УПЛОТНЕНИЕ УЗЛА ЗАТВОРА

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использована для уплотнения узла затвора промышленных запорных клапанов, например в шиберных задвижках любых типов с плоским шибером, предназначенных для эксплуатации в качестве запорного устройства на магистральных и иных трубопроводах.
Известна задвижка шиберная, описанная в патенте на полезную модель Российской Федерации №183360, опубликованном 19.09.2018 г. Задвижка шиберная содержит разборный корпус, состоящий их двух частей с проходными каналами, между которыми размещен подвижный шибер, к поверхностям которого седла симметрично прижаты пружинами. Пружины размещены в торцевой ступенчатой проточке, выполненной по наружной окружности седла, так что при рабочем давлении седло опирается на поверхность корпусной детали. Герметичность обеспечивают кольцевые уплотнительные элементы одно уплотнительное кольцо на торцевой поверхности седла, другое по наружному диаметру седла. Общим с заявляемой полезной моделью является наличие кольцевых уплотнительных элементов. Нагрузку от воздействия шибера и загрязнения рабочей среды воспринимает лишь один уплотнительный элемент, это приводит к преждевременному износу уплотнительного элемента, что снижает герметичность, а следовательно, долговечность и надежность эксплуатации уплотнительного узла.
Известен затвор шиберной задвижки, описанный в патенте на изобретение Российской Федерации №2594450, опубликованном 20.08.2016 г. В затворе шиберной задвижки, имеющей плоский шибер с проходным отверстием, седла, расположенные соосно проходному отверстию патрубков, снабженные уплотнительными и опорными элементами, в соответствии с техническим решением, уплотнительный элемент представляет собой комбинированное уплотнение, включающее зафиксированные радиусный уплотнительный элемент и расположенный перед ним со стороны прохода уплотнительный элемент, обеспечивающий чистящую функцию, а седло выполнено разборным с жесткой заделкой (в замок) уплотнительных и опорных элементов. Общим с заявляемой полезной моделью является наличие двух кольцевых уплотнительных элементов. Конструкция седла усложнена наличием нажимного кольца и разнесенным опорным подшипником.
Известна уплотнительная система для промышленных запорных клапанов, описанная в патенте на изобретение №2570995, опубликованном 20.12.2015 г. и взятая за прототип. Уплотнительная система содержит корпус с проходными отверстиями, установленными в нем седлами и шибером с запорной частью. Седло содержит два кольцеобразных уплотнительных элемента на торцевой поверхности, обращенной к шиберу, один выполнен из термопластичного материала и имеет многоугольное сечение, второй выполнен из эластомера и имеет круглое или треугольное сечение. Недостатки известной конструкции уплотнительной системы затвора задвижки заключаются в следующем. Конструкция не исключает вырывание из седла уплотнительных элементов из эластомера и смещение уплотнения из термопласта под воздействием давления и скоростного потока транспортируемой среды, особенно при совместном размещении уплотнений, а также при низкой температуре эксплуатации.
Технической задачей заявляемой полезной модели является улучшение технических характеристик устройства.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение надежности устройства за счет обеспечения более эффективной совместной работы двух видов уплотнений и надежной фиксации уплотнений в теле седла, в том числе предотвращения среза уплотнений, смещений и вырыва из посадочных мест.
Заявляемое уплотнение узла затвора может найти широкое применение в задвижках шиберных систем измерения количества и показателей качества нефти, технологических трубопроводах нефтеперекачивающих станций и магистральных нефтепроводах и нефтепродуктопроводах.
За счет того, что уплотнение узла затвора содержит комбинированное уплотнение из двух кольцевых уплотнительных элементов, один из эластомерного материала, второй из термопластичного материала, и отличается тем, что первый уплотнительный элемент имеет широкое основание, и постепенно сужается к уплотняющей поверхности, которая в свою очередь выполнена скругленной, уплотнительная поверхность второго элемента также выполнена скругленной, повышается надежность устройства путем обеспечения более эффективной совместной работы двух видов уплотнений, надежной фиксации уплотнений в теле седла, предотвращения среза уплотнений и срывов с посадочных мест.
Полезная модель поясняется изображением уплотнения узла затвора в разрезе.
