ЗАДВИЖКА С СОСТАВНЫМ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫМ ШИБЕРОМ
GATE VALVE WITH COMPOSITE THREE-ELEMENT GATE

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования на трубопроводах, в частности к запорной арматуре, служащей для перекрытия потока среды.
Известна шиберная задвижка по патенту на изобретение RU 2545254 С1 (патентообладатель - Каштанов И.М., МПК: F16K 3/02, F16K 1/50, F16K 41/04, опубл. 27.03.2015), предназначенная для использования в задвижках с ручным приводом. В задвижке внешняя резьбовая втулка входит в винтовое зацепление с верхним участком шпинделя при вхождении разделяющего винта в шлицевую часть шпинделя. Внутренняя резьбовая втулка входит в винтовое зацепление с нижним резьбовым участком шпинделя при вхождении разделяющего винта в шпиндельную канавку, на крышке корпуса через стакан, в котором установлен разделяющий винт, закреплен подшипниковый корпус с опорными подшипниками, в которых установлена внешняя резьбовая втулка. Задвижка снабжена ограничительным винтом, вставленным поперек нижнего резьбового участка шпинделя и упирающимся в шиберный ограничитель при закрытии задвижки, внешним ограничителем хода, установленным на верхнем резьбовом участке шпинделя и упирающимся в торец внешней резьбовой втулки при закрытии задвижки, и внутренним ограничителем хода, установленным на нижнем резьбовом участке шпинделя и упирающимся в торец шибера при открытии задвижки.
Известна также шиберная задвижка по патенту на полезную модель RU 161274 U1 (патентообладатель - ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», ОАО «Инжиниринговая компания «АЭМ-технологии», МПК: F16K 3/02, F16K 3/10, опубл. 20.04.2016), включающая корпус, снабженный направляющими, входной и выходной патрубки с седлами, крышку с сальниковым узлом, шпиндель, затвор, выполненный в виде двух дисков. Направляющие корпуса выполнены в виде расположенных перпендикулярно направлению движения потока рабочей среды шипов и имеют по два плавно расширяющихся участка. Диски затвора на боковых поверхностях имеют по два направляющих выступа со скосом, обеспечивающим их сужение в верхней части. При этом размеры направляющих и их форма обеспечивают движение дисков затвора, при котором между дисками затвора и седлами был бы зазор, обеспечивающий движение затвора относительно седел без их соприкосновения. Расширяющиеся участки направляющих корпуса имеют такие размеры и форму, которые обеспечивают плотное примыкание дисков затвора к седлам патрубков при нахождении затвора в положении, соответствующем полному перекрытию потока рабочей среды, за счет расклинивания дисков затвора.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является запорно-регулирующее устройство по патенту на изобретение RU 2586958 С1 (патентообладатель - ООО Научно-производственная фирма «МКТ-АСДМ», МПК: F16K 3/02, F16K 3/34, F16K 39/04, опубл. 10.06.2016). Запорно-регулирующее устройство содержит корпус с входным и выходным каналами, в последнем установлено седло, взаимодействующее с управляемым шпинделем плоским шибером с проходным отверстием, закрываемым заслонкой. В выемке шибера помещена заслонка, на торцевых поверхностях которой выполнена лунка, взаимодействующая с размещенным в каналах шибера фиксатором. Последний другим концом взаимодействует с лункой, выполненной на направляющей для шибера поверхности корпуса. Заслонка соединена со шпинделем и снабжена проходным отверстием, равным проходному отверстию шибера. Последний соединен со шпинделем подвижно в осевом направлении и со стороны входного канала корпуса выемка в шибере для заслонки закрыта плитой с проходным отверстием, соосным с проходным отверстием шибера. Лунки выполнены коническими, а концы фиксаторов либо коническими, либо сферическими.
К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести тот факт, что во время открытия или закрытия запорно-регулирующего устройства поверхность шибера находится в постоянном контакте с уплотнительными поверхностями. При этом во время движения шибера возможно попадание инородных частиц в зону контакта с седлом, которые могут нанести повреждения уплотнительным поверхностям и поверхности шибера.
Задачей заявленного изобретения является обеспечение возможности открытия и закрытия задвижки с составным трехэлементным шибером без повреждений уплотнительных колец седел и шибера в результате взаимного трения.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение технологичности и минимизация повреждений затвора при работе задвижки с составным трехэлементным шибером.
Задача изобретения решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что задвижка с составным трехэлементным шибером содержит корпус с крышкой, снабженной сальниковым узлом, входной и выходной патрубки с седлами, управляемый шпинделем составной шибер, состоящий из центрального клинового элемента и боковых шиберов, в каждом из которых выполнены проходные отверстия, при этом составной шибер соединен со шпинделем с возможностью вертикального осевого перемещения перпендикулярно к потоку перекрываемой среды и размещен внутри корпуса между ответными седлами, установленными в корпусе в его проточной части по обе стороны составного шибера, центральный клиновый элемент которого, соединенный со шпинделем в верхней своей части, имеет сужающуюся книзу торцевую поверхность, а боковые шиберы выполнены таким образом, что одна из их боковых поверхностей, соприкасающаяся с ответным седлом, выполнена вертикальной, а противолежащая боковая поверхность, соприкасающаяся с центральным клиновым элементом, скошена кверху таким образом, что образует с боковой стороной центрального клинового элемента конгруэнтную поверхность, причем боковые шиберы соединены с центральным клиновым элементом с возможностью их углового перемещения.
Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения, боковые шиберы задвижки соединены с центральным клиновым элементом посредством шарнирного соединения.
