ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА

Полезная модель относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запирающего и регулирующего устройства на трубопроводах, транспортирующих рабочую среду, например, нефть или техническую воду под давлением, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин.
Существует проблема приложения большого усилия для открытия и закрытия задвижки при высоких давлениях. Большие усилия приводят к поломке механизма привода задвижки и выходу ее из строя. Известна шиберная задвижка с разгруженным затвором (SU3 52072), выбранная в качестве прототипа, в которой, для снижения усилия, требуемого для ее открытия и закрытия, выполнена разгрузочная полость, соединенная каналами с напорной и выходной магистралями через трехходовой кран. Ее недостатком является возможность работы только в одном направлении потока среды. Конструкция задвижки характеризуется сложностью изготовления и повышенной металлоемкостью.
Технической задачей полезной модели является повышение универсальности задвижки, снижение металлоемкости, упрощение изготовления задвижки.
Технический результат достигается в шиберной задвижке, содержащей корпус, выполненный из двух полукорпусов с проходными полостями с прижимными седлами, между которыми, в распорном кольце, с возможностью поворота в своей плоскости, размещен шибер с проходным отверстием, взаимодействующий с приводным элементом, в каждом полукорпусе выполнен разгрузочный канал, снабженный запорным элементом, соединяющий проходную полость с внешней полостью задвижки. Полукорпус состоит из патрубка, внешнего и внутреннего фланцев, выполненных раздельными и соединенными друг с другом резьбовыми соединениями или горячей посадкой. Приводный элемент выполнен в виде вала-шестерни, шибер снабжен зубчатым венцом.
Полезная модель поясняется рисунками: фиг.1 - шиберная задвижка, положение задвижки "открыто"; фиг.2 - шиберная задвижка, положение задвижки "закрыто"; фиг.3 - разгрузочный канал, соединенный с внешней полостью задвижки.
Шиберная задвижка содержит корпус (фиг.1, 2), выполненный из двух полукорпусов 1, каждый из которых состоит из патрубка 2, внешнего фланца 3 и внутреннего фланца 4, выполненных, как правило, раздельными, изготовленными из отдельных заготовок (не из цельной заготовки), и соединенными резьбовыми соединениями или горячей посадкой (на рисунках показано цельное выполнение полукорпусов 1).
В каждом полукорпусе 1 выполнена проходная полость 5, в посадочном месте, выполненном в проходной полости 5 и на внутреннем фланце 4, установлено прижимное седло 6. Между полукорпусами 1, с установленными в них прижимными седлами 6, в полости, образованной распорным кольцом 7, с возможностью поворота в своей плоскости, размещен шибер 8 с проходным отверстием 9 (фиг.1), соединенный через зубчатый венец (например, выполнен на шибере, или в виде отдельной детали, не показан) с приводным элементом, выполненным в виде вала-шестерни 10.
В каждом полукорпусе 1 выполнен разгрузочный канал 12. Разгрузочные каналы 12, преимущественно выполнены в виде круглых, взаимоперпендикулярных сообщающихся отверстий малого диаметра (например, от 3 до 15 мм), на пересечении которых расположен запорный элемент 13. Запорный элемент 13 может быть выполнен в виде шарика, взаимодействующего с регулировочным винтом 15 (фиг.1), либо, в виде регулировочного винта 15 с законцовкой (иглой), перекрывающей разгрузочный канал 12 (фиг.2). Головки регулировочных винтов могут располагаться на торцевой поверхности внутреннего фланца 4 (фиг.1) или на его поверхности, обращенной к внешнему фланцу 3 (фиг.2).
Разгрузочные каналы 12 выполнены таким образом, что соединяют проходную полость 5 с внешней полостью 14 шиберной задвижки. Под внешней полостью 14 шиберной задвижки здесь понимаются все полости, между элементами шиберной задвижки (между внутренними фланцами 4, распорным кольцом 7, шибером 8, валом-шестерней 10), разобщенные герметичными сопряжениями прижимных седел 6 и шибера 8, с проходной полостью 5 шиберной задвижки.
Так, на фиг.3 показана часть внешней полости 14 между шибером 8 и внутренним фланцем 4. Внешняя полость 14 в данном случае является технологической, она не выполняется в ходе специальной операции при изготовлении шиберной задвижки, а образуется как зазор, при ее сборке. Ее наличие обусловлено шероховатостями поверхностей и необходимо для того, чтобы сборка шиберной задвижки из отдельных сопрягаемых частей была возможна. Для изоляции внешней полости 14 шиберной задвижки от внешней среды, иначе, для герметизации шиберной задвижки, распорное кольцо 7 снабжено уплотнительными элементами 11.
Шиберная задвижка работает следующим образом (считаем, что направление потока слева направо). При установке шиберной задвижки на трубопровод, из-за разницы рабочего давления Р1, которое создано в проходной полости 5 и давления Р2, которое существует в корпусе задвижки, во внешней полости 14, поворот шибера 8 затруднен или невозможен. Небольшая разница давлений Р2 и Р1 (в проходной полости 5 в правой половине шиберной задвижки, например, разница может составлять 1-2 атмосферы) удерживается за счет действия пружины правого прижимного седла 6.
При необходимости открыть шиберную задвижку, открывают разгрузочный канал 12 со стороны подхода рабочей среды. Давления Р1 (слева) и Р2 выравниваются и усилие, действующее со стороны прижимного седла 6 на шибер 8, падает. Если неизвестно направление потока среды, то могут быть открыты оба запорных элемента 13. Шиберная задвижка при помощи вала-шестерни 10 переводится из положения «закрыто» в положение «открыто». После того как задвижку открыли, закрывают запорные элементы 13, давление в проходной полости 5 Р1 (справа) равно давлению Р1 (слева), прижимные седла 6 прижаты с одинаковым усилием к шиберу 8,.
При закрытии шиберной задвижки, в конце закрытия, проход уменьшается до минимального значения, разница давлений в левой половине задвижки Р1 и Р2 увеличивается. Открывают разгрузочный канал 12 со стороны подхода рабочей среды (или оба разгрузочных канала 12, если направление потока неизвестно), который выравнивает давление Р1 и Р2. После полного перекрытия шибером 8 прохода для рабочей среды, закрывают запорные элементы 13. Давление Р2 снижается до уровня Р1 (справа) +1-2 атмосферы. Разница давлений Р1 (слева) и Р2 увеличивается и задвижка надежно запирается.
Использование разгрузочных каналов 12 с запорными элементами 13 позволяет уменьшить усилие, которое необходимо приложить для открытия или закрытия задвижки, поскольку выравниваение давлений в проходной полости 5 и во внешней полости 14 осуществляется на малой площади проходного сечения разгрузочных каналов 12, а не на площади сечения проходной полости 5.