Пробка с уплотняющей прокладкой для патрона водопроводного крана - RU2155286C2
Код документа: RU2155286C2
Чертежи
Описание
Изобретение касается пробки с уплотняющей прокладкой для патрона водопроводного крана.
Из патента США N 5681028 кл. F 16 К 11/06 от 28.10.1997 известен клапанный узел, включающий патрон водопроводного крана с рабочими частями, имеющими средство для управления расходом воды, и регулирующие элементы и предназначенный для того, чтобы вставлять его съемным и герметичным образом в полость подсоединяемого к трубам корпуса водопроводного крана. Патрон обеспечивает легкую и быструю замену рабочих деталей при их изнашивании и поломке. Патрон имеет прокладку, которая, когда патрон вставляют в корпус крана, образует уплотнение относительно основания полости корпуса крана. Пробка также образует уплотнение относительно внутреннего элемента, являющегося частью средства, управляющего расходом воды, например, типа неподвижной пластины, выполненной из твердого материала, которая объединена с подвижной пластиной, управляемой элементами регулирования.
Эти уплотнения обычно образуются с помощью прокладок, которые проходят через пробку и прижимаются к основанию полости корпуса крана против неподвижной пластины. Это устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что контактное давление прокладки было одинаковым относительно основания полости корпуса крана и относительно неподвижной пластины. Это означает, что во многих случаях к неподвижной пластине необходимо прикладывать значительное монтажное сжатие, причем это сжатие затрудняет работу крана.
Поэтому стали использовать две отдельные прокладки, установленные с обеих боковых сторон пробки. Одна прокладка действует относительно основания корпуса крана, в то время как другая прокладка действует относительно неподвижной пластины. Это делает возможным прикладывать разные сжатия к двум прокладкам. Однако, подобные прокладки, размещенные в соответствующих гнездах пробки, могут деформироваться или могут выталкиваться из своих гнезд под действием высоких давлений или гидравлических ударов, которые возникают в процессе работы. Чтобы предотвратить этот недостаток, для прокладок используется эластомерный материал, который является относительно жестким, а на прокладках используются относительно высокие монтажные сжатия. Оба эти фактора затрудняют работу крана. В этой связи можно предусмотреть специальные конфигурации гнезд, в которых расположены прокладки, но это дорого и не всегда эффективно.
Может возникнуть другая серьезная проблема, связанная с этими прокладками, когда патрон собирают с помощью автоматического оборудования, как это теперь общепринято. Захват и установка прокладок в их гнездах требуют соответствующих рабочих мест, эта операция является очень тонкой из-за деформируемости прокладок и неточных их размеров. Из-за этого прокладки часто устанавливаются не надлежащим образом. Это приводит к остановке оборудования и ручному действию, необходимому для удаления дефектных патронов. Кроме того, прокладки, которые предназначены для внешней стороны пробки, должны вставляться вручную после завершения сборки патрона, иначе они могут отделяться во время операции сборки. Эти внешние прокладки также часто отделяются от собранного патрона во время транспортирования.
Наиболее близким к заявленному изобретению является водопроводный кран с одной ручкой, раскрытый в патенте США N 4502507 кл. F 16 K 11 /06 от 05.03.1985, который включает уплотняющую прокладку, выполненную в виде целой части на обеих боковых сторонах пробки.
Задачей настоящего изобретения является выполнение пробки с уплотняющей прокладкой для патрона водопроводного крана, который, в дополнение к возможности применения различных сжатий при сборке с двух боковых сторон пробки, также гарантирует, что прокладки не могут деформироваться или выталкиваться с их гнезд даже при максимальных давлениях или гидравлических ударах. Кроме того, существенно облегчается монтаж патрона с помощью автоматического оборудования.
В соответствии с настоящим изобретением прокладку выполняют из одного куска на обеих боковых сторонах пробки. Части прокладки, которая расположена на одной боковой стороне пробки, и части прокладки, которая расположена на другой боковой стороне пробки, имеют участок на поверхностях, которые находятся в пробке неподвижно относительно осевого направления пробки и связаны друг с другом по меньшей мере одной соединительной частью, которая проходит главным образом в осевом направлении. Прокладку формуют на пробке посредством введения эластомера в жидком состоянии и затем его структурирования.
