzące dolne oraz występy prowadzące górne wykonane są w postaci żeber prowadzących, które zdolne są do współpracy z prowadnicami wpustowymi bocznej kieszeni korpusu, w zakresie pasowania od suwliwego do lekko ciasnego.

Korzystnie, żebra prowadzące, pokryte są gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej zawieradła, tworząc jednolitą powłokę gumową.

Korzystniej, żebra prowadzące, pokryte są utwardzoną sprężystą gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej zawieradła o mniejszej twardości, tworząc jednolitą powłokę gumową.

Również korzystniej, występy prowadzące dolne, wykonane w postaci żeber prowadzących, posiadają nakładki tworzywowe o dużym poślizgu.

Także korzystniej, występy prowadzące dolne oraz występy prowadzące górne, wykonane w postaci żeber prowadzących, posiadają nakładki tworzywowe o dużym poślizgu.

Korzystnie, występy prowadzące dolne oraz występy prowadzące górne wykonane są w postaci rowków prowadzących, które zdolne są do współpracy z prowadnicami wypustowymi, wyposażonymi w wypusty, bocznej kieszeni korpusu, w zakresie pasowania od suwliwego do lekko ciasnego.

Korzystnie, rowki prowadzące, pokryte są gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej zawieradła, tworząc jednolitą powłokę gumową.

Korzystniej, rowki prowadzące, pokryte są utwardzoną sprężystą gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej zawieradła o mniejszej twardości, tworząc jednolitą powłokę gumową.

Również korzystniej, występy prowadzące dolne, wykonane w postaci rowków prowadzących, posiadają wkładki tworzywowe o dużym poślizgu.

Także korzystniej, występy prowadzące dolne oraz występy prowadzące górne, wykonane w postaci rowków prowadzących, posiadają wkładki tworzywowe o dużym poślizgu.

Korzystnie, górne uszczelnienie czołowe, w pobliżu łączenia się z dolnym uszczelnieniem czołowym, posiada dwa zgrubienia pilotujące boczne.

Równie korzystnie, górne uszczelnienie czołowe, w pobliżu nakrętki, w jego osi symetrii, posiada zgrubienie pilotujące osiowe.

Dzięki zastosowaniu par występów prowadzących płyty zamykającej zawieradła z jednoczesnym oddaleniem tych par od siebie, uzyskano prawie idealne prowadzenie zawieradła z pozycji otwartej do pozycji zamkniętej, bez większych wychyłów w płaszczyźnie jego przemieszczania się. Przy takiej konstrukcji zawieradła jest mniejsze zapotrzebowanie na moment napędowy trzpienia, który zapewnia jednocześnie skuteczne oraz powtarzalne szczelne zamknięcie przepływu medium przez zawór zasuwowy, przy niskim zużyciu elementów uszczelniających zawieradła.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia korpus zaworu zasuwowego w środkowym przekroju poprzecznym z boku, z zawieradłem w połówkowych widokach; w położeniu otwarcia i w położeniu zamknięcia, fig. 2 przedstawia zawieradło zaworu zasuwowego w widoku z boku w pierwszej odmianie wykonania, fig. 3 przedstawia zawieradło zaworu zasuwowego w widoku z boku w drugiej odmianie wykonania, fig. 4 przedstawia zawór zasuwowy w widoku z góry i w częściowym przekroju, wraz z zawieradłem, wzdłuż linii A-A oznaczonej na fig. 1, fig. 5 przedstawia powiększony fragment odmiany wykonania C1 oznaczony na fig. 4 jako C, a fig. 6 przedstawia powiększony fragment odmiany wykonania C2 oznaczony na fig. 4 jako C, fig. 7 przedstawia zawór zasuwowy w widoku z góry i w częściowym przekroju, wraz ze zawieradłem, wzdłuż linii B-B oznaczonej na fig. 1, fig. 8 przedstawia powiększony fragment odmiany wykonania D1 oznaczony na fig. 7 jako D, a fig. 9 przedstawia powiększony fragment odmiany wykonania D2 oznaczony na fig. 7 jako D, fig. 10 przedstawia klin odcinający w widoku jak na fig. 1 w mieszanej odmianie wykonania C1 i C2 oraz fragment przekroju korpusu zaworu zasuwowego w środkowym przekroju poprzecznym z boku, fig. 11 przedstawia powiększany fragment zawieradła z występami prowadzącymi dolnymi w odmianie wykonania C2 i korpusu w przekroju poprzecznym z fig. 10, w rzucie z góry, wzdłuż linii E-E i wzdłuż linii 5 F-F. fig. 12 przedstawia fragment przekroju górnego uszczelnienia czołowego w przekroju poprzecznym G-G, jak pokazano na fig. 10, fig. 13 przedstawia fragment górnego uszczelnienia czołowego w przekroju z fig. 10 wzdłuż linii H-H, a fig. 14 przedstawia powiększany fragment zawieradła z występami prowadzącymi dolnymi w odmianie wykonania C1 i korpusu w przekroju poprzecznym z fig. 10, w rzucie z góry, wzdłuż linii I-I.

