RU2103581C1

RU2103581C1 - Ball cock seal

Info

Publication number: RU2103581C1
Application number: RU96119144A
Authority: RU
Inventors: Р.П. Фортунатов; А.А. Рязанов; В.Н. Галаганов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Ярдос"
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: sealing shut-off fittings; sealing cocks with ball plugs. SUBSTANCE: seal is made in form of elastic deformation ring fitted in bore of body. Outer and end surfaces of ring, as well as its surfaces engageable with ball plug are provided with profiled grooves imparting additional elastic properties to it. Axis of symmetry of groove located on surface engageable with ball plug lie in line dividing the angle in half. Angle is formed by outer and end surfaces of ring. EFFECT: enhanced efficiency. 8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к запорной арматуре и может быть использовано в качестве седлового уплотнения в кранах с шаровым запорным органом. The invention relates to shutoff valves and can be used as a saddle seal in valves with spherical shutoff body.

Известны уплотнения для шаровых кранов, выполненные из неметаллических материалов (авторское свидетельство СССР N 1516701, кл. F 16 К 5/06, 1989). В процессе эксплуатации крана поверхность уплотнения, контактирующая с запорным органом, изнашивается либо деформируется, образуя зазор, сквозь который происходит утечка рабочей среды. Known seals for ball valves made of non-metallic materials (USSR copyright certificate N 1516701, class F 16 K 5/06, 1989). During the operation of the crane, the sealing surface in contact with the shut-off element wears out or deforms, forming a gap through which the fluid leaks.

Известны комбинированные уплотнения, где элемент, непосредственно контактирующий с запорным органом, дополнительно нагружен в сторону пробки упругодеформируемой деталью, компенсирующей износ основной детали уплотнения (заявка ЕР N 0278675, кл. F 16 К 5/08, 1988). Combined seals are known, where the element directly in contact with the locking member is additionally loaded towards the plug side with an elastically deformable part that compensates for wear of the main seal part (application EP N 0278675, class F 16 K 5/08, 1988).

Известны уплотнения из неметаллических материалов, в которых упругие свойства обусловлены специальной формой (авторское свидетельство СССР N 655863, кл. F 16 К 5/06, 1979). Seals from non-metallic materials are known in which the elastic properties are determined by a special form (USSR author's certificate N 655863, class F 16 K 5/06, 1979).

Наиболее близким решением к заявляемому является уплотнение шарового крана по патенту ФРГ N 1172914, кл. 47g 22/04, 1965. Оно выполнено в форме упругодеформируемого кольца с выполненными на его внешней и торцевой поверхностях и на поверхности, контактирующей с шаровой пробкой, кольцевыми профилированными канавками. Однако предложенная форма уплотнения имеет ограниченные возможности для деформации, а также не обеспечивает равномерности поджатия уплотнения к контактной поверхности. The closest solution to the claimed is the seal ball valve according to the patent of Germany N 1172914, class. 47g 22/04, 1965. It is made in the form of an elastically deformable ring with annular shaped grooves made on its outer and end surfaces and on the surface in contact with the ball plug. However, the proposed form of the seal has limited possibilities for deformation, and also does not ensure uniform compression of the seal to the contact surface.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности уплотнения путем придания ему упругих свойств за счет создания дополнительных объемов для деформации. The invention is aimed at solving the problem of increasing the efficiency of compaction by giving it elastic properties by creating additional volumes for deformation.

