ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА
SLIDING SHUTTER

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано при эксплуатации задвижек с ручным приводом, установленных на трубопроводах, транспортирующих различные среды под давлением.
Известна шиберная задвижка, содержащая корпус с седлами и входным и выходным патрубками, установленную на корпусе крышку, в центральном отверстии которой размещено сальниковое уплотнение шпинделя, соединенного с шибером, причем свободный конец шпинделя выполнен с резьбовым участком, на котором установлена резьбовая втулка, опертая в опорных подшипниках и жестко соединенная с маховиком (см. патент RU №2208731, кл. F16K 41/04, опубл. 20.07.2003).
Однако привод данной конструкции создает большие осевые усилия вдоль шпинделя при открытии и закрытии задвижки, в результате чего сильно изнашивается резьбовая втулка, что уменьшает ее срок службы и надежность, а соответственно, и всей задвижки, а также увеличивается крутящий момент на маховике, что затрудняет процесс оперирования задвижкой.
Известна шиберная задвижка с выдвижным шпинделем, содержащая корпус с седлами и входным и выходным патрубками, установленную на корпусе крышку, в центральном отверстии которой размещено сальниковое уплотнение шпинделя, свободный конец которого выполнен с резьбовым участком, на котором установлена резьбовая втулка, неподвижно соединенная с шибером, а верхний конец шпинделя закреплен в опорных подшипниках и соединен с маховиком (см. патент RU №2240462, кл. F16K 41/04).
Однако привод данной задвижки не содержит каких-либо ограничительных средств при открытии и закрытии, облегчающих ее эксплуатацию, что уменьшает ее срок службы и надежность, а соответственно, и всей задвижки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков.
Технический результат заключается в повышении надежности конструкции задвижки за счет облегчения процессом оперирования задвижкой.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что шиберная задвижка содержит корпус с седлами и входным и выходным патрубками, установленную на корпусе крышку, в центральном отверстии которой размещено сальниковое уплотнение шпинделя, соединенного через нижний резьбовой участок с внутренней резьбовой втулкой, неподвижно зафиксированной в шибере, а верхним резьбовым участком соединен с внешней резьбовой втулкой, которая зафиксирована в опорных подшипниках, установленных в подшипниковом корпусе, закрепленном через стакан на крышке корпуса, и которая неподвижно соединена с маховиком, на который надет защитный колпак, внешняя резьбовая втулка входит в винтовое зацепление с верхним участком шпинделя при вхождении разделяющего винта в шлицевую частью шпинделя, а 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, причем 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.
В ходе разработки данной задвижки была выявлена возможность создать менее массогабаритную и дорогую, а также надежную в эксплуатации задвижку. Этого удалось добиться за счет того, в задвижке имеются две резьбовые втулки, причем внешняя резьбовая втулка работает в самый нагруженный цикл открытия-закрытия задвижки, а внутренняя резьбовая втулка работает в оставшийся ненагруженный цикл, усилия при котором в 2,5÷3 раза меньше, чем в нагруженный период (фиг. 3). Этот фактор позволяет уменьшить размеры внутренней резьбовой втулки, а соответственно, и всего корпуса задвижки либо изготавливать ее из менее дорогих материалов. Самыми нагруженными участками цикла являются начальный момент открытия/конечный момент закрытия задвижки, когда еще/уже нет просвета в затворе и шибер прижимается с максимальным усилием к выходному седлу, что обусловлено максимальным перепадом давления во входном и выходном патрубках и соответственно максимальной силой трения в затворе. При наличии просвета давления во входном и выходном патрубках выравниваются и шибер одинаково плотно прижимается к седлам, в результате чего сила трения в затворе понижается в 2,5-3 раза. Добиться того, чтобы в наиболее нагруженный цикл работала на износ только внешняя резьбовая втулка, удалось за счет вхождения разделяющего винта через стакан в продольные стенки шлицевого участка шпинделя. Разделяющий винт разделяет кинематику движения шпинделя на чисто поступательное и чисто вращательное движение. В начальный момент открытия задвижки (фиг. 1) конец разделяющего винта входит в шлицы шпинделя и позволяет шпинделю перемещаться только вдоль своей оси и не позволяет вращаться, в результате чего вращается и изнашивается только внешняя резьбовая втулка, неподвижно соединенная с маховиком. При вращении внешней резьбовой втулки шпиндель поднимается вверх до появления сквозного просвета в затворе, в этот же момент конец разделяющего винта выходит из продольных стенок шлица и входит в шпиндельную канавку, взаимодействие с которой позволяет шпинделю вращаться и не позволяет дальнейшее перемещение его вверх, в результате чего внешняя резьбовая втулка начинает вращаться вместе со шпинделем, не изнашиваясь, а в работу включается внутренняя резьбовая втулка, «наворачиваясь» вместе с шибером на нижний резьбовой участок шпинделя до упора торца шибера во внутренний ограничитель хода. Задвижка полностью открыта. В начальный момент закрытия задвижки (фиг. 2) входящий в шпиндельную канавку конец разделяющего винта позволяет только вращаться шпинделю, в результате чего внутренняя резьбовая втулка вместе с шибером перемещаются вниз. В момент перекрытия сквозного просвета в затворе ограничительный винт упирается своей головкой в шиберный ограничитель, что блокирует дальнейшее вращательное движение шпинделя, в результате чего при дальнейшем вращении маховика, неподвижно соединенного с внешней резьбовой втулкой, шпиндель поступательно перемещается вниз до тех пор, пока внешний ограничитель хода не упрется в торец внешней резьбовой втулки. Задвижка закрыта. Как результат конструкция привода с «полувыдвижным» шпинделем делает задвижку более надежной, чем задвижка с невыдвижным шпинделем, и легче управляемой, чем задвижка с выдвижным шпинделем.
На фиг. 1 представлен продольный разрез задвижки в закрытом положении, на фиг. 2 - то же, в открытом положении, на фиг. 3 - циклограмма работы задвижки.
Задвижка содержит корпус 13 с седлами 17 и входным 24 и выходным 23 патрубками, установленную на корпусе 13 крышку 11, в центральном отверстии которой размещено сальниковое уплотнение 12 шпинделя 19, соединенного через нижний резьбовой участок 14 с внутренней резьбовой втулкой 15, неподвижно зафиксированной в шибере 18, а верхним резьбовым участком 5 соединен с внешней резьбовой втулкой 3, которая зафиксирована в опорных подшипниках 7, установленных в подшипниковом корпусе 6, закрепленном через стакан 10 на крышке корпуса 11, и которая неподвижно соединена с маховиком 4, на который надет защитный колпак 1, причем имеющийся на верхнем резьбовом участке шпинделя 5 внешний ограничитель хода 2 прекращает перемещение шпинделя 19 вниз, а ограничительный винт 16, вставленный в нижнюю резьбовую часть шпинделя 14, упираясь в шиберный ограничитель 20, прекращает вращение шпинделя 19, а внутренний ограничитель хода 22 прекращает перемещение шибера 18 наверх, причем вставленный в стакан 10 разделяющий винт 8, входящий в контакт со шлицевым участком шпинделя 9, ограничивает возможность поворота шпинделя 19 в начальный момент открытия задвижки и в конечный момент закрытия задвижки, а затем входящий в контакт со шпиндельной канавкой 21 ограничивает перемещение шпинделя 19 вдоль оси.
Настоящее изобретение может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности, где требуется обвязка трубопроводной арматурой различного технологического оборудования.