Na fig. 1-14 przedstawiono zawieradło 1 zaworu zasuwowego 2 według wynalazku, zawierającego płytą zamykającą 1.1.

PL 232 483 B1

Zawór zasuwowy 2, posiada korpus 3, który obejmuje odcinek rurowy 4 i boczną kieszeń 5 zawieradła 1. Korpus 3 jest tak ukształtowany, że współpracuje z zespołem napędowym 6 za woru zasuwowego 2 zawierającym zamocowane obrotowo wrzeciono 7 z zamontowaną na nim nakrętką 8 połączoną z płytą zamykającą 1.1 zawieradłem 1. Wrzeciono 7 zaworu zasuwowego 2 jest obracane w nakrętce 8, celem przemieszczania płyty zamykającej 1.1 zawieradła 1 w prowadnicach 9 korpusu 3 współpracujących z występami prowadzącymi 10 zawieradła 1 z położenia otwarcia do zamknięcia i odwrotnie. Zawieradło 1 ma ogólnie kształt klinowy i posiada uszczelnienie czołowe 11. Górne uszczelnienia czołowe 12 zawieradła 1 znajdują się bliżej nakrętki 8, przy czym, usytuowane są tak, by współpracowały uszczelniająco odpowiednio ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi 13 odcinka rurowego 4, zwróconymi w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu. Zawieradło 1 posiada również dolne uszczelnienie czołowe 14, znajdujące się po przeciwległej stronie nakrętki 8. Uszczelnienie czołowe 11 jest tak skonstruowane, aby szczelnie współpracowało ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi 13 oraz skierowaną promieniowo lub częściowo promieniowo, do wewnątrz, powierzchnią dociskową 15 odcinka rurowego 4.

W większości konstrukcji zaworów, gdy jest on całkowicie otwarty, to zawieradło 1 znajduje się w bocznej kieszeni 5 korpusu 3 zaworu zasuwowego 2. Aby zamknąć zawór należy tak obracać wrzecionem 7, aby otrzymać ruch posuwisty zawieradła 1 w kierunku do odcinka rurowego 4. Podczas tej operacji, wysuwany w strumień płynu, przeciwległy do nakrętki 8, koniec zawieradła 1 jest narażony na odchylenie w kierunku odpływu, a ciśnienie wywierane na zawieradło 1, od strony napływu, dociska górne uszczelnienie czołowe 12, po stronie odpływu, do powierzchni nachylonej 13 odcinka rurowego 4. Najsilniejsze naciski wywierane są zwłaszcza w miejscu łączenia się, od strony odpływu, górnego uszczelnienia czołowego 12 z dolnym uszczelnieniem czołowym 14. Gdy zawór zasuwowy 2 jest zamknięty albo częściowo zamknięty, to ciśnienie po jednej stronie zawieradła 1 jest większe niż po drugiej stronie. Ta różnica ciśnień wytwarza siłę dociskającą zawieradło 1 do powierzchni górnego uszczelnienia czołowego 12 w korpusie 3 zaworu zasuwowego 2. W trakcie uruchamiania zaworu zasuwowego 2 siła ta wywołuje opór tarcia, który przeciwstawia się ruchowi zawieradła 1. Siła niezbędna do napędzania zawieradła 1 jest proporcjonalna do oporu tarcia.

