ЗАДВИЖКА

Заявляемая полезная модель относится к отрасли арматуростроения, в частности, к трубопроводной запорной арматуре, предназначенной для перекрытия потока рабочей среды. Полезная модель может быть использована в запорной или регулирующей арматуре, устанавливаемой на трубопроводах.
Из уровня техники известны различные конструкции задвижек, характеризующиеся оригинальными конструкциями, как затворов, так и ходовых узлов.
Так, известна шиберная задвижка, содержащая корпус, в котором установлены подвижные седла, взаимодействующие с шибером, связанным с приводным механизмом, выполненным в виде шарико-винтовой передачи. Под шибером соосно выполнен сквозной канал, в котором размещен двухседельный запорный орган с уплотнительными поверхностями (а.с. СССР №1225963).
К основному недостатку данной конструкции, устраняемому в результате применения заявляемого технического решения, можно отнести достаточно большие габариты ходового узла, что неизбежно ведет к общему увеличению массы устройства.
Из текста описания изобретения «Шарико-винтовая передача» по патенту РФ №2049945 известна шиберная задвижка, функционально предназначенная для размещения в забое шахты, и содержащая корпус задвижки, в котором размещена запорная часть задвижки: шибер, седло и штурвал, и приводную часть задвижки, включающую шарико-винтовую передачу, предназначенную для преобразования вращательного движения штурвала в поступательное движение шибера.
В известном устройстве передача крутящего момента осуществляется непосредственно на шибер, что значительно увеличивает его износ. Кроме того, шпиндель, используемый в данной конструкции, в равной степени не может воспринимать высокие нагрузки при высоких температурах в различных средах (вода, газ). В данном устройстве не предусмотрена возможность фиксации запорного органа в положении «закрыто», что при использовании несамотормозящей шарико-винтовой передачи может привести к самопроизвольному открытию задвижки и неконтролируемым утечкам.
Из уровня техники также известен запорный вентиль (патент РФ №2160861), содержащий корпус, размещенное в нем седло, запорный орган в виде штока и шарико-винтовую передачу (ШВП). Гайка ШВП соединена с маховиком, причем передача снабжена устройством перепуска шариков с крайнего задействованного витка винта на другой. Седло и запорный орган выполнены с конусной уплотнительной поверхностью, гайка передачи соединена со штоком запорного органа, винт установлен концентрично штоку с возможностью его центрирования и создания усилия на уплотнении штока, а упомянутое устройство выполнено в виде установленной на гайке втулки с пазом для перепуска шариков, причем вентиль снабжен упругим элементом, воздействующим в конце закрытия на втулку с возможностью разобщения ее паза от витков передачи.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели, является шиберная задвижка с шарико-винтовой передачей, включающая верхний корпус задвижки с крышкой, ШВП и подшипниковый узел, выполненный в виде одного упорного шарикоподшипника, обоймы которого установлены с осевым зазором относительно верхнего корпуса и крышки (патент РФ на изобретение №2020347).
К недостаткам данного устройства можно отнести передачу крутящего момента от приводного устройства на шибер, что приводит к появлению «паразитной» нагрузки на шибере. Кроме того, используемая в данной конструкции ШВП имеет невысокие ресурсные возможности, т.к., например, винт ШВП рассчитан только на определенные параметры рабочей среды, что снижает его универсальность и возможность применения задвижки при других параметрах рабочей среды.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности конструкции задвижки и ее долговечности за счет снижения риска продавливания затвора при его перемещении и обеспечение демпфирования затвора при закрытии задвижки, в том числе и для быстродействующей арматуры.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении возможности встраивания винтовой передачи ШВП в ходовой узел задвижки, а также в снижении ударной нагрузки на уплотнительные поверхности затвора и ограничении возможности перемещения элементов ходового узла задвижки, и, соответственно, ограничении перемещения затвора при закрытии арматуры.
Поставленная задача решается следующим образом. Заявляется задвижка, включающая корпус с размещенным в нем запорным органом, установленным с возможностью поступательного перемещения посредством приводного механизма или маховика через размещенный в бугеле ходовой узел, содержащий втулку шпинделя, шарико-винтовую передачу (ШВП), шток и ползун. Согласно техническому решению, задвижка снабжена демпферным узлом, обеспечивающим снижение ударной нагрузки на запорный орган, при этом шарико-винтовая передача (ШВП) включает гайку ШВП, соединенную с втулкой шпинделя, и винт ШВП, соединенный, с одной стороны, со штоком задвижки, и с демпферным узлом, с другой стороны. Демпферный узел включает в себя: опорный элемент демпферного узла, который может быть выполнен в виде втулки, закрепленной на винте ШВП, опорных колец, комплекта тарельчатых пружин (компенсаторов) и гайки, с усилием посаженной на втулку. Также, демпферный узел может быть снабжен стопорным устройством, включающим стопорный штифт с размещенными в его сквозных отверстиях стопорными шплинтами.