Благодаря этим особенностям обе части (верхняя и нижняя) прокладки способны воспринимать необходимое монтажное сжатие от пробки, относительно которой участок их поверхности неподвижный. Таким образом, гарантирована возможность применения адекватных, возможно различных сжатий на части прокладок, установленных на двух боковых сторонах пробки. В то же самое время, прокладка твердо закреплена на дне патрона, и связь между двумя частями прокладки, которые находятся на двух боковых сторонах пробки, гарантирует, что сами части не могут деформироваться или выталкиваться из своих гнезд даже под действием больших напряжений, которые появляются в пределах прочности на разрыв материала, из которого сделаны прокладки.
Во многих случаях прокладки можно делать из эластомера, имеющего высокие характеристики текучести, что является преимуществом для надежной работы крана.
Создание этих прокладок с помощью нагнетания под давлением делает возможным получать желаемые конфигурации, которые во многих случаях не могут быть достигнуты каким-либо другим способом и которые в другом случае могут повлечь за собой сложные операции. Можно обеспечить прокладки с определенными конфигурациями, которые прежде не могли получать обычным способом, или сами прокладки получались слишком хрупкими. В частности, можно получить формы прокладок, которые демонстрируют различия при расширении в различных направлениях, и формы, которые значительно различаются на двух боковых сторонах пробки. Также можно получить прокладки, которые являются настолько прочными, что они не ограничиваются только статической работой с функционально неподвижными частями, а могут функционировать должным образом с оперативно подвижной частью типа вентиля. Это обеспечивает возможность производить патроны с более простой и более экономичной конструкцией.
Благодаря тому, что прокладки делают на самой пробке, исключаются любые и все операции, требующие сборку прокладок и, таким образом, упрощается монтаж патронов. В частности, при автоматизированной сборке число рабочих мест можно уменьшить, и можно предотвратить наиболее частые причины остановки оборудования.
Краткое описание
чертежей
Фиг. 1 представляет вид в поперечном разрезе существующей формы пробки с прокладкой.
Фиг. 2 представляет вид в поперечном разрезе другой существующей формы пробки с прокладкой.
Фиг. 3 представляет вид сбоку в вертикальном разрезе соответствующей настоящему изобретению прокладки, установленной на пробке.
Фиг. 4 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа второго варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 5 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа третьего варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 6 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа четвертого варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 7 представляет вид сверху в плане, взятый по линии VII - VII на фиг. 6.
Фиг. 8 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа пятого варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 9 представляет вид сверху в плане, взятый по линии IX-IX на фиг. 8.
Фиг. 10 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа шестого варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки, причем этот вариант осуществления изобретения является модификацией пятого варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 8 и 9.
Фиг. 11 представляет вид сверху в плане, взятый по линии ХI-ХI на фиг. 10.
Фиг. 12 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа седьмого варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 13 представляет вид сверху в плане, взятый по линии XIII-XIII на фиг. 12.
Фиг. 14 представляет вид, аналогичный фиг. 3, за исключением показа восьмого варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 15 представляет вид сбоку в вертикальном разрезе девятого варианта осуществления соответствующей настоящему изобретению прокладки.
Фиг. 16 представляет вид сбоку в вертикальном разрезе патрона с плоской подвижной пластиной, находящейся в соприкосновении с соответствующей настоящему изобретению прокладкой.
Фиг. 17 представляет вид, аналогичный фиг. 16, за исключением показа рабочей ручки и плоской подвижной пластины в другом положении.
Фиг. 18 представляет вид, аналогичный фиг. 16, за исключением показа рабочей ручки и плоской подвижной пластины в другом положении.
Фиг. 19 представляет вид, взятый по линии ХIХ-ХIХ на фиг. 18.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 и 2 показана пробка с существующими прокладками. Здесь и на последующих чертежах ссылочной позицией 1 показано
основание полости корпуса крана, содержащее каналы для воды. Остальные части корпуса крана не показаны, поскольку они не относятся к данному изобретению. На чертежах ссылочная позиция 2 указывает
основание патрона, а ссылочная позиция 3 указывает неподвижную распределительную пластину, сделанную из твердого материала, составляющую часть средства управления потоком в патроне. Другие части
патрона на фиг. 1-15 опущены, поскольку они не имеют отношения к данному изобретению.
Как показано на фиг. 1, существующие прокладки 4 вставлены через отверстия в пробке 2 для подсоединения соответствующих каналов в основании 1 полости крана и в неподвижной пластине 3, обеспечивая уплотнения между обеими из этих частей. В этом случае невозможно прикладывать разные сжатия при сборке между прокладками 4 и основанием 1, и между прокладками 4 и неподвижной пластиной 3, как это часто требуется.