Aby temu przeciwdziałać, w rozwiązaniu zaworu zasuwowego 2 według wynalazku, występy prowadzące 10, podzielono na dwie pary; występy prowadzące dolne 16 i występy prowadzące górne 17, które mają współpracujące z nimi wspólne prowadnice 9. Sumaryczna wysokość występów prowadzących dolnych 16 i występów prowadzących górnych 17 nie jest zasadniczo większa od wysokości pojedynczej pary takich występów stosowanych w rozwiązaniach klasycznych zaworów zasuwowych, dzięki czemu zawieradło 1 według wynalazku nie powoduje zwiększonych oporów tarcia, a wręcz je znacznie redukuje. Ta redukcja oporów tarcia zawieradła 1 wynika z większego rozstawu pary występów prowadzących 10 oddalonych od siebie, co zmniejsza przechyły zawie radła 1 w kierunku przepływu, czyli w kierunku osi środkowej przepływu płynu X-X i jednoczesnego odchylenia zawieradła od osi przemieszczania Y-Y, która jest prostopadła do osi środkowej przepływu płynu X-X zawieradła 1. Ponadto, dzięki temu ograniczono również boczne przechyły zawieradła 1 w jego płaszczyźnie przemieszczania Z-Z zawierającej oś przemieszczania Y-Y zawieradła 1, która jest prostopadła do osi środkowej przepływu płynu X-X. Tego typu boczne przechyły zawieradła 1 w jego płaszczyźnie przemieszczania Z-Z powodują niesymetryczne osadzanie się dolnego uszczelnienia czołowego 14 na powierzchni dociskowej 15 odcinka rurowego 4. Powoduje to potrzebę użycia wtedy większej siły, aby zamknąć szczelnie przepływ medium przez zawór zasuwowy 2. To ma również wpływ na wybór określonego napędu mechanicznego, którego dopuszczalny moment obrotowy musi być zwiększony, co z kolei rodzi dodatkowe koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. W korzystnym wykonaniu zawieradła 1 górne krawędzie 17.1 pary występów prowadzących górnych 17, leżące bliżej nakrętki 8 zespołu napędowego 6, znajdują się na poziomie powyżej wierzchołka 12.1 górnego uszczelnienia czołowego 12. Znacznie korzystniej jest, gdy górne krawędzie 17.1 pary występów prowadzących górnych 17, leżące bliżej nakrętki 8 zespołu napędowego 6, znajdują się na poziomie powyżej dolnej krawędzi 8.1 nakrętki 8 zespołu napędowego 6. Najkorzystniej jednak, górne krawędzie 17.1 pary występów prowadzących górnych 17, leżące bliżej nakrętki 8 zespołu napędowego 6, znajdują się na poziomie wierzchołkowej krawędzi 1.2 płyty zamykającej 1.1. Aby w największym stopniu zmniejszyć wychylenia zawieradła 1, przy jego otwieraniu, a zwłaszcza zamykaniu, dolne krawędzie 16.1, pary występów prowadzących dolnych 16, znajdują się w oddaleniu, od nakrętki 8 zespołu napędowego 6, poza osią środkową przepływu płynu X-X. Celem zmniejszenia wychyleń bocznych zawieradła 1 w płaszczyźnie przemieszczania Z-Z, jak

