вентиль с керамическими шайбами

Формула изобретения

Вентиль, содержащий корпус с затвором в виде двух контактирующих между собой керамических дисков, один из которых неподвижно закреплен в корпусе, а второй установлен с возможностью поворота на 90^o относительно первого, шпиндель, взаимодействующий с поворотным диском, прокладку, установленную между корпусом и неподвижным диском, крышку, причем в неподвижном диске выполнены два сквозных окна, а в подвижном диске углубление для соединения при повороте сквозных окон между собой, отличающийся тем, что окна неподвижного диска выполнены сегментообразными, в подвижном диске выполнено дополнительное углубление, причем углубления в нем имеют сечение, ответное сечению окон, и расположены на диске с возможностью соединения каждым углублением обоих окон в открытом состоянии вентиля и с возможностью совмещения перемычки между углублениями с перемычкой между окнами в закрытом состоянии, при этом кольцевые плоские соприкасающиеся поверхности дисков расположены с образованием уплотнения при любом положении дисков относительно друг друга, между торцами шпинделя и подвижным диском установлена буферная прокладка, в корпусе закреплена шайба с прорезью, ограничивающая поворот шпинделя при контакте выступа шпинделя с краями прорези шайбы, крышка выполнена в виде гайки и под ней размещена резиновая прокладка-компенсатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкции сантехнической арматуры, а именно к запорным и регулирующим вентилям с керамическими пластинами и может быть использовано при ремонте и в новом строительстве.

Известны выпускаемые отечественной промышленностью вентили с резиновым запирающим элементом, а также с запирающим элементом в виде шара.

Недостатком конструкции вентиля с резиновым (кожаным и др.) запирающим элементом является то, что в период эксплуатации запирающий элемент деформируется, что приводит к протечкам. Вентили с шаровым запирающим элементом лишены указанного недостатка, однако отличаются высокой стоимостью и, кроме того, шаровая поверхность может быть подвержена коррозии.

Кроме того, известен вентиль, в котором запорно-регулирующий узел выполнен в виде двух керамических дисков. Один диск закреплен неподвижно, а подвижный диск связан со шпинделем. В неподвижном диске выполнены два сквозных окна, а в подвижном диске углубление для соединения сквозных окон при повороте подвижного диска.

Недостатком указанного вентиля являются большие габариты и металлоемкость.

Задачей изобретения является получение вентиля с меньшими габаритами и большой пропускной способностью. Меньшие габариты позволяют снизить металлоемкость, а следовательно и стоимость вентиля.

Это достигается тем, что в вентиле, содержащем запорный узел в виде двух контактирующих между собой керамических дисков, один из которых неподвижно закреплен в корпусе, а второй установлен с возможностью поворота на 90 относительно первого, шпиндель, взаимодействующий с поворотным диском, прокладку, установленную между корпусом и неподвижным диском, крышку, причем в неподвижном диске выполнены два сквозных окна, а в подвижном диске - углубление для соединения при повороте сквозных окон между собой, согласно изобретению окна неподвижного диска выполнены сегментообразными, в подвижном диске выполнено дополнительное углубление, причем углубления в нем имеют сечение, ответное сечению окон, и расположены на диске с возможностью соединения каждым углублением обоих окон в открытом состоянии вентиля и с возможностью совмещения перемычки между углублениями с перемычкой между окнами в закрытом состоянии, при этом кольцевые плоские соприкасающиеся поверхности дисков образуют уплотнение при любом положении дисков относительно друг друга, между торцом шпинделя и подвижным диском установлена буферная прокладка, в корпусе закреплена шайба с прорезью, ограничивающая поворот шпинделя при контакте выступа шпинделя с краями прорези шайбы, крышка выполнена в виде гайки, и под ней размещена резиновая прокладка-компенсатор.

Предложенный вентиль позволяет уменьшить габариты, увеличить надежность запирания и регулирования, а также улучшить гидравлические характеристики и увеличить технический ресурс эксплуатации.

Таким образом, новая совокупность всех перечисленных выше отличительных признаков во взаимосвязи между собой и конструкции вентиля в целом обладает новизной и соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображена конструкция вентиля, общий вид; на фиг. 2 - неподвижный нижний диск 3; на фиг. 3 подвижный верхний диск; на фиг. 4 - шпиндель; на фиг. 5 ограничительная шайба; на фиг. 6 пример расположения дисков 3,4 по прототипу в положении ЗАКРЫТО; на фиг. 7 пример расположения дисков 3,4 по изобретению в положении ОТКРЫТО.

