ЗАДВИЖКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запорного устройства на нефтеводопроводах и для перекрытия устьевой арматуры скважин при добыче нефти.
Известна задвижка /1/, выполненная в виде поворотного затвора, содержащая корпус, в котором подвижно с возможностью вращения с образованием зоны регулирования размещен дисковый запорный орган в виде шибера с проходным каналом, при этом корпус состоит из двух частей, соединенных между собой резьбовыми крепящими элементами, и имеющий уплотнительные элементы для исключения утечек рабочей среды, а также модификации этой задвижки (напр., /2-4/), появление которых обусловлено тем, что использование базовой конструкции по /1/ в разнообразных природных и рабочих условиях, например, давлении напора, температуре окружающей среды, применительно к разным жидкостям вызывало определенные недостатки базовой конструкции и требовало ее совершенствования применительно к условиям эксплуатации и т.д. Модификации направлены на улучшение технических характеристик ответственных конструктивных элементов задвижек, которыми являются уплотнительные элементы и привод. В задвижке /2/ уплотнительные элементы охватывают зону регулирования по наименьшей траектории, в задвижке /3/ для уменьшения утечек рабочей среды предусмотрено соответствующее дренажное отверстие, снижающее дисбаланс давлений и уменьшающее нагрузку на шибер, в задвижке /4/ уточнен диаметр дренажного отверстия и место его расположения.
Решение разноплановых вопросов усовершенствования технических характеристик запорной арматуры является актуальной задачей.
Наиболее близким техническим решением к первому варианту заявляемого технического решения является задвижка /5/, содержащая корпус, выполненный из двух частей, между которыми закреплено распорное кольцо, во внутренней полости которого с возможностью поворота в своей плоскости размещен дисковый шибер с проходным каналом, взаимодействующий с опорными поверхностями через упорные подшипники в виде контурных уплотнительных элементов, а также механизм поворота шибера, при этом на внутренней поверхности распорного кольца со стороны механизма его привода имеется сегментная смазочная канавка, а упорные подшипники установлены на торцевых поверхностях шибера.
К недостаткам такой конструкции можно отнести то, что контур упорных подшипников и одновременно уплотнительных элементов, выполненный по определенной траектории относительно зоны
регулирования, является сложным, содержит несколько соприкасающихся между собой радиусных и других профильных участков и сложен в изготовлении, т.к. при его изготовлении требуется применение, в частности, профильного фрезерования с несколькими технологическими переходами. Вследствие этого повышается вероятность изготовления продукции с отклонениями от технической документации и снижение ее работоспособности.
Техническим результатом полезной модели является улучшение технических характеристик задвижки путем упрощения технологии изготовления посадочных мест для контурных уплотнительных элементов.
Технический результат достигается тем, что в задвижке, содержащей разборный корпус с проходным отверстием, между обеими частями которого установлено распорное кольцо, внутри которого между частями корпуса с возможностью вращения размещен дисковый шибер с проходным отверстием и взаимодействующий с опорными поверхностями корпуса через упорные подшипники, выполненные в виде контурных уплотнительных элементов и охватывающих рабочую зону взаимодействия шибера с потоком и установленных в соответствующем канавочном углублении, выполненном на одной из торцевых поверхностей задвижки, канавочное углубление выполнено в форме образующей сегмента, при этом может быть, что:
- сегментное канавочное углубление выполнено на торцевой поверхности корпуса;
- сегментное канавочное углубление выполнено на торцевой поверхности шибера.
Сегментное канавочное углубление содержит всего два простых участка - радиусный и прямолинейный, изготовление его технологично, а при сборке задвижки упрощается подгонка самого контурного уплотнительного элемента к его посадочному месту.
Наиболее близким техническим решением ко второму варианту задвижки является задвижка /6/, содержащая корпус из двух соединенных между собой частей, в каждой из которых установлены подпружиненные седла, а в проходном отверстии шибера установлен сменный штуцер, имеющий конические входы. Торцевые поверхности штуцера выполнены сферическими. По описанию /6/, прижим седла осуществляется дисковой волнообразной пружиной.
От точности прилегания поверхностей седел и шиберного штуцера зависит работоспособность задвижки. При точном прилегании этих поверхностей снижается вероятность задиров, заклинивания, уменьшаются утечки. Такое прилегание можно обеспечить подгонкой (подшлифовкой) пружины по длине. Такая операция применительно к дисковой волнообразной пружине может привести к уменьшению прочности некоторых волн пружины ввиду механической обработки по опорным плоскостям рабочей части пружины и, как следствие, к повышению неравномерности жесткости волн пружины по ее окружности.
Техническим результатом полезной модели является повышение стабильности характеристик прижимной пружины и, соответственно, повышение технического уровня задвижки.