PL 232 483 B1 i wychyleń od tej płaszczyzny, najmniejsza odległość dolnych krawędzi 16.1 pary występów prowadzących dolnych 16 od górnych krawędzi 17.1 pary występów prowadzących górnych 17, powinna być większa niż 70% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego 4. Jeszcze korzystniej jest, gdy najmniejsza odległość dolnych krawędzi 16.1 pary występów prowadzących dolnych 16 od górnych krawędzi 17.1 pary występów prowadzących górnych 17 jest większa niż 85% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego 4. Najkorzystniej jest jednak, gdy najmnie jsza odległość dolnych krawędzi 16.1. pary występów prowadzących dolnych 16 od górnych krawędzi 17.1 pary występów prowadzących górnych 17 jest równa lub większa niż 100% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego 4.

Celem obniżenia oporów tarcia występów prowadzących 10 w prowadnicach 9, najmniejsza odległość pomiędzy występami prowadzącymi dolnymi 16, a występami prowadzącymi górnymi 17 wynosi co najmniej 20% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego 4. Najkorzystniej, najmniejsza odległość pomiędzy występami prowadzącymi dolnymi 16, a występami prowadzącymi górnymi 17, wynosi co najmniej 50% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego 4.

W odmianie wykonania jak na fig. 4-5 występy prowadzące dolne 16 oraz występy prowadzące górne 17 zawieradła 1 wykonane są w postaci żeber prowadzących 18, które zdolne są do współpracy z prowadnicami wpustowymi 19 bocznej kieszeni 5 korpusu 3, w zakresie pasowania od suwliwego do lekko ciasnego. Żebra prowadzące 18 mogą być pokryte gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej 1.1 zawieradła 1, tworząc jednolitą powłokę gumową. Korzystniej jednak, jak to uwidoczniono na fig. 1 i fig. 14, żebra prowadzące 18 pokryte są utwardzoną sprężystą gumą 20, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej 1.1 zawieradła 1 o mniejszej twardości, tworząc jednolitą powłokę gumową.

W preferowanym wykonaniu, jak to przedstawiono na fig. 10-14, tylko występy prowadzące dolne 16, w postaci żeber prowadzących 18, posiadają nakładki tworzywowe o dużym poślizgu 21. Takie wykonanie zawieradła 1 obniża opory tarcia w miejscach nakładek tworzywowych o dużym poślizgu 21, gdzie występują duże siły związane z przepływem medium przez odcinek rurowy 4, w trakcie zamykania przepływu medium zawieradłem 1. W innym preferowanym wykonaniu, jak to pokazano na fig. 6, występy prowadzące dolne 16 oraz występy prowadzące górne 17, w postaci żeber prowadzących 18, posiadają nakładki tworzywowe o dużym poślizgu 21.

W odmianie wykonania, jak na fig. 7-9, występy prowadzące dolne 16 oraz występy prowadzące górne 17 wykonane są w postaci rowków prowadzących 22, które zdolne są do współpracy z prowadnicami wypustowymi 23, wyposażonymi w wypusty 23.1, bocznej kieszeni 5 korpusu 3, w zakresie pasowania od suwliwego do lekko ciasnego. Rowki prowadzące 22, pokryte są gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej 1.1 zawieradła 1, tworząc jednolitą powłokę gumową.

Korzystnie, jak to uwidoczniono na fig. 8, rowki prowadzące 22 pokryte są utwardzoną sprężystą gumą 20, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej 1.1 zawieradła 1 o mniejszej twardości, tworząc jednolitą powłokę gumową.

W odmiennym preferowanym wykonaniu, tylko występy prowadzące dolne 16, w postaci rowków prowadzących 22, posiadają wkładki tworzywowe o dużym poślizgu 24.

W innym preferowanym wykonaniu, jak to pokazano na fig. 9, występy prowadzące dolne 16 oraz występy prowadzące górne 17, w postaci rowków prowadzących 22, posiadają wkładki tworzywowe o dużym poślizgu 24.

