Сменная головка вентиля

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатели Люндышев Владимир Иванович, Павлович Александр Эдуардович(57) 1. Сменная головка вентиля, содержащая корпус с уплотнителем и ограничителями, расположенный в корпусе шпиндель с уплотнителем и упором, соединенную с корпусом посредством перемычки обойму запирающего устройства с уплотнительным кольцом и подвижной и неподвижной пластинами, в которых выполнены окна, отличающийся тем, что нижняя часть шпинделя выполнена в виде тела вращения с поверхностью второго порядка, снабженной лыской, направленной под острым углом к верхней и близлежащей к оси шпинделя кромке окна подвижной пластины, а перемычка - в виде полукольца, расположенного на противоположной стороне от окон пластин. 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что на нижнем торце шпинделя выполнен выступ, расположенный в выемке, выполненной на подвижной пластине. 3. Головка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя и близлежащая к оси вращения кромка окна неподвижной пластины выполнена закругленной. 4. Головка по п.1, отличающаяся тем, что на верхнем торце корпуса выполнен ряд отверстий, в двух из которых установлены ограничители для взаимодействия с упором, выполненным в виде штифта, расположенного в верхней части шпинделя. 5. Головка по п.1, отличающаяся тем, что уплотнитель корпуса выполнен в виде обернутой вокруг резьбовой части последнего эластичной ленты. 1658 1 Изобретение относится к сантехнической арматуре, а именно к водоразборным вентилям с прецизионными пластинами. Оно может быть использовано при ремонте и восстановлении санитарно-технического оборудования, а также в пневмо-, гидро- и газораспределительном оборудовании. Известна сменная головка вентиля, содержащая корпус с контргайкой и уплотнителем, расположенный в нем шпиндель с уплотнителем, обойму запирающего устройства с прецизионными подвижной и неподвижной пластинами, в которых выполнены окна, и уплотнительным кольцом 1. Однако такая сменная головка обладает значительным гидравлическим сопротивлением потоку жидкости и низкой долговечностью работы головки вентиля. Известна также наиболее близкая к заявляемому объекту сменная головка вентиля, содержащая корпус с контргайкой и уплотнителем, расположенный в нем шпиндель с уплотнителем, обойму запирающего устройства с прецизионными подвижной и неподвижной пластинами, в которых выполнены окна, и уплотнительным кольцом. Причем корпус и обойма соединены между собой перемычками, поперечное сечение которых выполнено в виде равнобедренного треугольника или в виде трапеции 2. Недостатками известной сменной головки вентиля являются усложнение конструкции и демонтажа из-за наличия контргайки с уплотнителем. Конструкция шпинделя и корпуса требует выполнения трудоемких операций для получения упора на шпинделе и ограничителя и перемычки на корпусе. В результате этих недостатков увеличиваются металлоемкость и габариты вентиля, а также трудоемкость изготовления. При вывинчивании сменной головки из корпуса вентиля нужно дополнительно произвести трудоемкую операцию снять с верхней части корпуса головки рукоятку управления, предварительно удалив их крепежные элементы, а затем вывернуть контргайку. Повторный монтаж сменной головки производится в обратной последовательности и также усложнен. Кроме того, при увеличении количества монтажно-демонтажных операций снижается долговечность верхнего резинового уплотнения и, как следствие, герметичность вентиля. Вторым существенным недостатком такого узла является его повышенное гидравлическое сопротивление потоку жидкости и, как следствие, значительная шумность работы в открытом положении вентиля. Дело в том, что при открытии вентиля поток жидкости встречает на своем пути значительные препятствия элементов головки острую кромку окна неподвижной пластины, торец корпуса головки в месте его перпендикулярного соединения со шпинделем и острые кромки перемычек. В результате возникает прямое ударное и механическое воздействие потока жидкости с упомянутыми поверхностями, появляется значительная турбулизация жидкости, сопровождающаяся повышенным