В показанной на фиг. 2 существующей прокладке вышеописанный недостаток устранен благодаря использованию отдельных прокладок 5 и 6, которые обеспечивают уплотнение между пробкой 2 и основанием 1 полости крана и между пробкой 2 и неподвижной пластиной 3. Таким образом, к прокладкам 5 и 6 возможно прикладывать различные монтажные сжатия. Однако прокладки 5 и 6 удерживаются в их гнездах только соответствующими монтажными сжатиями, и при наличии высоких рабочих давлений и гидравлических ударов они могут деформироваться в пространствах, существующих между пробкой 2 и основанием 1 полости корпуса крана и между пробкой 2 и неподвижной пластиной 3, или они могут выбрасываться из их гнезд через пространства. Чтобы решить эту проблему, было предложено делать гнезда, в которых расположены прокладки с конкретными конфигурациями. Однако это ненадежно и не всегда является достаточным. Кроме того, серьезные проблемы существуют при сборке патронов из-за необходимости устанавливать прокладки в гнездах пробки.
На фиг. 3 показан один вариант осуществления пробки с прокладками, закрепленными в соответствии с настоящим изобретением. В этом случае в каждом отверстии канала в пробке 2 патрона установлена уплотняющая прокладка, которая имеет нижнюю часть 7 и верхнюю часть 8. Обе части связаны частью 9, которая проходит в осевом направлении через отверстие пробки 2. Нижняя часть 7 и верхняя часть 8 предпочтительно имеют выступы 10 и 11, которые расположены в соответствующих полостях пробки 2.
Большие части поверхности нижней части 7 и верхней части 8 каждой прокладки опираются на пробку 2 патрона. Из-за этого эти части получают соответствующее сжатие между пробкой 2 и основанием 1 полости корпуса крана в случае части 7, и между пробкой 2 и неподвижной пластиной 3 в случае части 8. Вот почему монтажные сжатия, прикладываемые к частям 7 и 8 прокладки, могут быть разными. Таким образом, независимо от того, прикладывается ли давление или гидравлический удар к прокладке и действует ли внутри прокладки по направлению к внешней стороне, ни часть 7, ни часть 8 прокладки не деформируются к внешней стороне и не выталкиваются из своих гнезд, поскольку они твердо удерживаются в своих гнездах посредством соединения части 9 с другой частью 8 или 7. При вставлении выступов 10 и 11 в соответствующие полости в пробке они также могут твердо удерживаться. Выступы 10 и 11, когда они имеются, могут быть сплошными, они могут быть кольцеобразными, или они могут быть выполнены в виде секций.
Как можно видеть на фиг. 3, очень трудно будет применять для пробки 2 конкретную прокладку 7-11, имеющую эту форму, и это применение нельзя выполнять автоматическим оборудованием. Изготовление такой прокладки является легким и в промышленном отношении удобным при действиях в соответствии с настоящим изобретением и формировании ее непосредственно в пробке 2 посредством нагнетания эластомера в жидком состоянии в подходящую форму и структурирования эластомера. Эта процедура устраняет любую операцию установки прокладки. Благодаря такому действию можно выбрать желаемую форму прокладки, даже если она может быть сложной.
Иллюстрируемый на фиг. 4 вариант осуществления изобретения подобен варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 3, от которого он отличается только наличием в нижней части 7 и в верхней части 8 периферийных выступов 12 и 13, которые вставляются в соответствующие полости пробки 2. Эти выступы, аналогично выступам 10 и 11 (которые они могут заменять), участвуют в закреплении прокладки в пробке 2. Данные выступы также могут быть сплошными, кольцеобразными или в виде секций.
В показанном на фиг. 5 варианте осуществления изобретения, периферийные выступы 12 и 13 варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 4, заменены частями 14, которые проходят через полости пробки 2, соединяя друг с другом части 7 и 8 прокладки. Легко понять, что части 14 не могут проходить непрерывно по всей периферии прокладки, а должны состоять из секций, которые можно делать в любом количестве и любого протяжения. На фиг. 13 показан в поперечном разрезе другой вариант осуществления частей из секций, проходящих через пробку. Части 14 также могут заменять часть 9 вместо того, чтобы быть ее дополнением. Очевидно, что такой вариант осуществления нельзя изготавливать иначе, как с помощью соответствующего настоящему изобретению процесса нагнетания под давлением.