Górne uszczelnienie czołowe 12, jak to pokazano na fig. 10, w pobliżu łączenia się z dolnym uszczelnieniem czołowym 14, posiada dwa zgrubienia pilotujące boczne 12.2. Te niewielkie zgrubienia, w trakcie poruszania się zawieradła 1 w górę i w dół, chronią uszczelnienie czołowe 11 zawieradła 1 przed przedwczesnym zużyciem się. W tym przypadku, korzystnie, występy prowadzące górne 17 pokryte są utwardzoną sprężystą gumą 20 i współpracują z prowadnicami 9 w zakresie pasowania lekko ciasnego, a występy prowadzące dolne 16 wyposażone są w nakładki tworzywowe o dużym poślizgu 21 współpracują z prowadnicami 9 w zakresie pasowania suwliwego. Skutkiem tego są bardzo małe wychylenia zawieradła 1, w trakcie jego przemieszczania z pozycji otwarcia do pozycji zamknięcia i odwrotnie, przy jednocześnie względnie niskich oporach tarcia.

Górne uszczelnienie czołowe 12, w pobliżu nakrętki 8, w jego osi symetrii, może posiadać dodatkowo zgrubienie pilotujące osiowe 12.3. Te trzy zgrubienia pilotujące, jak to uwidoczniono na fig. 1 i fig. 3, jeszcze bardziej chronią uszczelnienie czołowe 11 przed przedwczesnym zużyciem się, zwłaszcza gdy występy prowadzące górne 17 i występy prowadzące dolne 16 wyposażone są w na8

PL 232 483 B1 kładki tworzywowe o dużym poślizgu 21 i współpracują z prowadnicami 9 w zakresie pasowania suwliwego. Szczegół zgrubienia pilotującego bocznego 12.2, o wymiarze S, przedstawiono na fig. 13.

Aby nie dochodziło do zacięć występów prowadzących 10 zawieradła 1 w korpusie 3 zaworu zasuwowego 2, luz L1, pomiędzy powierzchniami bocznymi uszczelnienia czołowego 11, a korpusem 3 powinien być większy od luzu L2, pomiędzy powierzchniami bocznymi występów prowadzących 10, a powierzchniami bocznymi prowadnic 9. Również, aby nie dochodziło do zacięć występów prowadzących 10 zawieradła 1 w korpusie 3 zaworu zasuwowego 2, luz L2, pomiędzy powierzchniami bocznymi występów prowadzących 10, a powierzchniami bocznymi prowadnic 9, powinien być większy od luzu L3, pomiędzy powierzchniami prowadzącymi występów prowadzących 10 zawieradła 1, a powierzchniami prowadzącymi prowadnic 9 korpusu 3 zaworu zasuwowego 2.

Na fig. 10, z lewej strony, przedstawiono zawieradło 1 w pozycji styku dwoma zgrubieniami pilotującymi bocznymi 12.2 z powierzchniami nachylonymi 13 odcinka rurowego 4, a z prawej strony, przedstawiono zawieradło 1 w pozycji zamknięcia, gdzie uszczelnienie czołowe 11 ściśle przylega do powierzchni nachylonych 13 i powierzchni dociskowych 15 odcinka rurowego 4. Przedstawiono to również w przekroju na fig. 11.

Przykładowo, jedną z odmian kształtu górnego uszczelnienia czołowego 12, przedstawiono na fig. 12.

