ЗАДВИЖКА ДИСКОВАЯ

Полезная модель относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запирающего устройства на трубопроводах, транспортирующих нефть или техническую воду, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин при промышленной добыче нефти.
Известна задвижка, состоящая из двух полукорпусов, связанных друг с другом. В расточке одного из полукорпусов установлен шибер с внутренней радиусной расточкой, в которой выполнена зубчатая насечка, с которой кинематически связаны зубья приводного вала, пропущенного через расточку, в которой размещается подпятник, с подшипником скольжения внутри. В торце приводного вала выполнено отверстие, в котором размещен шарик, с опорой на внутреннюю коническую проточку в теле подпятника. На торце подпятника выполнены поперечные пазы, а на цилиндрической поверхности - продольные пазы для подачи смазки от масленки к трущимся поверхностям зубчатого зацепления. Шибер установлен на оси вращения и содержит на периферии радиусной расточки карманы. В осевых каналах полукорпусов установлены подпружиненные седла, поджимаемые к шиберу, с обеспечением герметичного контакта. При вращении приводного вала обеспечивается открытие-закрытие потока рабочей жидкости шибером, который вращается на оси. Механические примеси и окалина, попадающие в смазку, накапливаются в карманах на периферии радиусной расточки (патент № RU 2547200, МПК F16K 3/06, опубл. 10.04.2015 г.).
Известна задвижка, содержащая корпус, выполненный из двух частей с подводящими каналами диаметром d, между которыми жестко закреплено распорное кольцо, во внутренней полости которого с возможностью поворота вокруг оси размещен плоский шибер, с проходным отверстием диаметром d и закрепленный на приводном валу, совмещенном с осью вращения шибера, взаимодействующий торцевыми поверхностями с опорными поверхностями корпуса через уплотнительные кольца вокруг подводящих каналов, шибер имеет контур, сформированный дугами двух соприкасающихся окружностей диаметром D=d+2b, где b - размер уплотняющего пояска, центры которых лежат на дуге окружности, с центральным углом ϕ от оси вращения шибера, а также внутренней и наружной касательными к ним дугам с центром на оси вращения шибера и центральным углом ϕ, кроме того, внутренняя полость, ограничивающая перемещение шибера между положениями «открыто» и «закрыто», имеет профиль, сформированный контуром шибера с центральным углом, равным 2ϕ (патент № RU 2535815, МПК F16K 3/06, опубл. 20.12.2014 г.).
Известна задвижка дисковая, состоящая из двух полукорпусов, с подводящим и отводящим присоединительными патрубками с фланцами, дискового шибера с зубчатым венцом, приводной шестерни на валу и подпружиненными седлами в расточках полукорпусов, дисковый шибер выполнен в виде полудиска с радиусным выступом, снабженным технологической проточкой, зубчатый венец выполнен в виде сектора и установлен в технологической проточке с возможностью охвата радиусного выступа, причем в левом полукорпусе выполнена цилиндрическая проточка с дисковым шибером внутри, установленным с образованием камеры, внутри которой на валу установлена со смещением от вертикальной оси на ее радиус шестерня, кинематически связанная с зубчатым венцом, с образованием зазора с внутренней поверхностью цилиндрической расточки в левом полукорпусе (патент № RU 2541601, МПК F16K 3/06, опубл. 20.02.2015 г.).
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является задвижка дисковая, содержащая корпус из двух соединенных между собой полукорпусов, образующих осевой канал, между которыми в цилиндрических радиусных расточках размещен дисковый шибер с осевым отверстием и с закрепленным в его дуговой радиусной расточке зубчатым венцом с возможностью взаимодействия с зубьями шестерни приводного вала, установленного в полукорпусах и связанного с рукояткой вращения приводного вала для открытия - закрытия шибера, причем дисковый шибер закреплен на оси вращения, установленной между полукорпусами, цилиндрические радиусные расточки в полукорпусах выполнены симметрично, а приводной вал закреплен на втулках, установленных в полукорпусах. (патент на ПМ №176075, МПК F16K 3/06, опубл. 27.12.2017 г.).
Недостатками указанных технических решений является недостаточный срок эксплуатации задвижки, обусловленный использованием зубчатых шестерен в приводном механизме, что приводит к его износу, тем самым снижается срок эксплуатации задвижки.
Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является увеличении срока ее эксплуатации.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является повышение надежности задвижки за счет изменения конструктивных особенностей задвижки.
Технический результат достигается за счет того, что в задвижке дисковой, содержащей корпус, состоящий из двух, соединенных между собой, полукорпусов, образующих осевой канал и выполненных с цилиндрическими симметричными радиусными расточками, между которыми размещен дисковый шибер с осевым отверстием, закрепленный на оси вращения, и механизм поворота шибера, дисковый шибер размещен в корпусе с образованием периферийной полости, в которой размещен механизм поворота шибера, состоящий из цевочного сектора и взаимодействующей с ним приводной вал - шестерней.