Задача решается тем, что в уплотнении шарового крана, выполненном в форме упругодеформируемого кольца, установленного в расточке корпуса, с выполненными на его внешней и торцевой поверхностях и на поверхности, контактирующей с шаровой пробкой, кольцевыми профилированными канавками, ось симметрии поперечного сечения последней совпадает с линией, делящей пополам угол, образованный внешней и торцевой поверхностями кольца. Такая конструкция позволяет распределить усилие, воздействующее на уплотнение со стороны шаровой пробки, плавно по всей контактной поверхности и тем самым обеспечить более плотное прилегание уплотнения к ответной поверхности. Кроме того, упомянутые канавки служат дополнительным запорным каналом по типу лабиринтного уплотнения, что увеличивает его герметичность. Расположенная на внешней поверхности кольца канавка выполнена такой формы, что поверхность ее, размещенная ближе к торцевой поверхности кольца, выполнена параллельной ей и плавно переходящей по окружности в образующую тела вращения относительно оси кольца, при этом тело вращения может быть конусом с углом при вершине, обращенным в сторону от шаровой пробки, а высота конуса меньше или равна ширине кольца от поверхности канавки, параллельной торцевой поверхности кольца, до его второй торцевой поверхности, а диаметр основания конуса меньше диаметра внешней поверхности кольца. Тело вращения может быть также цилиндром, при этом основание цилиндра совмещено с второй торцевой поверхностью кольца, а диаметр основания цилиндра меньше диаметра внешней поверхности кольца. The problem is solved in that in the seal of the ball valve, made in the form of an elastically deformable ring installed in the body bore, with annular shaped grooves made on its outer and end surfaces and on the surface in contact with the ball plug, the axis of symmetry of the cross section of the latter coincides with the line bisecting the angle formed by the outer and end surfaces of the ring. This design allows you to distribute the force acting on the seal from the side of the ball plug smoothly over the entire contact surface and thereby provide a more snug fit of the seal to the counter surface. In addition, these grooves serve as an additional locking channel as a labyrinth seal, which increases its tightness. The groove located on the outer surface of the ring is made in such a way that its surface, located closer to the end surface of the ring, is parallel to it and smoothly passing around the circumference into the generatrix of the body of revolution relative to the axis of the ring, while the body of rotation can be a cone with the angle at the vertex facing away from the ball plug, and the height of the cone is less than or equal to the width of the ring from the surface of the groove parallel to the end surface of the ring to its second end surface, and the diameter of the base of the cone is less the diameter of the outer surface of the ring. The body of revolution can also be a cylinder, while the base of the cylinder is aligned with the second end surface of the ring, and the diameter of the base of the cylinder is less than the diameter of the outer surface of the ring.

Упомянутая канавка может быть выполнена также такой, что ее боковые поверхности параллельны первой торцевой поверхности кольца, при этом диаметр части внешней поверхности кольца между канавкой и второй торцевой поверхностью меньше диаметра внешней поверхности кольца. Канавка, размещенная на торцевой поверхности кольца, выполнена такой, что ее боковая поверхность, размещенная дальше от оси кольца, параллельна ей и плавно сопряжена по окружности с образующей конуса, угол которого обращен в сторону от пробки, высота усеченного конуса меньше глубины канавки относительно торцевой поверхности кольца, а диаметр основания усеченного конуса больше или равен диаметру внутренней поверхности кольца. Канавка может иметь и другой профиль, при этом ее боковая поверхность сопряжена по окружности с поверхностью, лежащей в плоскости, параллельной торцевой поверхности кольца. Обе поверхности канавки могут быть также параллельными друг другу и оси кольца, а длина наиболее удаленной от оси кольца поверхности больше длины другой ее боковой поверхности. Форма обеих канавок, а также тот факт, что между поверхностями кольца и корпуса крана образован дополнительный зазор, увеличивает объем для деформации кольца при давлении со стороны пробки и тем самым повышает его упругие свойства, а следовательно, и надежность уплотнения. Выбор конкретной формы канавок зависит от давления среды, проходящей через кран: чем выше давление, тем больше должна быть площадь опоры кольца от канавки до торцевой поверхности кольца, обращенной в сторону пробки. The said groove can also be made such that its side surfaces are parallel to the first end surface of the ring, while the diameter of the part of the outer surface of the ring between the groove and the second end surface is less than the diameter of the outer surface of the ring. The groove located on the end surface of the ring is made such that its side surface, located further from the axis of the ring, is parallel to it and smoothly mated in a circle with the generatrix of the cone, the angle of which is facing away from the cork, the height of the truncated cone is less than the depth of the groove relative to the end surface rings, and the diameter of the base of the truncated cone is greater than or equal to the diameter of the inner surface of the ring. The groove may have a different profile, while its lateral surface is mated in a circle with a surface lying in a plane parallel to the end surface of the ring. Both groove surfaces can also be parallel to each other and the axis of the ring, and the length of the surface farthest from the axis of the ring is greater than the length of its other side surface. The shape of both grooves, as well as the fact that an additional gap is formed between the surfaces of the ring and the valve body, increases the volume for deformation of the ring under pressure from the side of the plug and thereby increases its elastic properties and, consequently, the reliability of the seal. The choice of a particular shape of the grooves depends on the pressure of the medium passing through the valve: the higher the pressure, the greater should be the area of the ring support from the groove to the end surface of the ring facing the cork.

