ТРУБОПРОВОДНЫЙ ВЕНТИЛЬ

ТРУБОПРОВОДНЫЙ ВЕЙГГИЛЬ Область техники
Полезная модель относится к отключающим устройствам с запорным элементом, движущимся при вращении винтового щпинделя вдоль оси седловой поверхности.
Преимущественной областью применения полезной модели является трубопроводная арматура для пара или воды с повыщенными температурой и давлением.
Предшествующий уровень техники
В трубопроводных вентилях по патентам RU №№ 2117840, 2138717, 2185556 решались задачи обеспечения достаточных надёжности, ресурса и ремонтопригодности вентиля, снижения его металлоёмкости, трудоёмкости изготовления и обслуживания.
В трубопроводных вентилях по патентам RU №JVb 2117840 и 2138717 маховик привода присоединён к стойке корпуса посредством бугеля и введено специальное средство поджатия сальниковых колец, уплотняющих щток клапана в стойке корпуса. Винтовой шпиндель и не вращающийся шток соединены муфтой их стыковки. Муфта расположена снаружи корпуса.
В трубопроводном вентиле по патенту RU №2185556 корпус и маховик привода соединены посредством втулки, которая используется и для поджатия сальниковых колец, контактирующих с гладкой частью винтового шпинделя. Подъёмный клапан установлен на конце винтового шпинделя при отсутствии штока и муфты стыковки.
Раскрытие полезной модели
Патентуемая полезная модель решает задачу комплексной оптимизации металлоёмкости, трудоёмкости изготовления и обслуживания вентиля.
Согласно полезной модели:
Трубопроводный вентиль содержит корпус с седлом, выполненным в проточном канале, двумя патрубками и стойкой для присоединения привода, а подъёмный клапан вентиля выполнен на конце штока, взаимодействующего с приводом посредством винтового шпинделя. Возможность извлечения штока с клапаном через стойку корпуса определяет сравнительно высокую технологичность ремонта вентиля при необходимости восстановить нарушенную герметичность проточного канала.
Шток с подъёмным клапаном может быть выполнен из титанового сплава и термически оксидирован, а корпус с выполненным в нём седлом из нержавеющей хромоникелевой стали с твёрдостью на значительную глубину после термообработки, превышающей твёрдость рабочей поверхности подъёмного клапана на конце штока. Взаимодействие оксидированного титана клапана со сталью седла корпуса наименее опасно с точки зрения их коррозии. Вследствие соотношения твёрдости этих
(варианты)
материалов, необходимость замены корпуса при ремонте вентиля практически исключена.
Винтовой шпиндель, взаимодействующий с приводом, и прямолинейно движущийся шток соединены своими наконечниками посредством муфты их стыковки. Муфта обеспечивает рабочий контакт этих наконечников и предупреждает нежелательное для надёжной работы вентиля вращение подъёмного клапана при его взаимодействии с седлом. Муфта стыковки может быть образована двумя или более секторами цилиндрического кольца, охватывающими взаимодействующие наконечники винтового щпинделя и штока. Разъёмная муфта надёжно стыкует наконечники по торцам. Секторы муфты стыковки могут быть легко заменены при извлечении из соединительной втулки.
Узел уплотнения штока разделяет шток и стойку корпуса и содержит, как правило, сальниковые кольца, заключённые между нажимной грундбуксой и упорным кольцом. Грундбукса под действием наконечника соединительной втулки сжимает сальниковые кольца настолько, чтобы герметизировать проточный канал по штоку, и совместно с упорным кольцом центрует шток в стойке корпуса.
Соединительная втулка выполнена с наружной резьбой для крепления её в корпусе, внутренней резьбой для установки винтового шпинделя, нажимным наконечником, взаимодействующим с узлом уплотнения штока, и цилиндрической поверхностью, охватывающей муфту стыковки. Втулка обеспечивает компактное соединение и сравнительную простоту разборки (при ремонте или проверке) элементов конструкции вентиля, обеспечивая при этом центровку секторов муфты и её защиту от внешних воздействий, а также возможность регулировки уплотнения штока. Соединительная втулка может быть выполнена из нержавеющего высокопрочного жаро- и окалиностойкого хромоникелевого сплава шлакового переплава, исключающего попадание окалины в уплотнение.
Взаимодействующие поверхности соосно установленных наконечника соединительной втулки и грундбуксы узла уплотнения штока могут быть выполнены полированными сферической и конической, что обеспечивает равномерную передачу усилия по круговой линии контакта.