В показанном на фиг. 6 и 7 варианте осуществления изобретения прокладка также имеет нижнюю часть 7 и верхнюю часть 8, части поверхностей которых опираются на пробку 2, и соединительную часть 9, которая проходит в осевом направлении. Однако части 7 и 8, благодаря их зубчатой конфигурации, также прикреплены по периферии к пробке 2, как показано на фиг. 7. Периферийные зубцы этих частей можно также конфигурировать с помощью подрезания. В качестве альтернативы, аналогичный вариант осуществления изобретения можно обеспечить без периферийных зубцов. В этом варианте осуществления изобретения внутрь соединительной части 9 прокладки можно вставлять жесткую втулку 15.
В качестве альтернативы, показанная на фиг. 6 и отмеченная позицией 15 втулка, вместо отдельной, жесткой, вставляемой втулки, может представлять собой часть пробки 2, и в таком случае соединительная часть 9 не должна быть непрерывной, а может быть сделана из секций и может проходить через соответствующие отверстия в пробке 2, как описано выше в связи с вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 5, и как по существу иллюстрируется на фиг. 13.
На фиг. 8 и 9 показано, как множество прокладок описанного в предыдущем варианте осуществления изобретения типа (которые в данном варианте осуществления изобретения не имеют никаких периферийных зубцов) можно делать во время процесса нагнетания под давлением, обеспечивая единственную область 16 нагнетания, которая связана с частями 8 всех или части прокладок пробки 2. Однако можно иметь несколько общих точек нагнетания, когда это целесообразно для техники введения под давлением.
Данную концепцию можно дополнительно расширить, как иллюстрируется на фиг. 10 и 11, для формования в пробирке 2, вместе с прокладками, описанными в предыдущем варианте осуществления изобретения, периферийной прокладки 17, которая приспособлена для уплотнения отверстий между пробкой 2 и стенкой 19 патрона. Для этой цели достаточно выполнить проходы 18 связи между пространствами нагнетания прокладок 7, 8 и 9 и периферийным кольцеобразным пространством нагнетания для прокладки 17.
В показанном на фиг. 12 и 13 варианте осуществления изобретения нижняя часть 7 и верхняя часть 8 связаны друг с другом соединительными частями 20, которые, в отличие от описанных выше соединительных частей 9, не являются непрерывными, а состоят из секций и проходят через соответствующие отверстия каналов в пробке 2 подобно периферийным соединительным частям 14, показанным на фиг. 5. Прокладки, которые имеют такую конфигурацию, также можно делать только с помощью соответствующего настоящему изобретению процесса нагнетания.
Фиг. 14 иллюстрирует модификацию показанного на фиг. 12 варианта осуществления изобретения. В этом случае верхняя часть 38 прокладки сформирована подобно выступу. Благодаря такой конфигурации прокладка обеспечивает "гидравлическое действие", так как контактное давление относительно неподвижной пластины 3 определяется не только монтажным сжатием, но также и давлением, производимым водой на выступ 28. Таким образом, при увеличении давления воды контактное давление увеличивается, автоматически приближаясь к нему, так что монтажное сжатие, которое представляет минимальное контактное давление выступа 28, можно устанавливать на более низкую величину. Конечно, когда необходимо, нижнюю часть 7 прокладки можно также делать в форме выступа, подобного верхней части 28.
Фиг. 15 иллюстрирует другой вариант осуществления изобретения. Некоторые обычные патроны включают нижние связи, которые проходят в гнезда, образованные в основании полости корпуса крана, обеспечивая уплотняющее действие посредством прокладок, применяемых к соединениям, и принимая напор воды, который зависит от давления воды, и, если это применимо, от давления пружины. С помощью настоящего изобретения можно выполнять связи и их прокладки при одной операции во время нагнетания прокладок пробки. В иллюстрируемом на фиг. 15 варианте осуществления изобретения каждая из прокладок пробки имеет в основном тип, показанный на фиг. 5, но нижняя часть 7 проходит по периферии для образования втулки 27 и упирается на нижние части 7 прокладок. Данный вариант осуществления иллюстрирует, каким образом изобретение можно благоприятно использовать, чтобы облегчить производство некоторых специальных патронов для кранов и делать их более экономичными.
Следует отметить, что вариант осуществления изобретения, аналогичный показанному на фиг. 15, но перевернутый вверх дном, делает возможным производить связи, которые проходят вверх от прокладки 2 патрона, и которые приспособлены для зацепления в соответствующих полостях неподвижной пластины 3.
