РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ЗАТВОР ШИБЕРНОЙ ЗАДВИЖКИ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к арматуростроению и может быть использована в качестве запорного органа шиберных задвижек на трубопроводах различного назначения, а именно к расширяющемуся затвору шиберной задвижки.
Известна задвижка и седло для нее, применяемые в арматуростроении, в частности, в качестве запорного устройства для абразивных и агрессивных сред. В двух полукорпусах задвижки установлены уплотнительные седловые втулки из эластомерного материала. В открытом положении задвижки внутренние торцевые поверхности втулок плотно контактируют друг с другом, а в закрытом - с запорным органом. Во втулках выполнено, по меньшей мере, по одному глухому осевому отверстию для заполнения его материалом втулки при ее сжатии запорным органом. В каждую втулку запрессовано круглое кольцо жесткости из более твердого материала, чем материал втулки. Кольцо размещено у дна осевого отверстия втулки. Внутренний диаметр кольца больше внутреннего диаметра втулки. На внутренней поверхности каждой втулки выполнена дуговая радиальная канавка с длиной дуги около 120° (патент RU 2101590, F16K 3/02 (1995.01), 10.01.1998).
Известна задвижка параллельная, содержащая седла, плоский затвор, каналы для прохода рабочей среды, цилиндры с кольцевыми поршнями и уплотнения для герметизации затвора. Цилиндры с кольцевыми поршнями соосны с каналами для прохода рабочей среды. Их перемещением управляет пневмо- или гидросистема. Цилиндры выполнены с двухступенчатым поршнем. Система их управления выполнена либо в виде автономной системы, либо в виде системы каналов. Каналы сообщают камеры над поршнем цилиндра со стороны подводящего канала и под поршнем цилиндра со стороны отводящего канала с подводящим каналом. Камеры под поршнем со стороны подводящего канала и под поршнем со стороны отводящего канала сообщают с отводящим каналом. Цилиндры при этом либо встроены в корпус устройства, либо выполнены в виде отдельных агрегатов. Последние установлены между стенками корпуса и затвором. Седла организованы на торцах цилиндров со стороны затвора. Использование изобретения позволяет упростить конструкцию затвора, обеспечить двухкаскадность уплотнения, уменьшить силы трения между уплотнением и затвором при его перемещении, повысить надежность и ресурс устройства (патент RU 2333408, F16K 3/02 (2006.01), F16K 3/20 (2006.01), 10.09.2008).
Известна шиберная задвижка, предназначенная для использования на трубопроводах, транспортирующих вязкие рабочие среды. Шиберная задвижка содержит корпус с проходным каналом для рабочей среды и подшиберным пространством, подъемный шибер со сквозным проходным отверстием и торцевыми уплотнительными поверхностями, уплотнительные седла, эластичные уплотнительные кольца и направляющие для шибера. Направляющие пластины выполнены заодно с уплотнительными седлами и снабжены уплотнительными поверхностями для шибера. Эластичные уплотнительные кольца расположены на шибере. По периферии торцевых уплотнительных поверхностей шибера установлены дополнительные эластичные уплотнительные кольца. Последние изолируют подшиберное пространство от проточной части корпуса на протяжении всего хода шибера. Изобретение позволяет повысить ремонтопригодность и экологичность шиберной задвижки. Взаимозаменяемость элементов затвора повышает ремонтопригодность шиберной задвижки и ее экологичность (патент RU 2342579, F16K 3/02 (2006.01), F16K 3/316 (2006.01), 27.12.2008).
Недостатком данных конструкций является постоянный контакт уплотнительных поверхностей узла затвора (шибера и седел), в процессе открывания и закрывания задвижки, что при попадании между уплотнительными поверхностями твердых частиц, содержащихся в транспортируемой среде, приведет к разрушению или частичному повреждению данных поверхностей.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является задвижка шиберная, включающая корпус, входной и выходной патрубки с седлами, крышку с сальниковым узлом, шпиндель, затвор, выполненный в виде двух тарелок, отличающаяся тем, что корпус снабжен направляющими, имеющими выступы, тарелки затвора на стороне, противоположной стороне, обращенной к седлу патрубка, снабжены выступами, над которыми расположены вставки из упругодеформируемого материала, причем размер и расположение выступов на направляющих корпуса и тарелках должны быть такими, чтобы обеспечить сжатие вставок из упругодеформируемого материала, необходимое для плотного прижатия тарелок к седлам, при нахождении затвора в положении, соответствующем полному перекрытию потока рабочей среды (патент RU 161275, F16K 3/02 (2006.01), F16K 3/10 (2006.01), 20.04.2016).