Вентиль включает в себя корпус 1 и гайку 9. В корпусе 1 расположены уплотнение 2 между седлом корпуса и неподвижным диском 3 и подвижный диск 4. Диски 3 и 4 выполнены из керамического материала. Соприкасающиеся поверхности дисков обработаны до степени, исключающей протечки воды (или другой среды) между собой. Объем окон дисков 3 и 4 обеспечивает в любом сечении требования стандарта по площади протекания воды (например, для ДУ 15 не менее 103,8 мм²). Поворот подвижного диска 4 осуществляется шпинделем 5 посредством зацепления с диском 4 через прокладку 11. Последнее исключает непосредственное соприкосновение керамического диска 4 и подшипника 6 для исключения износа подшипников. Ограничение поворота 90^o обеспечивается шайбой 8 при соприкосновении выступа на шпинделе 5 с краями прорезей шайбы 8. Вся конструкция венчается крышкой (гайкой) 9 с компенсационной резиновой прокладкой 7. Поворот шпинделя 5 осуществляется через посредство поворота маховика (ручки) 10.

Неподвижный диск 3 (фиг.2) выполнен из высокопрочной керамики и имеет два окна 12, разделенные перемычкой 13. Подвижный диск 4 (фиг.3) также изготовлен из керамики и имеет два углубления 14, по форме и размерам повторяющие окна 12 неподвижного диска 3, при этом углубления 14 также разделены перемычкой 15. Если окна 12 неподвижного диска 3 совпадают с углублениями 14 подвижного диска 4, образуются две изолированные друг от друга полости (окна + углубление) и, таким образом, рабочая среда (вода, пар или др.), находящаяся в одной из полостей, отсечена от другой полости (положение вентиля в состоянии ЗАКРЫТО).

При повороте подвижного диска 4 на 90^o окна 12 неподвижного диска 3 будут соединены между собой углублениями 14, образуя два канала перетока рабочей среды (положение вентиля в состоянии ОТКРЫТО фиг.7).

Фиксация положения вентиля в состоянии ОТКРЫТО ЗАКРЫТО обеспечивается ограничением поворота шпинделя 5 (фиг.4) за счет ограничения положения выступа 16 шпинделя 5 краями 18 прорези 17 в корпусе ограничительной шайбы 8 (фиг. 5). Как видно из фиг.1, шпиндель 5 непосредственно сцеплен с подвижным диском 4. Промежуточные положения шпинделя 5 соответствуют неполному открытию вентиля в диапазоне от О до 100% по проходному сечению окон подвижного и неподвижного дисков (шайб).

На фиг. 6 и 7 приведен пример исполнения по прототипу (патент Великобритании N 1363835) и по данной заявке. Нижеприведенные численные данные приведены для вентиля ДУ 25. В этом случае эквивалентная площадь проходного сечения составляет согласно стандарту 103,8 мм² (диаметр 11,5 мм). В примере принято, что при соответствующей механической обработке соприкасающихся керамических поверхностей подвижного и неподвижного дисков отсутствие протечек воды обеспечивается при длине контакта этих поверхностей в любом направлении не менее 2 мм. Как следует из расчетов, диаметры дисков, обеспечивающие соответствующее стандарты проходное сечение и функциональное назначение (открытие и закрытие, отсутствие протечек и т.д.) соответственно равны 42,5 мм (прототип) и 23 мм (по изобретению). Соответственно расход металла на формирование корпуса в случае прототипа при прочих равных условиях (высота, толщина и т.д.) будет на 240% больше, чем в случае исполнения по изобретению. В силу изложенного предложенный вентиль обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом и другими известными решениями: взаимозаменяем при установке в сеть с ранее выпускаемыми вентилями; предложенный вентиль имеет меньшие габариты по сравнению с вентилями с резиновыми запирающими элементами и прототипом; обеспечивается надежная длительная эксплуатация; обеспечивается экономия металла в общей сложности не менее 60% по сравнению с прототипом; упрощается конструкция вентиля, не требуются установки специальных уплотнений между шпинделем, корпусом и крышкой.