Дополнительно, в предпочтительном варианте выполнения изобретения, шарнирное соединение боковых шиберов с центральным клиновым элементом выполнено таким образом, что в верхней части каждой из торцевых поверхностей центрального клинового элемента установлен неподвижный шарнир, со звеньями которого посредством выступов на своих торцевых поверхностях соединены боковые шиберы.
Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения, ширина торцевой поверхности центрального клинового элемента задвижки выполнена сужающейся книзу симметрично относительно его вертикальной оси.
Преимуществом заявленного изобретения является использование составного запорного органа - шибера, - в запорно-регулирующих задвижках с целью повышения герметичности запорного органа и недопущения трения сопрягаемых поверхностей во избежание повреждения шибера и уплотнительных элементов седел, что может привести к потере герметичности задвижки.
Заявленное изобретение поясняется чертежами (фигуры 1-3):
фиг. 1 - фронтальный разрез задвижки с составным трехэлементным шибером с положением составного шибера, соответствующем полному перекрытию потока среды;
фиг. 2 - фронтальный разрез задвижки с составным трехэлементным шибером с положением составного шибера, соответствующем полному открытию проходных отверстий;
фиг. 3 - конструкция составного шибера;
на которых позициями указаны следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - крышка корпуса;
3 - входной патрубок;
4 - выходной патрубок;
5 - седло;
6 - шпиндель;
7 - составной шибер;
8 - центральный клиновый элемент;
9 - боковой шибер;
10 - проходное отверстие;
11 - шарнир;
12 - звено шарнира;
13 - выступ бокового шибера;
14 - направляющая звена шарнира.
Задвижка с составным трехэлементным шибером (фиг. 1-2), согласно настоящему изобретению, содержит корпус 1 с крышкой 2, снабженной сальниковым узлом, входной и выходной патрубки 3 и 4 с седлами 5 и управляемый шпинделем 6 составной шибер 7. Седла 5 герметизируются с корпусом 1 посредством уплотнительных колец.
Составной шибер 7 (фиг. 3) размещен внутри корпуса 1 задвижки между ответными седлами 5, установленными в проточной части корпуса 1 по обе стороны от составного шибера 7. Последний представляет собой раздвижной трехэлементный затвор и состоит из трех элементов - центрального клинового элемента 8 и двух боковых шиберов 9, также выполненных в форме клиньев. Центральный клиновый элемент 8 и оба боковых шибера 9 имеют в нижней половине проходные отверстия 10 одинакового диаметра. Составной шибер 7 соединен через центральный клиновый элемент 8 со шпинделем 6 с возможностью совершения вертикальных осевых перемещений перпендикулярно к потоку перекрываемой среды.
Центральный клиновый элемент 8 соединен со шпинделем 6 в верхней своей части. Боковые поверхности центрального клинового элемента 8 и боковых шиберов 9, перпендикулярные потоку перекрываемой среды, в преимущественном варианте выполнения имеют прямоугольный профиль со скошенными углами, а их торцевые поверхности сужаются книзу у центрального клинового элемента 8 и сужаются кверху у боковых шиберов 8, формируя клинья. В предпочтительном варианте ширина торцевой поверхности центрального клинового элемента 8 выполнена сужающейся книзу симметрично относительно его вертикальной оси. У каждого из боковых шиберов 9 внешняя боковая поверхность, соприкасающаяся с ответным седлом 5, выполнена вертикальной, а противолежащая боковая поверхность, соприкасающаяся с центральным клиновым элементом 8, скошена кверху таким образом, что образует с боковой стороной центрального клинового элемента 8 конгруэнтную поверхность.
Боковые шиберы 9 соединены с центральным клиновым элементом 8 и имеют возможность углового перемещения относительно него. В предпочтительном варианте боковые шиберы 9 связаны с центральным клиновым элементом 8 шарнирным соединением. В этом случае в верхней части каждой из торцевых поверхностей центрального клинового элемента 8 установлен неподвижный шарнир 11 с парой звеньев 12. Боковые шиберы 9 в верхней части каждой из своих торцевых поверхностей имеют выступ 13, соединенный со одним из звеньев 12 шарнира 11 с возможностью скольжения вдоль направляющей 14 звена 12.
Заявленная задвижка с составным трехэлементным шибером работает следующим образом.
При открытии задвижки с составным трехэлементным шибером первоначально в движение приходит перемещаемый вертикально вверх посредством шпинделя 6 центральный клиновый элемент 8. При этом снимается нагрузка с боковых шиберов 9, и они отходят от седел 5 с уплотнительными кольцами. Далее подъем составного шибера 7 происходит без соприкосновения с уплотнительными поверхностями седел 5. Подъем составного шибера 7 осуществляется до момента соосного совмещения проходных отверстий 10 центрального клинового элемента 8 и боковых шиберов 9, достигаемого скольжением выступов 13 боковых шиберов 9 по направляющим 14 звеньев 12 шарниров 11, установленных на торцах центрального клинового элемента 8.
При закрытии задвижки центральный клиновый элемент 8 перемещается посредством шпинделя 6 вниз и расклинивает боковые шиберы 9, прижимая их к уплотнительным поверхностям седел 5, чем обеспечивается герметичность задвижки.
Разработанная конструкция задвижки с составным трехэлементным шибером позволяет избежать трения поверхностей составного шибера 7 и седел 5 с уплотнительными кольцами во время открытия и закрытия запорной арматуры, а также обеспечивает их плотное прилегание при закрытой задвижке для обеспечения герметичности перекрытия потока перекачиваемой среды. Тем самым достигается минимизация повреждений затвора при работе задвижки с составным шибером.