В дисковом шибере установлены упорные подшипники, выполненные в виде концентричных уплотнительных элементов. Части корпуса могут быть выполнены как цельными, так и составными и выполнены из проката.
Новыми существенными признаками являются выполнение механизма поворота шибера в виде цевочного механизма, состоящего из цевочного сектора и взаимодействующей с ним приводной вал - шестерней и размещенного в периферийной полости, образованной дисковым шибером и корпусом.
Преимущество цевочного механизма в том, что цевки можно сделать вращающимися относительно своих осей. При этом уменьшаются потери в зубчатом зацеплении и снижается износ поверхностей зубьев. Все это увеличивается срок эксплуатации задвижки, Установка в седлах с прижимным резиновым кольцом в каждой из частей корпуса упорных подшипников, выполненных в виде концентричных уплотнительных элементов, исключает возможность их перемещения в канавках и возможность перекоса, что повышает ресурс работы задвижки.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки комбинации в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности полезной модели «новизна».
Полезная модель поясняется чертежами:
Фиг. 1 - конструктивная схема задвижки дисковой при открытом положении шибера;
Фиг. 2 - поперечное сечение задвижки дисковой в открытом положении;
Фиг. 3 - схема расположения упорного подшипника седла и контурного уплотнительного элемента шибера.
Задвижка дисковая содержит корпус, выполненный из двух частей 1 и 2, соединенных при помощи болтов. Каждая из частей 1 и 2 корпуса имеет сквозные осевые каналы и фланцы для монтажа задвижки на трубопроводе. Противолежащие стороны частей 1 и 2 корпуса выполнены с цилиндрическими радиусными расточками, образующими внутреннюю полость, внутри которой размещен дисковый шибер 3 с образованием периферийной полости 4. Дисковый шибер 3 выполнен с проходным осевым каналом 5, диаметр которого не превышает диаметр сквозных осевых каналов в корпусе и установлен с возможностью поворота в своей плоскости в пределах зоны регулирования на оси 6. В каждой из частей 1 и 2 корпуса установлены взаимодействующие с дисковым шибером 3 подвижные седла 7 с резиновыми кольцами 8. Дисковый шибер 3 взаимодействует с опорными поверхностями корпуса через упорные подшипники 9, установленные в седлах 7 и выполненные в виде концентричных уплотнительных элементов. Для исключения попадания рабочей среды в периферийную полость 4 в шибере 3 установлены упорные подшипники 10, выполненные в виде контурных уплотнительных элементов. Это исключает возможность их перемещения в канавках и возможность перекоса, что повышает надежность работы задвижки. Напротив проходного канала 5 в дисковом шибере 3, на периферийной части закреплен цевочный сектор 11, взаимодействующий с установленной в частях 1 и 2 корпуса вал-шестерней 12.
Задвижка дисковая работает следующим образом. При вращении вала-шестерни 12 с помощью рукоятки 13 происходит поворот дискового шибера 3 на оси 6 из положения "открыто" в положение "закрыто" или наоборот. Угол поворота вала-шестерни зависит от геометрических размеров основных деталей задвижки - дискового шибера 3 и параметров зацепления цевочного сектора 11. В опытных образцах задвижек с диаметром условного прохода 65 мм при повороте вала-шестерни 12 на 810 градусов шибер 3 поворачивается на оси 6 на 110 градусов, полностью открывая или закрывая проходное отверстие 5 задвижки. Уплотнение шибера 3 обеспечивается двумя подвижными седлами 7. В закрытом или промежуточном положении дискового шибера 3 на него действует поперечная сила, определяемая статическим давлением и скоростным напором рабочей среды, и площадью, на которую они действуют. Эту силу воспринимают упорные подшипники 9 и 10. Для снижения статического давления в дисковом шибере 3 выполнены канавки с установленными в них упорными подшипниками 10 для снижения нагрузки от скоростного потока жидкости на уплотнительную часть седла 7 для предотвращения разрушений уплотнительной части седла 7. При этом сила, действующая в зоне контакта седла 7 с дисковым шибером 3 от давления рабочей среды распределяется по всей площади шибера, что уменьшает износ рабочих поверхностей седел 7 и шибера 3, а также повышает надежность работы задвижки. Перед нагнетанием смазки в корпус задвижки при ее периодическом техническом обслуживании необходимо разрядить ее от давления. Сброс давления производится при открытии пробки 14. Смазка в зазоры между шибером 3 и частями 1 и 2 корпуса, а также в зону цевочного зацепления 4 подается через пресс-масленку 15 и специальные каналы, выполненные в вал-шестерне 12, (не показаны). Для визуального контроля наполнения смазкой задвижки служит открученная на 2-3 оборота пробка 14.
Большой срок эксплуатации задвижкой подтвержден ее испытаниями в реальных производственных условиях в нефтедобывающей промышленности. Полный средний ресурс составил 2000 циклов, что обеспечивает ее полный срок службы не менее 10 лет.
Задвижка дисковая промышленно применима и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.