На внутренней резьбе соединительной втулки может быть установлена промежуточная втулка с внутренней ходовой резьбой под ходовую резьбу винтового щпинделя, выполненная из материала с пониженным при скольжении по нему трением. Ходовая резьба испытывает при вращении шпинделя наибольшие нагрузки и, поэтому, подвержена износу, что предъявляет жёсткие требования к материалу детали.
Винтовой шпиндель, секторы муфты стыковки и грундбукса узла уплотнения штока могут быть выполнены из хромистой стали, стойкой к коррозии. Указанные детали из этого материала при работе в ограничено агрессивной среде практически не подвержены коррозии.
Винтовой шпиндель может быть выполнен с цилиндрическим хвостовиком, снабжённым штифтовыми фиксаторами маховика привода. Такой хвостовик упрощает изготовление маховика и винтового шпинделя, уменьшает износ хвостовика и маховика, упрощая ремонт вентиля.
На наружной резьбе соединительной втулки может быть установлена контргайка для фиксации её на стойке корпуса. Являясь, как бы, частью стойки корпуса, контргайка повыщает надёжность соединения втулкой всех деталей вентиля и упрощает его сборку и разборку.
Патентуемый вентиль содержит как признаки, сходными с признаками, имеющимися в вентилях по патентам RU  2117840 и 2138717, но отсутствующими в вентиле по патенту RU .№ 2185556, так и признаки, сходные с признаками, имеющимися в вентиле по патенту RU .)Vf2 2185556, но отсутствующими в вентилях по патентам RU №№ 2117840 и 2138717. При этом, признаки патентуемого вентиля, сходные с признаками этих вентилей, указанных в разделе «Предшествующий уровень техники, не идентичны им и проявляют иные свойства, с больщим, чем в аналогах, эффектом участвуя в рещении поставленной задачи. В вариантах патентуемой полезной модели за прототип приняты трубопроводные вентили по патентам RU №№ 2117840, 2138717 и 2185556.
Перечень фигур
В дальнейщем полезная модель поясняется примерами её выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны: фигура 1 - описываемый вентиль, фигура 2 - сечение Б -Б фигуры 1.
Варианты реализации полезной модели
Корпус 1 вентиля выполнен с входным 2 и выходным 3 патрубками и стойкой 4 для присоединения привода. Коническое седло 5 выполнено в проточном канале корпуса и формирует участок этого канала между патрубками 2 и 3. Чистовая обработка седла выполняется после термической обработки корпуса. Подъёмный клапан 6 конической формы, идентичной форме седла 5, выполнен на конце щтока 7 заодно с ним. Конусность равна от 40 до 50 . Диаметр щтока меньще диаметра больщего основания конуса клапана 6. Шток 7 с клапаном 6 выполнен из титанового сплава и термически оксидирован. Корпус 1 с седлом 5 выполнен из нержавеющей хромоникелевой стали с твёрдостью после термообработки, в том числе седла 5, на значительную глубину, превыщающей твёрдость рабочей поверхности подъёмного клапана 6.
Взаимодействие щтока 7 с клапаном 6 и маховика привода 8 обеспечивает винтовой шпиндель 9. Паконечник 10 шпинделя 9 и наконечник 11 штока 7 соединены муфтой их стыковки. Муфта образована двумя или более секторами 12 цилиндрического кольца, охватывающими по торцам наконечники 10 и 11. Секторы 12 установлены с возможностью
перемещения вдоль центрующей их цилиндрической поверхности «В соединительной втулки 16.
Шток 7 и стойка 4 корпуса разделены узлом уплотнения штока. Узел уплотнения штока включает в себя сальниковые кольца 14, заключённые между грундбуксой 13 и упорным кольцом 15, которые установлены в центрирующем их направляющем цилиндрическом отверстии «Г стойки 4 корпуса.
Соединительная втулка 16 выполнена с наружной резьбой для крепления её в стойке 4 корпуса, цилиндрической поверхностью «В, охватывающей секторы 12 муфты стыковки, нажимным наконечником 17, взаимодействующим с грундбуксой 13, и внутренней резьбой для установки посредством втулки 18 винтового шпинделя 9. Соединительная втулка 16 выполнена из нержавеющего высокопрочного жаро- и окалино- стойкого хромоникелевого сплава шлакового переплава.