Технический результат достигается тем, что в задвижке, содержащей разборный корпус, между обеими частями которого установлено распорное кольцо, внутри которого между частями корпуса с возможностью вращения размещен дисковый шибер с проходным отверстием, а части корпуса содержат ступенчатые проходные отверстия, внутри которых установлены седла, один торец которых взаимодействует с рабочей поверхностью шибера, а другой со сферообразной опорной поверхностью подпружинен относительно торцевой опорной поверхности ступенчатого проходного отверстия через шайбу со сферообразной опорной поверхностью, взаимодействующей с аналогичной поверхностью седла и пружину, в качестве которой используется тарельчатая пружина, наружный диаметр которой взаимодействует с торцевой опорной поверхностью ступенчатого проходного отверстия, а внутренний диаметр - с шайбой.
При появлении необходимости подгонки тарельчатой пружины по длине по ее торцам динамические характеристики не изменяются ввиду отсутствия механического воздействия на рабочую коническую часть пружины, что достаточно для получения технического эффекта. Кроме того, в этих же целях вследствие конструктивных особенностей и условий работы предпочтительнее размещать тарельчатую пружину таким образом, чтобы наружный диаметр пружины взаимодействовал с торцевой опорной поверхностью ступенчатого проходного отверстия, а внутренний диаметр пружины контактировал с шайбой. Пружина контактирует с опорной поверхностью ступенчатого проходного отверстия по периферии, а не у края проходного отверстия, вследствие чего не проявляются концевые эффекты, характеризующиеся, как правило, меньшими значениями механических характеристик материалов.
Обычно эта проблема не актуальна, но при решении задач, связанных с уменьшением массгеометрических размеров оборудования это обстоятельство учитывается.
На фиг.1 графических материалов показана схема задвижки в комбинации конструктивных особенностей по обоим вариантам в положении «открыто», на фиг. 2 - профиль канавочного углубления для контурного уплотнительного элемента по первому варианту, на фиг.3 - исполнение задвижки по второму варианту в положении «открыто».
В корпусе задвижки (фиг.1), состоящем из соединенных между собой шпилечным соединением 1 полукорпусов 2, между которыми установлено распорное кольцо 3, помещен дисковый шибер 4. В полукорпусах и шибере выполнены проходные отверстия 5. На торцевых поверхностях полукорпусов и (или) шибера выполнены канавочные углубления, в которых помещены контурные уплотнительные элементы 6. Профиль канавочных углублений, охватывающих рабочую зону взаимодействия шибера с потоком 7 (фиг.2), выполнен по образующей сегмента, состоящей
из цилиндрической канавки 8 и хорды 9. Такое расположение технологично в изготовлении. В полукорпусах проходное отверстие выполнено со ступенчатым переходом, имеющем длину Н и диаметр D, большим диаметра основного прохода d. В это отверстие установлено седло 10, которое также содержит уплотнение 11 (фиг.3). Сферообразные поверхности седла и шайбы 12 радиусом R прилегают друг к другу, центрируя друг друга относительно оси проходного отверстия. Седло к опорной поверхности шибера поджато тарельчатой пружиной 13, установленной в ступенчатом проходном отверстии полукорпуса, а сама пружина большим диаметром контактирует с опорной поверхностью 14 ступенчатоно отверстия, а меньшим диаметром - с опорной поверхностью 15 шайбы 12. Такое положение обеспечивает меньшую концентрацию напряжений в зоне контакта пружины 13 и полукорпуса 2 ввиду исключения влияния концевых эффектов.
При работе задвижки с помощью привода 16 производится поворот шибера, в котором проходное отверстие относительно полукорпусов занимает положения 17 или 18, тем самым открывая или перекрывая поток (стрелка 19).
Технические усовершенствования задвижки были созданы на основе опыта производства, испытаний и эксплуатации запорного оборудования в разных природно-климатических условиях, жидкостей (нефть, водонефтяная эмульсия, вода) и условий работы, прежде всего по давлению.
Источники информации:
1. Поворотный затвор А.с. СССР №1390468, F 16 K 31/53, авт. Попцов Г.М. и др., 1988.
2. Задвижка. Свидетельство ПМ 12713, РФ, F 16 K 3/06, авт. Парамонов Ю.Н. и др., 2000.
3. Задвижка Свидетельство ПМ 24715, РФ, F 16 K 3/06, авт. Парамонов Ю.Н. и др., 2001.
4. Задвижка. Патент РФ 2229050, F 16 K 3/06, авт. Артеменко В.М., Новосельцев С.П., 2003.
5. Задвижка. Патент РФ 2229051, F 16 K 3/06, авт. Артеменко В.М., Новосельцев С.Н., 2003.
6. Задвижка. Патент РФ 2228474, F 16 K 3/06, авт. Артеменко В.М., Новосельцев С.Н., 2003.