ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩАЯ ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре для жидких и газообразных сред. Может быть использована в нефтегазовой, энергетической и других отраслях промышленности.
Известен затвор клиновой задвижки (патент на изобретение РФ №2511771, МПК F16K 3/12, 2014 г.), содержащий соединенную со шпинделем обойму, охватывающую выступы двух одинаковых дисков с размещенной между ними составной пятой и удерживаемых в обойме буртами верхнего и нижнего держателей, помещенными в кольцевые канавки дисков, уплотнительные поля которых взаимодействуют с ответными полями седел, выполненными с односторонними скосами, закрепленными и загерметизированными в корпусе. Угол скоса седел равен половине угла клиновой обоймы. Пята состоит из двух кольцевых равных по высоте подпятников, охватывающих шар, выполненный из прочного материала.
Основными недостатками указанной задвижки являются нелинейная регулировочная характеристика и вибрация шибера при частичном его подъеме, в результате чего возможно повреждение профилированного седла и заклинивание штока, а также размыв кромок шибера с последующим нарушением плотности.
Известна задвижка регулирующая (патент на изобретение РФ №2109194, МПК F16K 3/312, F16K 3/32, 1998 г.), принятая за прототип, содержащая корпус с подводящим и отводящим патрубками, седлом, диафрагмой, расположенной в подводящем патрубке, шиберным регулирующим органом и штоком, шиберный регулирующий орган выполнен из двух дисков, между которыми расположена пластина, соединенная со штоком, и распорная цилиндрическая втулка с кососрезанными торцевыми поверхностями, а диафрагма выполнена профилированной и установлена в подводящем патрубке. Диски выполнены с радиусными кромками, на поверхности которых выполнены продольные канавки глубиной 3 мм, шириной 2 мм и шагом 4 мм.
Недостатком указанной задвижки является вихреобразование в области течения рабочей среды за шиберным органом, вызванное резким расширением канала, образованного шибером и корпусом задвижки. Как следствие, возрастают гидравлические потери на последующем участке трубопровода и повышается вибрация стенок трубопровода и шиберного органа задвижки.
Технический результат заключается в снижении интенсивности вихреобразований в области течения рабочей среды за шиберным органом.
1
2
1
2
Технический результат достигается тем, что в запорно-регулирующей шиберной задвижке, содержащей корпус с подводящим и отводящим патрубками, седлами, штоком и шиберным регулирующим органом, выполненным из двух дисков, между которыми расположена пластина, соединенная со штоком, и распорная цилиндрическая втулка с кососрезанными торцевыми поверхностями, диск, установленный со стороны отводящего патрубка, снабжен отверстиями диаметром d, расположенными по окружностям диаметрами D и D с шагом 45°, исключая зону, соответствующую расположению пластины и распорной втулки, при этом D:D:D:d=100:70:35:7, где D - диаметр диска.
Отличительные признаки, а именно выполнение в диске, установленном со стороны отводящего патрубка, отверстий заявляемого диаметра и расположения приводит к появлению новых свойств. А именно к рециркуляции рабочей среды из области отводящего патрубка задвижки в зазор между дисками с последующей эжекцией в рабочий зазор между корпусом задвижки и шиберным органом, образующийся при подъеме шибера. Это позволяет снизить повышенное вихреобразование за шибером задвижки, вызванное резким расширением канала для течения рабочей среды.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 представлена запорно-регулирующая шиберная задвижка; на фиг. 2 представлена схема расположения отверстий на диске, установленном со стороны отводящего патрубка, на фиг. 3 приведена векторная картина поля скоростей течения рабочей среды в запорно-регулирующей шиберной задвижке и на последующем участке трубопровода.
1
2
1
2
Запорно-регулирующая шиберная задвижка содержит корпус 1 с подводящим патрубком 2 и отводящим патрубком 3, седлами 4, штоком 5 и шиберным регулирующим органом. Шиберный регулирующий орган выполнен из двух дисков: первый диск 6 установлен со стороны подводящего патрубка 2, второй диск 7 установлен со стороны отводящего патрубка 3. Между дисками 6 и 7 расположена пластина 8, соединенная со штоком 5, и распорная цилиндрическая втулка 9 с кососрезанными торцевыми поверхностями. Диски 6 и 7 связаны между собой осью 10 таким образом, что эти связи не препятствуют в определенных пределах осевым перемещениям дисков. Второй диск 7, установленный со стороны отводящего патрубка 3, снабжен отверстиями 11, гидравлически соединяющими зазор между дисками 6 и 7 и отводящим патрубком 3 задвижки. Отверстия 11 диаметром d расположены по окружностям диаметрами D и D с шагом 45°, исключая зону, соответствующую расположению пластины 8 и распорной втулки 9, при этом D:D:D:d=100:70:35:7, где D - диаметр диска. Указанные геометрические характеристики определены посредством физических закономерностей и подтверждены результатами расчетов методом конечных элементов.
Работа запорно-регулирующей шиберной задвижки происходит следующим образом. Поток жидкости (или газа) при полном или частичном открытии регулирующего шиберного органа проходит подводящий патрубок 2, рабочий зазор между поднятым шиберным органом и корпусом 1, далее основной поток попадает в отводящий патрубок 3, при этом в зазоре между дисками 6 и 7 за счет эжекции основного потока образуется зона пониженного давления. Наличие отверстий 11 во втором диске 7 обеспечивает образование вторичного течения из области отводящего патрубка 3 в междисковый зазор с последующей эжекцией в основной поток (фиг. 3). Такой дополнительный перенос массы жидкости из области отводящего патрубка 3 способствует снижению отрывного течения за диском 7 и, как следствие, снижению областей течения, занятых вихревым движением.
Использование заявляемой запорно-регулирующей шиберной задвижки позволяет обеспечить снижение интенсивности вихреобразований в области течения рабочей среды за шиберным органом и в последующем трубопроводе, а так же снизить гидравлические потери и увеличить вибрационную надежность работы самой задвижки и последующего трубопровода.