Взаимодействующие поверхности наконечника 17 и грундбуксы 13 полированы. Одна из них выполнена сферической, а другая - конической относительно оси «А. Промежуточная втулка 18 с внутренней ходовой резьбой под ходовую резьбу винтового шпинделя 9 выполнена из бронзы. Положение втулки 16 в стойке 4 корпуса определяется степенью сжатия сальниковых колец 14 через грундбуксу 13, обеспечивающей требуемую герметичность проточного канала корпуса вентиля относительно окружающей среды. Винтовой шпиндель 9, секторы 12 муфты стыковки и грундбукса 13 узла уплотнения штока выполнены из хромистой стали, стойкой к коррозии.
Винтовой шпиндель 9 выполнен с цилиндрическим хвостовиком 19 под маховик привода и снабжён штифтовыми фиксаторами 20. Таким же образом втулка 18 фиксируется во втулке 16. Па наружной резьбе соединительной втулки 16 установлена контргайка 21 для фиксации её на стойке 4 корпуса.
Вращение маховика приводит, вследствие вращения жёстко соединённого с ним шпинделя 9 во втулке 18, к перемещению наконечника 10 вдоль оси «А, общей для маховика привода, втулок 16 и 18, стойки 4 корпуса, штока 7, клапана 6 и седла 5. Сферическая торцевая поверхность наконечника 10 взаимодействует с плоской торцевой поверхностью наконечника 11 штока 7 вследствие соединения их секторами 12 муфты стыковки. В результате, шток 7 с клапаном 6 перемещается вдоль оси «А без вращения. Поверхность «В втулки 16 центрует секторы 12 муфты стыковки наконечников 10 и 11 и является направляющей для перемещения секторов при перемещении наконечников. Паконечник 17 втулки 16 при сборке вентиля поджимает через грундбуксу 13 сальниковые кольца 14, обеспечивая герметизацию проточного канала корпуса. При этом грундбукса 13 и кольцо 15, взаимодействуя с поверхностью «Г стойки 4 корпуса, обеспечивают центровку штока с подъёмным клапаном 6 и его соосность с седлом 5. Коническая форма поверхностей седла 5 и клапана 6 обеспечивает уменьшение усилий, требуемых для запирания вентиля.
При закрытии и открытии вентиля наибольшие скорости потока возникают на участке большего основания конуса клапана 6, то есть вне как запирающих поверхностей подъёмного клапана и седла, так и омываемой поверхности штока 7. Поэтому, исключается опасность эрозии поверхностей, обеспечиваюш,их герметичность пары «клапан - седло и уплотнения штока из-за возможной кавитации жидкости. Ввиду близости электродных потенциалов пары «нержавеюш;ая сталь - оксидированный титан, весьма однородного структурно-фазового состава, как у поверхности, так и под ней, предельного окисления при оксидировании, коррозия оксидированного титана штока 7 с клапаном 6 также мало вероятна.
Ремонт вентиля может быть связан с необходимостью замены штока 7 (с клапаном 6 и наконечником 11), сальниковых колец 14, винтового шпинделя 9 (с наконечником 10 и хвостовиком 19) или втулки 18. Для замены любой из этих деталей слегка отворачивают гайку 21 до устранения её контакта со стойкой 4 корпуса. Затем втулку 16 вместе со штоком 7, узлом его уплотнения, муфтой стыковки, винтовым шпинделем 9 и промежуточной втулкой 18 вывинчивают и извлекают из стойки 4. Для разборки извлечённой сборки свинчивают гайку 22 и снимают маховик привода. Вместо них на хвостовик 19 устанавливают технологическую гайку (не показана), которая выполнена с наружным диаметром меньше внутреннего диаметра ходовой резьбы втулки 18 и с отверстием под торцевой ключ. Враш;ением этой гайки перемеш;ают шпиндель 9 во втулке 18 до выхода секторов 12 из наконечника 17 втулки 16. После снятия секторов 12 с наконечников 10 и 11 со штока 7 могут быть сняты детали узла его уплотнения, а из втулки 16 можно вывинтить шпиндель 9 и втулку 18.
Вследствие использования указанного материала корпуса 1, патрубки 2 и 3 могут быть присоединены к трубопроводу сваркой и отсоединены от него без последуюпдего термического отпуска с сохранением твёрдости, достигнутой при термообработке. В случае деформации седла 5 твёрдыми частицами, содержаш;имися в среде, проходяш,ей по проточному каналу, оно может быть подвергнуто многократной притирке. Твёрдость материала по глубине, практически, одинаково выше твердости рабочей поверхности подъёмного клапана.