шумом, и, кроме того, снижается пропускная способность вентиля, ведущая к повышению давления жидкости во впускном трубопроводе и к еще большему повышению шума, а также к опасности разрыва трубопровода при неблагоприятных условиях его эксплуатации. Третьим существенным недостатком является отсутствие возможности регулировки максимальной пропускной способности вентиля из-за выполнения неподвижным ограничителя в корпусе. Это снижает универсальность использования сменной головки вентиля. Задача предлагаемого изобретения заключается в создании упрощенной конструкции сменной головки вентиля с увеличенной пропускной способностью, повышенными долговечностью, герметичностью, универсальностью использования, а также с сниженным гидравлическим сопротивлением и шумом работы. Поставленная задача достигается тем, что в сменной головке вентиля, содержащей корпус с уплотнителем и ограничителями, расположенный в корпусе шпиндель с уплотнителем и упором, соединенную с корпусом посредством перемычки обойму запирающего устройства с уплотнительным кольцом и подвижной и неподвижной пластинами, в которых выполнены окна, нижняя часть шпинделя выполнена в виде тела вращения с поверхностью второго порядка, снабженной лыской, направленной под острым углом к верхней и близлежащей к оси шпинделя кромке окна подвижной пластины, а перемычка - в виде полукольца, расположенного на противоположной стороне от окна пластин, причем на нижнем торце шпинделя выполнен выступ, расположенный в выемке, выполненной на подвижной пластине, при этом нижняя и близлежащая к оси вращения шпинделя кромка окна неподвижной прецизионной пластины выполнена закругленной, а в верхнем торце корпуса выполнен ряд отверстий, в двух из которых установлены ограничители для взаимодействия с упором, выполненным в виде штифта, расположенного в верхней части шпинделя причем уплотнитель корпуса выполнен в виде обернутой вокруг резьбовой части последнего эластичной ленты. Выполнение нижней части шпинделя сменной головки вентиля в виде тела вращения с поверхностью второго порядка позволит изменять направление потока жидкости более плавно и без удара о препятствия при открытии вентиля, что снижает пульсацию жидкости и турбулентность ее потока, а тем самым и шум в работе. Снабжение поверхности второго порядка тела вращения шпинделя лыской, направленной под острым углом к верхней и близлежащей к оси шпинделя кромке окна подвижной пластины, служит для целей беспрепятственного прохода жидкости при открытии вентиля и плавного изменения направления ее потока,снижая гидравлическое сопротивление и шумность работы вентиля. 1658 1 Выполнение перемычки в виде полукольца, расположенного на противоположной стороне от окон пластин, позволяет также плавно изменять направление движения жидкости и уменьшать (в сравнении с прототипом 2) количество прямо расположенных помех на ее пути, что также в конечном итоге снижает шумность работы вентиля. Выполнение на нижнем торце шпинделя выступа, расположенного в выемке, выполненной в подвижной пластине, позволит использовать вместо элептической формы (как у прототипа 2) подвижной прецизионной пластины круглую, что упрощает технологический процесс ее изготовления. Выполнение закругленной нижней и близлежащей к оси вращения шпинделя кромки окна неподвижной пластины позволит плавно входить потоку жидкости в окно подвижной пластины и, при инверсии струи жидкости, отклонять струю от стенки отверстий пластин, близлежащих к оси вращения шпинделя, и, тем самым, снижать механическое трение пограничных слоев жидкости об эти стенки и лыску шпинделя. Поэтому шумность работы вентиля будет еще более снижена. Выполнение в верхнем торце корпуса головки ряда отверстий, в двух из которых установлены ограничители для взаимодействия с упором, выполненным в виде штифта, расположенного в верхней части шпинделя, позволит избирательно менять максимальные проходные сечения открытых окон прецизионных пластин в зависимости от задаваемых условий по максимальной пропускной способности вентиля. Выполнение уплотнителя в виде эластичной ленты, обернутой вокруг резьбовой части корпуса, позволит упростить конструкцию