Недостатками данной конструкции является сложность изготовления, применение в качестве прижимающих элементов упруго-деформируемых вставок, снижающих общий ресурс задвижки и ее надежность.
Задачей полезной модели является защита уплотнительных поверхностей узла затвора шиберной задвижки от твердых частиц, содержащихся в транспортируемой среде (нефти) и повреждающих уплотнительные поверхности при попадании в зазор на краю контактирующих поверхностей шибера и седла задвижки при их взаимном перемещении.
Технический результат заключается в повышении надежности и увеличения долговечности путем снижения влияния механических примесей (твердых частиц), содержащихся в транспортируемой среде, на ресурс уплотнительных поверхностей узла затвора шиберной задвижки.
Технический результат достигается за счет расширяющегося затвора шиберной задвижки, который состоит из двух седел с симметрично расположенными направляющими и шибера с симметрично расположенными опорными полуосями. В направляющих седел выполнены пазы, совпадающие по расположению с опорными полуосями шибера, при этом в полностью открытом и полностью закрытом положении затвора обеспечивается герметичность узла затвора за счет контакта уплотнительных поверхностей шибера и седла, при взаимном перемещение шибера и седел расположение пазов направляющих седла и опорных полуосей шибера образует зазор между уплотнительными поверхностями.
Расстояние между уплотнительными поверхностями при взаимном перемещении подбирается в зависимости от размера твердых частиц присутствующих в транспортируемой среде.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 - общий вид седла, на фиг. 2 - общий вид шибера и на фиг. 3 - шибер с седлом в сборе (второе седло условно не показано).
На Фиг. 1 изображено седло 1 с симметрично расположенными направляющими 2 и выполненными в них пазами.
На фиг. 2 изображен шибер 3 с опорными полуосями 4.
На фиг. 3 изображен шибер 3 и седло 1 в положении запорного органа «открыто». Количество пазов в направляющих седла, опорных полуосей в шибере и расстояний между отдельными элементами подбирается с учетом обеспечения равномерного распределения усилий и минимальных кутящих моментов на приводе задвижки.
Работает расширяющийся затвор шиберной задвижки следующим образом.
1
2
В крайних положениях затвора задвижки, в положениях «открыто» и «закрыто», седла и шибер полностью смыкаются между собой уплотнительными поверхностями и взаимодействия между направляющими седел и опорными полуосями шибера не происходит. При перемещении шибера (см. Фиг. 4) относительно седла в месте контакта направляющих седла и опорных полуосей шибера возникают силы F и F (общее количество возникающих сил зависит от количества пазов и опорных полуосей) отодвигают седло от шибера на расстояние s ,тем самым исключая контакт между уплотнительными поверхностями. В момент перемещения шибера все нагрузки воспринимают направляющие седел и опорные полуоси шибера, тем самым разгружая уплотнительные поверхности затвора и исключая возможность возникновения механических повреждений уплотнительных поверхностей.
На Фиг. 5 последовательно показаны положения седла и шибера при перемещении затвора из положения «открыто» в положение «закрыто». При открытии задвижки перемещение происходит в обратной последовательности. Второе седло условно не показано. Количество пазов в направляющих седла, опорных полуосей в шибере и расстояний между отдельными элементами подбирается с учетом обеспечения равномерного распределения усилий и минимальных кутящих моментов на приводе задвижки.
Таким образом, предлагаемый расширяющийся затвор шиберной задвижки компактен, технологичен в изготовлении, долговечен при эксплуатации, надежен, т.к. предохраняет уплотнительные поверхности узла затвора в условиях эксплуатации магистральных нефтепроводов.