Уже делалась ссылка на то, что конкретное сопротивление прокладок пробки патрона позволяет им функционировать не только статическим образом, то есть образовывать уплотнение между неподвижными рабочими частями, но также функционировать и динамическим образом, то есть образовывать уплотнение пробки относительно оперативно подвижной части типа вентиля. Устойчивость формы прокладок пробки патрона делает возможным придавать им формы, которые имеют различные длины в разных направлениях, другими словами удлиненные формы, которые отличаются от круглых форм, а также формы, которые весьма различаются на двух боковых сторонах пробки патрона. Эти особенности настоящего изобретения иллюстрируются на фиг. 16-19.
Патрон для смесительного крана, показанный на этих чертежах, в частности, в вертикальном разрезе на фиг. 16-18, на которых он иллюстрируется в различных рабочих положениях, содержит корпус 30 со стенкой 31 периметра, с которым связана пробка 32, с расположением между ними прокладки 29. В верхней части корпуса 30 находится вращающимся образом смонтированное поддерживающее кольцо 33, на котором поворачивается рычаг 34, соединенный с ползуном 35. Этот ползун имеет плоский вентиль 36, который можно делать, например, из нержавеющей стали. Вентиль 36 имеет проходные отверстия, которые связаны друг с другом во внутреннем пространстве ползуна 35. Вентиль 36 предназначен для того, чтобы взаимодействовать непосредственно с прокладками, образованными на пробке 32.
Как показано на фиг. 19, верхняя часть 8 прокладки для выходного отверстия (и, таким образом, соответствующая нижняя часть 7) может быть круглой, в то время как верхняя часть 38 прокладок для входных отверстий имеет, например, форму "банана" или аналогичную ей, что позволяет управлять потоком значительно более точно, чем можно достичь при круглых входных отверстиях. Прокладки, имеющие такую форму, сделанную традиционным и обычным способом, могут легко ломаться вентилем 36, когда он перемещается из положения закрытия (фиг. 16) в положение полного пропускания (фиг. 17), проходя через промежуточные положения (фиг. 18). С другой стороны, эффективное закрепление пробки соответствующих настоящему изобретению прокладок позволяет прокладкам, имеющим эту форму, правильно функционировать в соприкосновении с подвижным вентилем без смещения или деформации.
Кроме того, поскольку нижние части 37 прокладок для входных отверстий должны иметь форму, не отличающуюся от круглой формы, они могут иметь круглую форму и могут быть связаны с имеющими форму банана верхними частями 38 через соединительные стенки 39. Все прокладки и участки 7, 8, 37, 38, 39 и 29 прокладок пробки 2, или их части, можно делать все вместе из единственной точки 16 нагнетания (или из нескольких общих точек нагнетания) и через проходы 18, как описывалось выше в связи с фиг. 8-11. Наконец, в прокладки 7-9 и 37-39 можно вставлять укрепляющие втулки 15.
Патрон типа, показанного на фиг. 16-19, имеет характеристики, которые по существу соответствуют характеристикам аналогичного патрона, в котором используется пара пластин, сделанных из твердого материала, одна из которых неподвижная и одна подвижная, и является значительно менее дорогостоящим и громоздким.
В свете вышеупомянутых положений возможны другие модификации и изменения настоящего изобретения. Следовательно, должно быть понятно, что можно делать изменения в конкретных вариантах осуществления описанного изобретения, которые находятся в пределах предполагаемых объема и сущности изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.
Реферат
Устройство может быть использовано в водопроводной арматуре, в частности в водопроводных кранах. Прокладка крана сделана в виде одной части на обеих боковых сторонах пробки. Часть прокладки, которая находится на одной боковой стороне пробки, и часть прокладки, которая находится на другой боковой стороне пробки, имеют участок на их поверхностях. Участки находятся в соприкосновении с пробкой и опираются на нее относительно осевого направления пробки. Участки связаны друг с другом, по меньшей мере, одной соединительной частью, которая проходит, по существу, в осевом направлении непрерывным в периферийном направлении образом или секциями через соответствующие отверстия в пробке. Прокладка образована и сформирована на пробке путем нагнетания эластомера в жидком состоянии и структурирования эластомера. Выполнение прокладки на самой пробке исключает все операции, требующие сборку прокладок, что упрощает монтаж патронов. 15 з.п.ф-лы, 19 ил.
