Клиновиден шибър и метод за закрепване на уплътнителни пръстени в клиновия шибър
Шибърът може да се използва във вентили на тръбопроводни фитинги. Жлебовете за О-пръстени се правят в тялото или клина на клапана. Повърхностите на тялото или клиновите уплътнителни пръстени, които трябва да бъдат залепени, са направени сферични, а съответните и чифтосващи се повърхности на тялото или клиновите жлебове са направени сферични или конични. Адхезивният слой, свързващ О-пръстените с тялото и клина, се състои от тънък слой грунд и основен слой лепило. Грундът се нанася директно върху залепваните повърхности и образува висока и стабилна адхезия към метала при работни условия. Основният слой лепило се нанася върху грунда и осигурява необходимата дълготрайна здравина на връзката по време на работа на вентила. Върху сферичната повърхност на уплътнителния пръстен е изрязана система от успоредни коаксиални жлебове, които задържат лепилото в обема му и предотвратяват пълното му изтласкване от фугата на контактуващите повърхности за залепване при техния пластичен контакт при затягане на клина. Също така е възможно да се монтират залепени пръстени в жлебовете на тялото по цилиндрична повърхност, а на клин - по сферична. В този случай саморегулирането на контактните уплътнителни повърхности на корпуса и клина се осигурява чрез завъртане на пръстените на клина по сферична повърхност. В предпочитани изпълнения се предлага уплътнителните пръстени, монтирани в жлебовете на корпуса, да се съгласуват по сферична повърхност, а уплътнителните пръстени в клиновите жлебове - по цилиндрична повърхност. При завъртане на противоположни канали със сферична повърхност във вътрешната кухина на тялото се използва двустранно профилиран фреза, който осигурява обработката на двата канала без промяна на позицията на тялото, чрез промяна на посоката на аксиалното движение на въртящата се странична лента сфреза. Този метод на закрепване осигурява необходимата плътност на затвора. 2 сек. и 5 з.п.ф-ли, 4 ил.
Изобретението се отнася до спирателни устройства за тръбопроводна арматура, които контролират потока на течна или газообразна среда в тръбопровод. Клиновите шибъри се използват широко като спирателни устройства за тръбопроводни фитинги.
Известни конструкции на клиновидни клапани с уплътнителни повърхности, принадлежащи към пръстените, монтирани в тялото и върху клина на клапана. Известни методи за закрепване на уплътнителните пръстени, когато те са залепени в жлебовете на тялото и клина (RU 94029260 A1, 1997).
Най-близко до предложеното изобретение е устройство и метод за закрепване на уплътнителните пръстени в тялото и клина чрез залепване (RU 2094683 C1, 1997 г.). В известното решение в цилиндричните жлебове на тялото и клина се монтират уплътнителни пръстени, намазани с лепило, след което клинът се затяга. Под действието на силата на клина, уплътнителните пръстени се захващат за свързващите повърхности на жлебовете и лепилото се втвърдява.
Недостатъкът на известното решение е трудността да се осигури правилното положение на контактните уплътнителни повърхности на пръстените поради липсата на възможност за самоподравняване на контактните повърхности на уплътнителните пръстени в процеса на сглобяване на затвора. Стегнатостта на затвора може да се постигне след усилено триене на контактните повърхности на уплътнителните пръстени, залепени в жлебовете на тялото и клина.
В допълнение, в известното решение съществува значителна възможност за изстискване на лепилото от съединението между съпрягащите се повърхности на пръстените и жлебовете.
Недостатъкът е и ниската стабилност на адхезионните връзки между лепилото и метала на тялото и клина в многоработна среда при повишени температури.
Целта на изобретението е да се осигури правилното взаимно разположение на контактните уплътнителни повърхности на пръстените по цялата номинална контактна площ, да се предотврати изстискването на лепилото от фугите на повърхностите на уплътнителните пръстени, тялото и съединявания клин, както и да се създадат стабилни адхезивни връзки между лепилото и метала на елементите на вратата в различни работни среди при повишени температури.
