ЗАДВИЖКА
GATE VALVE

Изобретение относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использовано в качестве запирающего устройства на трубопроводах, транспортирующих нефть или техническую воду.
Известна задвижка [RU 12713 U1, (ЗАО "ТЕХНОЛОГИЯ"), 27.01.2000] (аналог), содержащая выполненный из двух частей корпус, между которыми жестко закреплено распорное кольцо, во внутренней полости которого с возможностью поворота на оси в пределах зоны регулирования размещен дисковый шибер с проходным каналом, образующий с распорным кольцом замкнутую периферийную полость и взаимодействующий с опорными поверхностями корпуса через выполненные в нем упорные подшипники в виде контурных уплотнительных элементов, охватывающих зону регулирования по наименьшей траектории.
Недостатком такой задвижки являются увеличенные габариты и масса устройства, так как шибер имеет форму диска. При этом внутренняя полость распорного кольца имеет большие габариты и соответственно площади замыкающих поверхностей, что приводит к увеличению сечения стенок корпуса для обеспечения прочности и соответственно к увеличению массы задвижки.
В качестве прототипа выбрана задвижка [RU 2229051 C1, (ЗАО "ТЕХНОЛОГИЯ"), 20.05.2004], содержащая корпус, выполненный из двух частей, между которыми жестко закреплено распорное кольцо, во внутренней полости которого с возможностью поворота в своей плоскости размещен дисковый шибер наружным диаметром D с проходным каналом диаметром d, взаимодействующий с опорными поверхностями корпуса через упорные подшипники в виде контурных уплотнительных элементов, а также механизмом поворота шибера, состоящим из выполненного в нем зубчатого сектора и взаимодействующей с ним приводной шестерней, дисковый шибер центрируется по внутреннему диаметру распорного кольца, что позволило исключить из конструкции ось, на которой раньше центрировался шибер.
Недостатком конструкции являются увеличенные размеры и масса задвижки.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение габаритов и массы задвижки.
Технический результат достигается за счет того, что в известной задвижке, содержащей 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.
Таким образом, площадь внутренней полости распорного кольца будет минимальна, а соответственно уменьшатся габариты и масса задвижки.
На Фиг.1 изображен общий вид задвижки, на Фиг.2 - шибер и внутренняя полость распорного кольца задвижки.
Задвижка содержит выполненный из двух частей 1 и 2 корпус, между которыми с помощью крепежных элементов жестко закреплено распорное кольцо 3. Каждая из частей корпуса имеет сквозные каналы и конструктивные элементы, например фланцы, для монтажа задвижки в трубопроводе. Во внутренней полости распорного кольца 3 с возможностью поворота вокруг оси вала 5 в своей плоскости размещен шибер 4 с проходным каналом 6, диаметр d которого зависит от типоразмера задвижки.
Для предотвращения утечек рабочей среды вокруг каналов корпуса и по периметру заслонки выполнены уплотнительные элементы 7, 8, размещаемые в габаритах уплотняющего пояска 10 шириной b, размеры которого охватывают уплотнения 7, 8 и определяются конструктивно. Кроме того, для предотвращения протечек из внутренней полости задвижки вокруг внутреннего контура распорного кольца 3 выполнено уплотнение 9.
Для снижения габаритов и массы задвижки 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.
Задвижка работает следующим образом. При вращении вала 5 с помощью ручки происходит поворот жестко связанного с ней шибера 4 вокруг оси во внутренней полости распорного кольца 3 из положения "открыто" в положение "закрыто" или наоборот, при этом вал поворачивается на угол φ. В опытных образцах задвижек с диаметром условного прохода 50 мм при повороте вала на 95 градусов шибер поворачивается на оси также на 95 градусов, т.к. исключена система редуцирования, полностью открывая или закрывая проходное сечение задвижки при минимальном угловом перемещении, обеспечивая минимальное время управления задвижкой. Кроме того, минимальные габариты рабочего пространства шибера (внутренней полости распорного кольца) позволяют уменьшить габаритные размеры корпуса задвижки, а так же за счет уменьшения сил давления, действующего на внутреннюю полость распорного кольца уменьшить толщину стенок корпуса и снизить массу задвижки.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявленной конструкции позволила достигнуть поставленную цель, а именно, уменьшить ее габариты и массу на 18-46% для задвижек, работающих на давлении 1,6 МПа и на 16-28% - для задвижек, работающих на давлении 4 МПа. Высокая ремонтопригодность, надежность и удобство управления задвижкой подтверждены ее испытаниями в реальных производственных условиях в нефтедобывающей промышленности. Полный средний ресурс составил 2600 циклов, что обеспечивает ее полный срок службы не менее 15 лет. Ожидается средний срок службы задвижки до капитального ремонта не менее 5 лет.