съемной головки, так как нет необходимости в использовании контргайки с уплотнительным кольцом. Это позволит уменьшить длину корпуса. Кроме того, упростится монтаж и демонтаж головки, так как достаточно будет завернуть или отвернуть шпиндель вместе с корпусом посредством насаженной на него рукоятки управления, не снимая ее при демонтаже. Отпадет также необходимость в применении гаечных ключей. Причем торец корпуса может выполняться круглой формы, что упрощает его изготовление и снижает количество слесарных операций по зачистке заусенцев. Эластичная лента, введенная в качестве уплотнителя головки, служит также демпфером, позволяющим снизить шумность работы вентиля. На фиг.1 изображена конструкция сменной головки вентиля, общий вид, когда вентиль открыт на фиг.2- то же, но когда вентиль закрыт на фиг.3 - неподвижная пластина на фиг.4 - подвижная пластина на фиг.5 сечение А-А на фиг.1 на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.1 на фиг.7-15 - варианты выполнения нижней части шпинделя в виде тела вращения с поверхностью второго порядка на фиг.7 - однополостного гиперболоида на фиг.8 - конуса второй степени на фиг.9 - эллипсоида на фиг.10 - двухполостного гиперболоида на фиг.11 - гиперболического параболоида на фиг.12 - эллиптического цилиндра на фиг.13 - гиперболического цилиндра на фиг.14 - эллиптического параболоида и эллиптического цилиндра на фиг.15 - однополостного гиперболоида и эллипсоида. Сменная головка вентиля содержит корпус 1, резьбовая часть которого ввернута в корпус 2 вентиля с уплотнителем (не показан) в виде обернутой вокруг этой резьбы эластичной ленты (например, типа ФУМ). С корпусом 1 соединена обойма 3 запирающего устройства посредством перемычки 4. Перемычка выполнена в виде полукольца. В корпусе 1 расположен шпиндель 5 с уплотнительными кольцами 6 . В обойме 3 расположена подвижная и неподвижная пластина 7 и 8. Соприкасаемые поверхности их прецизионные. В этих пластинах выполнены окна 9 и 10, а также расположено уплотнительное кольцо 11. Причем перемычка 4 расположена вне зоны расположения этих окон 9 и 10. Прецизионные пластины 7 и 8 могут изготавливаться из материалов с достаточно высокими прочностными свойствами, например корундовой керамики, ситалла и т.д. На торце (фиг.5) корпуса 1 выполнен ряд отверстий 12, в двух из которых вставлены ограничители 13,взаимодействующие с упором 14, выполненным в виде штифта, установленного в верхней части шпинделя 5,на котором также посажена с натягом рукоятка 15 управления. ижняя неподвижная прецизионная пластина 8 выполнена с выступом 16 (фиг.3), который находится в канавке (не показано) обоймы, обеспечивая тем самым неподвижность этой пластины 8 при вращении шпинделя 5. Для плавного изменения направления потока жидкости или газа нижняя часть 17 шпинделя 5 выполнена в виде тела вращения с поверхностью второго порядка. Такой поверхностью может быть однополостный гиперболоид (фиг.7), конус второй степени (фиг.8), эллипсоид (фиг.9), двухполостный гиперболоид (фиг.10),гиперболический параболоид (фиг.11), эллиптический цилиндр (фиг.12), гиперболический цилиндр (фиг.13),а также комбинация из этих поверхностей - например из эллиптического параболоида и эллиптического цилиндра (фиг.14), из однополостного гиперболоида и эллипсоида (фиг.15). Кроме того, в качестве поверхности второго порядка может использоваться и параболический цилиндр (не показано, так как совпадает с фиг.13). Для плавного сопряжения этих поверхностей с торцами шпинделя 5 служит их связь через аналогичные поверхности, например, на фиг.10 - через однополостный гиперболоид, а также связь через более простые поверхности, например цилиндры, призмы, конуса и др. (см. фиг.8,9,11,13,14). Конкретное исполнение нижней части шпинделя 5 зависит от требуемой скорости истечения жидкости и может быть определено теоретически или экспериментально. 