Уплотнение узла затвора может применяться в затворе шиберной задвижки, имеющей плоский шибер с проходным отверстием и подвижные подпружиненные седла, расположенные соосно проходному отверстию патрубков. Уплотнение узла затвора представляет собой комбинированное уплотнение из двух кольцевых уплотнительных элементов 1, 2, запрессованных отдельно в металлическую обойму седла 3. Уплотнительный элемент 1 в поперечном сечении имеет трапециевидную форму, содержит широкое основание 4, которое выполнено с фасками 6 для облегчения запрессовки, и постепенно сужается к уплотняющей поверхности 5. Уплотняющая поверхность 5 выполнена скругленной и выступает над уплотнительной поверхностью уплотнительного элемента 2. Уплотнительный элемент 2 имеет основание 8, которое выполнено с фасками 9 для облегчения запрессовки, стороны 10 уплотнительного элемента 2 имеют кольцевые продольные пазы 13, уплотнительная поверхность 14 выполнена скругленной. В свою очередь в седле 3 выполнены кольцевые проточки 7, 15, обращенные к шиберу для установки уплотнений. Проточка 7 для первого уплотнительного элемента в основном повторяет поверхность уплотнения и имеет широкое основание с продольными кольцевыми концентрическими канавками 17, конически сужается к уплотнительной поверхности. Проточка 15 для второго уплотнительного элемента в основном повторяет поверхность уплотнения, на основании проточки 15 выполнены кольцевые концентрические канавки 18, а на боковых сторонах проточка 15 содержит кольцевые продольные выступы 16.
Уплотнение узла затвора работает следующим образом. Уплотнительные элементы 1, 2 запрессовываются в кольцевые проточки 7, 15 в седле 3. Уплотнительный элемент 1 надежно фиксируется в проточке 7, поджимается боковыми стенками проточки 7. Между более твердым уплотнительным элементом 2 и выступами 16 на боковых сторонах проточки 15 образуется замковое соединение типа шип-паз. Уплотнительный элемент из эластомера 1 обеспечивает основную уплотнительную функцию, уплотнительный элемент из термопласта 2 обеспечивает опорную функцию во избежание разрушения уплотнительного элемента 1, дополнительную уплотняющую функцию и чистящую функцию для удаления механических примесей из зоны уплотнения. Уплотнительные элементы 1, 2 работают совместно и дополняют друг друга, при перепаде давления между входным и выходным патрубком, когда затвор находится в положении «закрыто», седло 3 поджимается шибером и начинает работать уплотнительный элемент 1 из эластомера, за счет наличия радиусной уплотнительной поверхности 5 обеспечивается герметичность затвора при низком перепаде давления и снижается трение уплотнительного элемента 1 при перестановке шибера из одного крайнего положения в другое, что в свою очередь снижает усилие, необходимое для перестановки затвора и обеспечивает надежную фиксацию уплотнительного элемента 1 в проточке 7, так же за счет этого уплотнение 1 не срезается. При увеличении перепада давления уплотнительный элемент из эластомера 1 упруго сжимается в верхней части до момента соприкосновения уплотнительного элемента из термопласта 2 с шибером. Далее при увеличении усилия начинает упруго сжиматься уплотнительный элемент 2, за счет наличия радиусной уплотнительной поверхности 14 происходит постепенное и равномерное сжатие уплотнительного элемента 2, а так же обеспечивается снижение усилия, необходимого для перестановки затвора, обеспечивается надежная фиксация уплотнительного элемента 2 в проточке 15, так же за счет этого уплотнение 2 не срезается, а в совокупности с соединением шип-паз предотвращается вырывание уплотнения из проточки. Кольцевые концентрические канавки 17, 18, выполненные на основаниях проточек 7, 15 так же повышают надежность работы устройства за счет более надежной фиксации уплотнений в теле седла, уплотнительные элементы под воздействием нагрузки при запрессовке и во время работы затвора вдавливаются в канавки 17, 18, что предотвращает смещение уплотнительных элементов и исключает перепуск рабочей среды через уплотнительные элементы. Таким образом обеспечивается герметичность системы уплотнений, а совместная работа уплотнений 1, 2 обеспечивает исключение разрушения уплотнителей под действием усилий от рабочей среды и скоростного потока транспортируемой среды.
Таким образом, повышается надежность работы устройства, герметизация и фиксация уплотнительных элементов в проточке седла и упрощается запрессовка. Так же относительно иных устройств заявляемое техническое решение характеризуется дополнительными техническими результатами, такими как упрощение конструкции, снижение металлоемкости, уменьшение количества сборочных единиц и операций.