Проблемът се решава чрез осигуряване на възможност за самомонтиране на уплътнителните пръстени при затягане на клина, създаване на жлебове за съхранение върху сферичната повърхност на уплътнителните пръстени, както и чрез предварително нанасяне на грундиращ слой върху залепваните повърхности, който образува стабилна адхезия към метала при работни условия, и основния слой лепило, което осигурява необходимата механична якост на съединението по време на работа.
Изобретението е илюстрирано с графичен материал, където на фиг. Фигури 1-4 показват клиновидни шибъри с различни комбинации от саморегулиращи се О-пръстени.
Клиновиден вентил (вижте фигура 1) съдържа клин 1, тяло 2, клиновидни о-пръстени 3.4 и о-пръстени 5 и 6 на тялото 2. Уплътнителните пръстени на клапана са разположени съответно в жлебовете 7 на клина и жлебовете 8 на тялото и са фиксирани в тях с помощта на двуслойна лепилна връзка 9,10.
Залепените повърхности на уплътнителните пръстени на тялото или клина са направени сферични за тяхното самоподравняване, а съединителните повърхности на жлебовете, съответно на тялото или клина, също са направени сферични (виж фиг. 1.2) или конични (виж фиг. 3.4).
За задържане на лепилото върху повърхностите за залепване (сферични) уплътнителни пръстени се изработва системауспоредни коаксиални жлебове 11 (виж фигура 1). Върху залепените повърхности на уплътнителните пръстени на клапана и повърхностите на съответните жлебове, свързващи се с тях, се нанася първият слой лепило - слой грунд 12 и 13), който има висока адхезия към метала, например епоксидно-силиконов материал "Terma 0201// (TU 2257-005-29727639-97). След изсъхване на грунда слой, върху тези повърхности 9.10 се нанася основен адхезивен слой, например епоксидно-полиамиден материал "Terma K1" (TU 2257-005-29727640-97).
При залепване на уплътнителния пръстен 4 в жлеба 7 на клина 1 (виж фиг. 1), самоподравняването на този пръстен не е задължително, което позволява използването на по-просто цилиндрично свързване на залепваните повърхности. Необходимото относително положение на контактните уплътнителни повърхности на пръстените в корпуса 2 и клина 1 се постига чрез завъртане на пръстена, монтиран в корпуса, по сферичната повърхност.
Също така е възможно да се монтират пръстените 3,4 върху клина (вижте фигура 2) по сферичната повърхност 14. В този случай самоподравняването на контактните повърхности на пръстените в тялото и върху клина се осигурява чрез завъртане на пръстена върху клина по сферичната повърхност 14. Предполага се също, че уплътнителните пръстени със сферична повърхност са фиксирани в жлебовете на тялото или ние dge с конична съединителна повърхност (виж Фиг.3,4).
В предпочитаното изпълнение уплътнителните пръстени са монтирани по протежение на сферична повърхност в тялото, а клиновите уплътнителни пръстени са монтирани в жлебове по протежение на цилиндричната повърхност (вижте фигура 1), докато противоположните жлебове със сферична повърхност в кухината на тялото се обработват с двустранно оформен фреза, без да се променя позицията на тялото (без да се пребазира) само чрез промяна на посоката на движениерезец.
Методът за закрепване на уплътнителните пръстени на клиновия вентил се извършва по следния начин. Сферичните свързващи повърхности на жлебовете на тялото 2 и повърхностите на уплътнителните пръстени, съответстващи на тях, както и цилиндричните свързващи повърхности на клина 1 и повърхностите на уплътнителните пръстени на клина, съответстващи на тях, се почистват от мръсотия, обезмасляват се и върху залепените повърхности се нанася слой грунд, последвано от изсушаване. След това основният слой лепило се нанася върху слоя грунд, уплътнителните пръстени се монтират в съответните жлебове на тялото и клина, след което клапанът се сглобява и клинът се затяга. В процеса на затягане на клина пръстените, свързани по сферичната повърхност, се разгъват и техните уплътнителни повърхности заемат необходимото положение спрямо уплътнителните повърхности на пръстените, монтирани в цилиндричните жлебове. В резултат на това се осигурява контакт на уплътнителните повърхности на пръстените, монтирани в тялото и на клина, по цялата номинална контактна площ. Лепилният слой се втвърдява със затегнат клин на капака в съответствие с необходимите ежедневни режими.
Пример за изпълнение на метода.