Заявляемая задвижка поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен эскиз задвижки.
На фиг. 2 укрупненно представлен узел соединения гайки ШВП с втулкой шпинделя.
Позициями на чертежах обозначены:
1. корпус задвижки,
2. затвор,
3. крышка,
4. шток задвижки,
5. втулка шпинделя,
6. гайка ШВП,
7. винт ШВП,
8. ползун,
9. приводной механизм
10. втулка демпферного узла,
11. комплект тарельчатых пружин (компенсаторов),
12. гайка демпферного узла,
13. стопорный штифт,
14. стопорный шплинт,
15. опорное кольцо.
Заявляемая задвижка представляет собой устройство, монтируемое в трубопровод при помощи сварки, и предназначенное для полного перекрытия потока рабочей среды посредством изменения положения затвора относительно проточной части корпуса задвижки.
Задвижка содержит корпус 1 с крышкой 3, запорный орган-затвор 2, размещенный в корпусе и связанный со штоком 4, который, в свою очередь, соединен с элементами ходового узла, через который организована передача усилия от приводного механизма 9 или маховика.
Запорный орган-затвор 2, размещенный в корпусе, может быть выполнен, например, в виде самоустанавливающегося клинового затвора. В верхней части задвижки размещен ходовой узел, включающий шарико-винтовую передачу, которая состоит из ходового винта 7 и гайки 6 с беговыми дорожками для шариков, интегрированными шариками и механизмом их возврата. Встраивание ШВП в ходовой узел задвижки выполнено следующим образом. Гайка ШВП 6 соединена с втулкой шпинделя 5 задвижки. Винт ШВП 7, с одной стороны, соединен со штоком задвижки 4. С другой стороны, в верхней его части, винт ШВП соединен с демпферным узлом, а именно, с опорным элементом демпферного узла. Опорный элемент демпферного узла выполнен в виде втулки 10 с метрической резьбой, установленной на винт ШВП. За счет наличия резьбы на втулке и винте ШВП достигается возможность регулировки положения демпферного узла относительно втулки шпинделя 5, то есть настройка его положения в начальный момент времени. На втулке установлены опорные кольца 15 (верхнее и нижнее), между которыми расположен комплект тарельчатых пружин (компенсаторов) 11, который поджат сверху гайкой демпферного узла 12. Гайка выполнена с прорезью для размещения стопорного штифта 13 стопорного устройства.
В верхней части винта ШВП выполнено отверстие, через которое, а также через прорезь в гайке демпферного узла заведен стопорный штифт 13. Стопорный штифт снабжен отверстиями, в которых, для ограничения его перемещения в отверстии винта ШВП, размещены стопорные шплинты 14. Тем самым обеспечивается функция стопорения демпферного узла на винте ШВП.
За счет применения в качестве винтовой передачи задвижки ШВП встроенной в ходовой узел, как описано выше, становится возможным существенно повысить КПД винтовой передачи в результате снижения потерь на трение, тем самым обеспечить высокую нагрузочную способность при малых габаритах. Встраивание ШВП в задвижку описанным образом обеспечивает повышение быстродействия задвижки, а также размерное поступательное перемещение запорного органа с высокой точностью.
Заявляемая задвижка работает следующим образом.
Задвижка готова к эксплуатации после ее монтажа в трубопровод и гидравлических испытаний.
Включают электропривод или вручную приводят во вращение маховик, в результате чего вращение передают на втулку шпинделя, жестко соединенную с гайкой ШВП. Затем крутящий момент через шарики ШВП передается на винт ШВП, соединенный со штоком задвижки, который, в свою очередь, соединен с запорным органом. На винте ШВП установлен ползун 8, который опирается на направляющие поверхности бугеля при открытии и закрытии задвижки и исключает передачу крутящего момента на шток и соответственно на затвор. Таким образом, передается усилие от управляющего механизма на затвор, и затвор приводят в движение.
При закрытии затвора на уплотнительные поверхности действует суммарное усилие, состоящее из усилия необходимого для перемещения затвора (усилие от приводного механизма или маховика) и усилия, создаваемого массой подвижных деталей затвора.
Суммарное усилие передается от винта ШВП через втулку демпферного узла на нижнее опорное кольцо демпферного узла. За счет сжатия тарельчатых пружин (компенсаторов) при контакте нижнего опорного кольца с втулкой шпинделя происходит погашение сил инерции, возникающих от подвижных деталей задвижки. Величина сжатия тарельчатых пружин регулируется за счет выбираемого зазора между нижним опорным кольцом демпферного узла и втулкой шпинделя.