На фиг. 1 изображено уплотнение шарового крана в сборе; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3, 4 - варианты выполнения узла 1 на фиг. 1. In FIG. 1 shows an assembly of a ball valve assembly; in FIG. 2 - node 1 in FIG. one; in FIG. 3, 4 - embodiments of the assembly 1 in FIG. one.

Уплотнение выполнено в виде кольца 1 из упругодеформируемого материала, например, фторпласта, контактирующего поверхностью 2 с ответной поверхностью шаровой пробки. Внешней и торцевой поверхностями 3 и 4 кольцо опирается на ответные поверхности расточки корпуса крана. На поверхности 2 выполнена кольцевая канавка 5, ось симметрии поперечного сечения которой совпадает с линией, делящей пополам угол, образованный поверхностями 3 и 4. На внешней поверхности 3 выполнена кольцевая канавка 6. Ее боковая поверхность 7, размещенная ближе к торцевой поверхности 4 кольца, параллельна торцевой поверхности 4 кольца и плавно сопряжена по окружности с образующей 8 тела вращения (конуса на фиг. 2 и цилиндра на фиг. 3) относительно оси кольца либо плавно переходит в параллельную себе поверхность (фиг. 1). Угол конуса (фиг. 1) обращен в сторону от шаровой пробки, а высота усеченного конуса меньше или равна ширине кольца 1 от поверхности канавки, параллельной торцевой поверхности 4 кольца, до его второй торцевой поверхности 9. Диаметр основания конуса меньше диаметра внешней поверхности 3 кольца 1. При выполнении тела вращения в виде цилиндра (на фиг. 3) с основанием, совмещенным со второй торцевой поверхностью 9 кольца 1, диаметр основания цилиндра меньше диаметра внешней поверхности 3 кольца 1. Боковые поверхности расположенной на внешней поверхности кольца канавки 6 (фиг. 3) выполнены параллельными торцевой поверхности 4 кольца 1, при этом диаметр части внешней поверхности 3 кольца между канавкой 6 и второй торцевой поверхностью 9 меньше диаметра внешней поверхности кольца. При этом между кольцом 1 и поверхностями крана образован зазор 10. На торцевой поверхности 4 выполнена канавка 11. Боковая поверхность 12, размещенная дальше от оси кольца 1, выполнена параллельной оси кольца 1 и плавно сопряжена по окружности с образующей усеченного конуса 13 (фиг. 2). При этом угол конуса 13 обращен в сторону от шаровой пробки, а высота усеченного конуса 13 меньше глубины канавки 11 относительно торцевой поверхности кольца, а диаметр усеченного конуса 13 больше или равен диаметру внутренней поверхности кольца 1. The seal is made in the form of a ring 1 of an elastically deformable material, for example, a fluoroplastic, in contact with surface 2 with a mating surface of a ball plug. The outer and end surfaces 3 and 4 of the ring rests on the counter surfaces of the bore of the crane body. An annular groove 5 is made on the surface 2, the axis of symmetry of the cross-section of which coincides with the line bisecting the angle formed by the surfaces 3 and 4. On the outer surface 3, an annular groove 6 is made. Its lateral surface 7, located closer to the end surface 4 of the ring, is parallel the end surface 4 of the ring and smoothly conjugated in a circle with the generatrix 8 of the body of revolution (cone in Fig. 2 and the cylinder in Fig. 3) relative to the axis of the ring or smoothly passes into a parallel surface (Fig. 1). The angle of the cone (Fig. 1) is facing away from the ball plug, and the height of the truncated cone is less than or equal to the width of the ring 1 from the surface of the groove parallel to the end surface 4 of the ring to its second end surface 9. The diameter of the base of the cone is less than the diameter of the outer surface 3 of the ring 1. When the body of revolution is made in the form of a cylinder (in Fig. 3) with a base aligned with the second end surface 9 of the ring 1, the diameter of the base of the cylinder is less than the diameter of the outer surface 3 of the ring 1. Side surfaces located on the outer surface The rings of the groove 6 (Fig. 3) are made parallel to the end surface 4 of the ring 1, while the diameter of the part of the outer surface 3 of the ring between the groove 6 and the second end surface 9 is less than the diameter of the outer surface of the ring. In this case, a gap 10 is formed between the ring 1 and the surfaces of the crane. A groove 11 is made on the end surface 4. The side surface 12, located further from the axis of the ring 1, is parallel to the axis of the ring 1 and smoothly mated around the generatrix of the truncated cone 13 (Fig. 2 ) The angle of the cone 13 is facing away from the ball plug, and the height of the truncated cone 13 is less than the depth of the groove 11 relative to the end surface of the ring, and the diameter of the truncated cone 13 is greater than or equal to the diameter of the inner surface of the ring 1.