Изпълнението на заявеното изобретение е извършено върху чугунени клиновидни шибъри с номинален диаметър на прохода Dy = 100/80 mm и номинално налягане Py = 1,0 MPa.
Пръстените са изработени от устойчив на корозия износоустойчив материал със сферична опорна повърхност за сферични канали в тялото и цилиндрична повърхност за канали в клина. Дебелината на пръстените беше избрана така, че след като пръстените бяха монтирани в съответните жлебове на тялото и клина, уплътнителните повърхности на тези пръстени излизаха извън повърхностите на тялото и клина с 2-3 mm. Във вътрешната кухина на тялото срещуположни жлебове със сферичнаповърхността за уплътнителни пръстени се издълбава, без да се променя позицията на тялото на клапана с двустранно оформен фреза, което повишава точността на жлебовете. Първо, след подготовката на повърхностите за залепване, върху повърхностите на клиновите жлебове се нанася грундиращ слой с дебелина 20–30 µm от материал Terma 0201. След изсъхване на грундиращия слой се нанася слой от лепило Terma K1 върху залепваните повърхности и се монтират уплътнителни пръстени в жлеба на клина, последвано от втвърдяване на адхезивния слой при стайна температура в продължение на 4 часа.
Залепените повърхности на уплътнителните пръстени на тялото и повърхностите на жлебовете под тях бяха подготвени за залепване, покрити със слой грунд Terma 0201, след което беше нанесен основният слой лепило Terma K1.Сферичен слой лепило беше разположен по протежение на сферичната контактна повърхност със сферичната повърхност на жлебовете на тялото, което осигури контакт на уплътнителните повърхности над номиналната контактна площ.Високата надеждност на клиновата врата чрез увеличаване на херметичността на уплътнителните повърхности беше потвърдена чрез тестване на вентила с вода при изпитвателно налягане от 1,5 Py = 1,5 MPa. Липсата на изтичане показа високата надеждност на клапана, произведен в съответствие с изобретението.
1. Клиновиден шибър, съдържащ тяло и клин, в чиито жлебове са закрепени уплътнителни пръстени с помощта на лепило, характеризиращ се с това, че залепените повърхности на уплътнителните пръстени на тялото или клина са сферични и съответните иповърхностите на жлебовете на тялото или съединяващия се с тях клин са сферични или конични, докато лепилната връзка съдържа допълнителен слой грунд, нанесен и изсъхнал върху повърхностите, които ще бъдат залепени.
2. Шибър съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че сферичните повърхности на уплътнителните пръстени имат система от успоредни коаксиални жлебове.
3. Метод за закрепване на уплътнителни пръстени в клиновиден шибър, който се състои в подготовка за залепване на повърхностите на жлебовете на тялото, клина и повърхностите на уплътнителните пръстени, свързващи се с жлебовете, нанасяне на лепило върху свързващите повърхности, монтиране на уплътнителните пръстени в съответните им жлебове, последвано от затягане на клина и втвърдяване на лепилото, характеризиращ се в това, че предварително залепените повърхности на уплътнителните пръстени на тялото или клина са сферични и съответстващи на тях и съчетаващи се с тях, повърхностите на жлебовете на тялото или клина са сферични или конични и преди нанасяне на лепилото върху повърхностите, които ще бъдат залепени, се нанася слой грунд, последвано от изсушаването му, докато затягате клина, уплътнителните пръстени се подравняват, за да осигурят номиналната контактна площ на уплътнителните повърхности на клиновата шибърна клапа.
4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че уплътнителните пръстени на клина са предварително закрепени.
5. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че върху сферичните повърхности на уплътнителните пръстени е направена система от успоредни коаксиални жлебове за задържане на лепилото и предотвратяване на изстискването му при затягане на клина.
6. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че за да се осигури адхезия при работни условия, адхезивният слой се изпълнява като двуслоен, състоящ се от предварително нанесен и изсъхнал грунд слой върху повърхностите, които ще бъдат залепени, и основния слой.слой лепило, което осигурява дълготрайна механична здравина на лепилната фуга.
7. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че срещуположните жлебове със сферична повърхност в тялото се правят с двустранен фасонен фреза без промяна на положението на тялото.