3 1658 1 В корпусе 2 вентиля выполнено впускное 18 и выпускное 19 окно, а также выступ 20, на который опирается уплотнительное кольцо 11. Перемычка 4 расположена вне зоны расположения отверстий 9 и 10, но в зоне выпускного окна 19 корпуса 2. Нижняя и близлежащая к оси вращения шпинделя 5 кромка 21 (фиг.1 и 3) пластины 8 скруглена. На стороне поверхности нижней части 17 шпинделя 5, обращенной к окну 9, выполнена лыска 22. Две образующие лыски 23 (фиг.6) направлены от верхней кромки 24 пластины 7 под острым углом и касательно к поверхности нижней части 17 шпинделя 5. На нижнем торце шпинделя 5 выполнен выступ 25, входящий во впадину 26 подвижной пластины 7. Установка головки в корпусе 2 осуществляется следующим образом. Предварительно резьбовую часть корпуса 1 обматывают эластичной уплотнительной лентой. При вращении рукоятки 15 свободно перемещается шпиндель 5 до тех пор, пока упор 14 не соприкоснется с одним из ограничителей 13. После этого, если вращать рукоятку 15, то одновременно будет осуществляться вворачивание корпуса 1 головки в корпус 2 вентиля до тех пор, пока торец обоймы 3 не упрется в дно корпуса 2. При этом уплотнительное кольцо 11 сядет на выступ 20. При дальнейшем вращении рукоятки 15, во-первых,осуществляется сжатие кольца 11 и герметизация полости 18 от полости 19, во-вторых, выбирается зазор в резьбовом соединении корпус 1 - корпус 2, и возникает в образованном контакте значительная сила трения, не позволяющая в дальнейшем отвинчиваться головке при эксплуатации. Т.е. корпус 1 в этом случае служит контргайкой. В-третьих,обеспечивается надежный контакт пластин 7 и 8 между собой, также способствующий лучшей герметизации полостей 19 и 18. Для установки положений вентиля закрыто или открыто достаточно с небольшим усилием повернуть рукоятку 15 по часовой или против часовой стрелки. Высокая чистота обработки прецизионных поверхностей пластин 7 и 8 (например, с помощью алмазноабразивного инструмента) способствует хорошей герметизации стыка пластин и значительно снижает силу трения в нем. Поэтому не требуется приложения больших усилий к рукоятке 15 при открытии и закрытии вентиля. Вентиль работает следующим образом. В закрытом положении окна 9 и 10 перекрыты. Жидкость заперта в окне 18 (фиг.2). Для открытия вентиля рукоятку 15 поворачивают на нужный угол, установив определенный расход жидкости. При этом(фиг.1) открывается окно 9 и поток жидкости устремляется в это окно. Причем, благодаря скруглению торца 21, выполнению пологим скосов лыски 22 и форме нижней части 17 шпинделя 5 в виде тела вращения, например, однополостного гиперболоида, а также скругленной форме перегородки 4, происходит безударное,плавное изменение направления движения потока жидкости из полости 18 в выходную полость 19 со снижением трения граничных слоев жидкости о боковые поверхности элементов вентиля. Поэтому снижается турбулизация жидкости и снижается шум в вентиле. Для закрытия вентиля небольшим усилием поворачивают рукоятку 15 в другую сторону, перекрывая окно 9 (фиг.2). Для демонтажа головки достаточно приложить несколько большее усилие рукой на рукоятку 15 в сторону открытия вентиля, чем при самом открытии. При этом упор 14, воздействуя на один из ограничителей 13,начнет вывинчивать корпус 1 головки из корпуса 2 вентиля. Поэтому применение специальных гаечных ключей и другого инструмента не требуется. Для предварительной установки, определенной максимальной пропускной способности вентиля, перед его эксплуатацией, ограничители 13 устанавливают в необходимых отверстиях 5, регулируя тем самым максимальное перекрытие окон 9 и 10. Таким образом, использование предложенной конструкции сменной головки вентиля будет способствовать снижению затрат на ее изготовление, т.к. не требуется специальной контргайки для стопорения корпуса 1. Причем корпус выполняется круглой формы, а не сложной. Значительно снижается шумовой эффект вентиля, повышаются возможности эксплуатации, монтажа и демонтажа головки. Обеспечивается универсальное использование, надежность герметизации стыков прецизионных пластин 7 и 8, а также торца обоймы 3, что способствует использованию вентиля не только для жидкостей, но и для газов, сжатого воздуха, т.е. расширяется область применения сменной головки вентиля. оставитель А.К.Карачун Редактор Т.А. Лущаковская Корректоры А.М. Бычко, С.А. Тикач Заказ 4634 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6