На фиг. 1 боковая поверхность 12 канавки 11 выполнена параллельной оси кольца и сопряжена по окружности с поверхностью 14, лежащей в плоскости, параллельной торцевой поверхности 4 кольца 1. На фиг. 3 боковые поверхности 15 канавки 11 параллельны оси кольца 16, а длина наиболее удаленной от оси кольца боковой поверхности канавки больше длины другой ее боковой поверхности. На фиг. 1 ширина кольца между осью 16 и канавкой 12 меньше полной ширины кольца на величину зазора 17. In FIG. 1, the side surface 12 of the groove 11 is made parallel to the axis of the ring and is mated in a circle with a surface 14 lying in a plane parallel to the end surface 4 of the ring 1. In FIG. 3, the side surfaces 15 of the groove 11 are parallel to the axis of the ring 16, and the length of the side surface of the groove furthest from the axis of the ring is greater than the length of its other side surface. In FIG. 1, the width of the ring between the axis 16 and the groove 12 is less than the total width of the ring by the amount of the gap 17.

Уплотнение работает следующим образом. При сборке крана уплотнение элементами конструкции крана поджимается к шаровой пробке. Давление рабочей среды, воздействующей на пробку, равномерно воспринимается контактной поверхностью уплотнения, при этом кольцо деформируется, заполняя зазоры, обусловленные неточностью изготовления и сборки узлов крана, препятствуя выходу рабочей среды за его пределы. Sealing works as follows. When assembling the valve, the sealing elements of the crane design are pressed against the ball plug. The pressure of the working medium acting on the plug is uniformly perceived by the contact surface of the seal, while the ring is deformed, filling the gaps due to inaccuracies in the manufacture and assembly of the crane assemblies, preventing the working medium from exiting.

Уплотнение характеризуется высокой надежностью и долговечностью и может быть использовано в шаровых кранах для перекрытия потока рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. Уплотнение внедрено в серийное производство. The seal is characterized by high reliability and durability and can be used in ball valves to shut off the flow of the working medium transported through the pipeline. The seal has been introduced into mass production.

Claims

1. The seal of the ball valve, made in the form of an elastically deformable ring installed in the bore of the housing, with annular shaped grooves made on its outer and end surfaces and on the surface in contact with the ball plug, characterized in that the axis of symmetry of the cross section of the annular groove placed on the surface of the ring in contact with the ball plug, is located on a line bisecting the angle formed by the outer and end surfaces of the ring.

2. The seal according to claim 1, characterized in that the side surface of the groove located on the outer surface of the ring, located closer to the end surface of the ring, is parallel to the end surface of the ring and smoothly mated in a circle with the generatrix of the body of revolution relative to the axis of the ring.

3. The seal according to claim 2, characterized in that the body of rotation is made in the form of a cone, the angle of the cone facing away from the ball plug, and the height of the truncated cone is less than or equal to the width of the ring from the groove surface parallel to the end surface of the ring to its second end surface, and the diameter of the base of the cone is less than the diameter of the outer surface of the ring.

4. The seal according to claim 2, characterized in that the rotation body is made in the form of a cylinder with a base aligned with the second end surface of the ring, the diameter of the cylinder base being less than the diameter of the outer surface of the ring.

5. The seal according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the grooves located on the outer surface of the ring are parallel to the first end face of the ring, and the diameter of the part of the outer surface of the ring between the groove and the second end surface is less than the diameter of the outer surface of the ring.

6. The seal according to claim 1, characterized in that the lateral surface of the groove located on the end surface of the ring, located further from the axis of the ring, is parallel to the axis of the ring and smoothly mated in a circle with a generatrix of the truncated cone, the cone angle facing away from the ball plug , the height of the truncated cone is less than the depth of the groove relative to the end surface of the ring, and the diameter of the base of the truncated cone is greater than or equal to the diameter of the inner surface of the ring.

7. The seal according to claim 1, characterized in that the side surface of the groove located on the end surface of the ring is parallel to the axis of the ring and circumferentially conjugated with a surface lying in a plane parallel to the end surface of the ring.

8. The seal according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the grooves located on the end surface of the ring are parallel to the axis of the ring, and the length of the side surface of the groove furthest from the axis of the ring is greater than the length of its other side surface.