Korzystnym jest, jak to zilustrowano na fig. 1 i fig. 10, gdy kąt pochylenia a odcinka powierzchni dociskowej 15 odcinka rurowego 4 z płaszczyzną prostopadłą do płaszczyzny przemieszczania X-X zawieradła 1, mieści się w granicach 30° do 40°. Również korzystnym jest, gdy kąt rozwarcia klina β, co zilustrowano na fig. 2 i fig. 3, mieści się w granicach od 8° do 24°.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zawieradło zaworu zasuwowego umieszone w korpusie obejmującym odcinek rurowy i boczną kieszeń oraz prowadnice, przemieszczalne przesuwnie wzdłuż osi przemieszczania prostopadłej do osi środkowej przepływu płynu, która jest zawarta w płaszczyźnie przemieszczania w korpusie tego zaworu i która usytuowana jest poprzecznie do kierunku osi środkowej przepływu płynu, zawierające:

- płytę zamykającą z zamocowanym w nim zespołem napędowym w postaci nakrętki oraz wrzeciona napędowego, uszczelnienie czołowe składające się z dolnego i górnego uszczelnienia czołowego, przy czym górne uszczelnienia czołowe leżą bliżej nakrętki i są usytuowane tak, by współpracowały uszczelniająco odpowiednio ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi odcinka rurowego, zwróconymi w kierunku od strony dopływu i od strony wypływu oraz dolne uszczelnienie czołowe, znajdujące się po przeciwległej stronie nakrętki, przy czym, dolne uszczelnienie czołowe jest tak skonstruowane, aby szczelnie współpracowało ze skierowanymi do wewnątrz powierzchniami nachylonymi oraz skierowaną promieniowo lub częściowo promieniowo, do wewnątrz, powierzchnią dociskową odcinka rurowego,

- występy prowadzące na obu bokach płyty zamykającej, zawarte w płaszczyźnie przemieszczania w korpusie tego zaworu i współpracujące z odpowiadającymi im prowadnicami korpusu zaworu, znamienne tym, że jest wyposażone w co najmniej dwie pary występów prowadzących (10) płyty zamykającej (1.1), przy czym para występów prowadzących dolnych (16) znajduje się na poziomie bliżej dolnego uszczelnienia czołowego (14), a para występów prowadzących górnych (17) znajduje się na poziomie bliżej nakrętki (8) zespołu napędowego (6).
2. Zawieradło według zastrz. 1, znamienne tym, że górne krawędzie (17.1) pary występów prowadzących górnych (17), leżące bliżej nakrętki (8) zespołu napędowego (6), znajdują się na poziomie powyżej wierzchołka (12.1) górnego uszczelnienia czołowego (12).
3. Zawieradło według zastrz. 1, znamienne tym, że górne krawędzie (17.1) pary występów prowadzących górnych (17), leżące bliżej nakrętki (8) zespołu napędowego (6), znajdują się na poziomie powyżej dolnej krawędzi (8.1) nakrętki (8) zespołu napędowego (6).
4. Zawieradło według zastrz. 1, znamienne tym, że górne krawędzie (17.1) pary występów prowadzących górnych (17), leżące bliżej nakrętki (8) zespołu napędowego (6), znajdują się na poziomie wierzchołkowej krawędzi (1.2) płyty zamykającej (1.1).

PL 232 483 B1
5. Zawieradło według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, że dolne krawędzie (16.1), pary występów prowadzących dolnych (16), znajdują się w oddaleniu, od nakrętki (8) zespołu napędowego (6), poza osią środkową przepływu płynu (X-X).
6. Zawieradło według zastrz. 5, znamienne tym, że najmniejsza odległość dolnych krawędzi (16.1) pary występów prowadzących dolnych (16) od górnych krawędzi (17.1) pary występów prowadzących górnych (17) jest większa niż 70% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego (4).
7. Zawieradło według zastrz. 6, znamienne tym, że najmniejsza odległość dolnych krawędzi (16.1) pary występów prowadzących dolnych (16) od górnych krawędzi (17.1) pary występów prowadzących górnych (17) jest większa niż 85% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego (4).
8. Zawieradło według zastrz. 7, znamienne tym, że najmniejsza odległość dolnych krawędzi (16.1) pary występów prowadzących dolnych (16) od górnych krawędzi (17.1) pary występów prowadzących górnych (17) jest równa lub większa niż 100% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego (4).
9. Zawieradło według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6 albo 7, albo 8, znamienne tym, że najmniejsza odległość pomiędzy występami prowadzącymi dolnymi (16) a występami prowadzącymi górnymi (17) wynosi co najmniej 20% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego (4).
10. Zawieradło według zastrz. 9, znamienne tym, że najmniejsza odległość pomiędzy występami prowadzącymi dolnymi (16) a występami prowadzącymi górnymi (17) wynosi co najmniej 50% wymiaru średnicy części cylindrycznej odcinka rurowego (4).
11. Zawieradło według zastrz. 1, albo, 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienne tym, że występy prowadzące dolne (16) oraz występy prowadzące górne (17) wykonane są w postaci żeber prowadzących (18), które zdolne są do współpracy z prowadnicami wpustowymi (19) bocznej kieszeni (5) korpusu (3), w zakresie pasowania od suwliwego do lekko ciasnego.
12. Zawieradło według zastrz. 11, znamienne tym, że żebra prowadzące (18), pokryte są gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej (1.1) zawieradła (1), tworząc jednolitą powłokę gumową.
13. Zawieradło według zastrz. 12, znamienne tym, że żebra prowadzące (18), pokryte są utwardzoną sprężystą gumą (20), która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej (1.1) zawieradła (1) o mniejszej twardości, tworząc jednolitą powłokę gumową.
14. Zawieradło według zastrz. 11, albo 12, albo 13, znamienne tym, że występy prowadzące dolne (16), w postaci żeber prowadzących (18), posiadają nakładki tworzywowe o dużym poślizgu (21).
15. Zawieradło według zastrz. 11 , albo 12, albo 13, znamienne tym, że występy prowadzące dolne (16) oraz występy prowadzące górne (17), wykonane w postaci żeber prowadzących (18), posiadają nakładki tworzywowe o dużym poślizgu (21).
16. Zawieradło według zastrz. 1, albo, 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienne tym, że występy prowadzące dolne (16) oraz występy prowadzące górne (17) wykonane są w postaci rowków prowadzących (22), które zdolne są do współpracy z prowadnicami wypustowymi (23), wyposażonymi w wypusty (23.1), bocznej kieszeni (5) korpusu (3), w zakresie pasowania od suwliwego do lekko ciasnego.
17. Zawieradło według zastrz. 16, znamienne tym, że rowki prowadzące (22), pokryte są gumą, która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej (1.1) zawieradła (1), tworząc jednolitą powłokę gumową.
18. Zawieradło według zastrz. 17, znamienne tym, że rowki prowadzące (22), pokryte są utwardzoną sprężystą gumą (20), która łączy się razem z pozostałą powierzchnią zewnętrzną płyty zamykającej (1.1) zawieradła (1) o mniejszej twardości, tworząc jednolitą powłokę gumową.
19. Zawieradło według zastrz. 16, albo 17, albo 18, znamienne tym, że występy prowadzące dolne (16), wykonane w postaci rowków prowadzących (22), posiadają wkładki tworzywowe o dużym poślizgu (24).
20. Zawieradło według zastrz. 16, albo 17, albo 18, znamienne tym, że występy prowadzące dolne (16) oraz występy prowadzące górne (17), wykonane w postaci rowków prowadzących (22), posiadają wkładki tworzywowe o dużym poślizgu (24).

PL 232 483 Β1
21. Zawieradło według zastrz. 1, albo, 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, albo 14, albo 15, albo 16, albo 17, albo 18, albo 19, albo 20, znamienne tym, że górne uszczelnienie czołowe (12), w pobliżu łączenia się z dolnym uszczelnieniem czołowym (14), posiada dwa zgrubienia pilotujące boczne (12.2).
22. Zawieradło według zastrz. 21, znamienne tym, że górne uszczelnienie czołowe (12), w pobliżu nakrętki (8), w jego osi symetrii, posiada zgrubienie pilotujące osiowe (12.3).