ЗАПОРНЫЙ УЗЕЛ
STOP UNIT

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для герметичного перекрытия потоков рабочих сред в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности.
Известна конструкция задвижки шиберной, которая содержит корпус, полукорпус, шпиндель, шибер, седла с проходным отверстием и распорку ниже их проходного отверстия в виде болта с цилиндрической головкой и двумя лысками, установленного на дне полости корпуса (см. Задвижка шиберная ЗШ 65-210. Рекламный материал. ОАО «Торговый дом «Воткинский завод». Росссия, Удмуртская Республика, г.Воткинск, 2001).
Недостатки известной конструкции заключаются в наличии застойной зоны в области дна полости корпуса, увеличении коэффициента гидравлического сопротивления проточной части задвижки, что приводит к возможности повреждения потоком рабочей среды уплотнительных поверхностей шиберного затвора и нарушению герметичности его перекрытия.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шиберная задвижка с коротким шибером по RU 2229647 С2, кл. F16K 3/02, 27.05.2004, содержащая корпус, крышку, шпиндель и запорный орган - шибер, шибер расположен между седлами, выполненными в виде двух колец, установленных в расточках корпуса и зафиксированных распоркой ниже их проходного отверстия со стороны дна полости корпуса, седла подпружинены и устанавливаются по шиберу. Распорка состоит из основания, выполненного в виде кольца, и упора, выполненного в виде ступенчатого валика, при этом основание и упор зафиксированы относительно друг друга кольцом из упругого материала, например резины.
Недостаток известной конструкции шиберной задвижки с коротким шибером заключается в снижении герметичности шиберного затвора в положении «Закрыто» вследствие уменьшения распоркой площади уплотнительных поверхностей затвора в зоне защемления перекрываемого потока и отсутствия их защиты и в наличии застойной зоны со стороны дна полости корпуса задвижки.
Задачей изобретения является повышение надежности работы задвижки шиберной за счет детурбулизирующего действия конфигурации проходного отверстия запорного узла и защиты седел от действия абразивосодержащего потока в зоне его защемления.
Поставленная задача достигается тем, что в запорном узле, содержащем корпус, крышку, шпиндель и короткий шибер, расположенный между седлами, выполненными в виде двух колец, установленных в расточках корпуса и зафиксированных распоркой ниже их проходного отверстия со стороны дна полости корпуса, распорка со стороны проходного отверстия седел имеет впадину, причем величина радиуса впадины равна радиусу проходного отверстия седел, шибер со стороны дна полости корпуса имеет идентичный выступ, при этом распорка размещена в полости корпуса на двух пружинах растяжения, расположенных вдоль шибера, с возможностью совмещения впадины распорки с проходным отверстием седел, кроме того:
- глубина впадины распорки обеспечивает угол контакта распорки с седлами со стороны дна полости корпуса не менее 90°;
- распорка со стороны проходного отверстия седел в сечении вдоль его оси выполнена в виде клина с углом не более 10°, с противоположной стороны в виде острого клина (ножа), при этом имеет толщину не более толщины шибера и снабжена упором для фиксации совмещения ее впадины с проходным отверстием седел.
Сущность изобретения заключается в том, что клиновидная распорка образует гладкий сектор цилиндрического проходного отверстия и изолирует застойную зону дна полости корпуса, что улучшает гидравлическую характеристику проточной части запорного узла. При этом распорка защищает участки уплотнительных поверхностей седел в неблагоприятной зоне защемления потока и обеспечивает параллельность уплотнительных поверхностей седел независимо от изменения толщины шибера и седел вследствие их износа.
На фиг.1 показан запорный узел шиберной задвижки в положении «Открыто» (вид со стороны проходного отверстия седел), на фиг.2 - положение «Закрыто», на фиг.3 - разрез А-А фиг.1.
В корпусе 1 между подпружиненными седлами 2, 3 с проходным отверстием 4 расположен подвижный запирающий элемент в виде короткого шибера 5, связанного через Т-образный паз со шпинделем 6, проходящим сквозь крышку 7. Со стороны дна полости корпуса 1 между седлами 2, 3 размещена клиновидная распорка 8, подвешенная на двух пружинах 9, 10 растяжения вдоль шибера 5. Пружины 9, 10 зафиксированы одним концом в корпусе 1, а другим - в распорке 8. Распорка 8 со стороны проходного отверстия 4 седел 2, 3 имеет впадину 11 радиуса, равного радиусу проходного отверстия 4, и в сечении по оси проходного отверстия 4 в направлении рабочего хода шибера 5 со стороны проходного отверстия 4 имеет форму клина 12 с углом самоторможения (не более 10°), а со стороны дна полости корпуса 1 - форму острого клина 13 (ножа). При этом распорка 8 снабжена упором 14 для фиксации совмещения ее впадины 11 с проходным отверстием 4 седел 2, 3. Шибер 5 со стороны дна полости корпуса 1 имеет выступ 15, идентичный впадине 11 распорки 8.
Запорный узел шиберной задвижки работает следующим образом.
В положении «Открыто» шибер 5 располагается в крайнем верхнем положении так, чтобы радиус его выступа 15 касался окружности проходного отверстия 4 седел 2, 3. Распорка 8 под действием пружин растяжения 9, 10 занимает такое положение между седлами 2, 3, что впадина 11 распорки 8 в нижней части проходного отверстия 4 совпадает с его цилиндрической поверхностью и образует цилиндрический желоб. Самотормозящий угол этой части распорки 8 не позволяет подпружиненным седлам 2, 3 выдавить распорку 8 из контакта. Максимальная толщина этой части распорки 8 не превышает толщины неизношенного шибера 5. Такое положение распорки 8 при ее перемещении под действием пружин растяжения 9, 10 ограничено упором 14, который, упираясь в наружную цилиндрическую поверхность седла 3, фиксирует образование непрерывного цилиндрического желоба в нижней части проходного отверстия 4 седел 2, 3 и обеспечивает параллельность уплотнительных поверхностей седел 2, 3. По мере изнашивания шибера 5 и седел 2, 3 расстояние между седлами 2, 3 незначительно уменьшается и распорка 8 за счет своей клиновидности обеспечивает фактическое расстояние между седлами 2, 3 (фактическую толщину шибера 5) и сохраняет параллельность уплотнительных поверхностей седел 2, 3.
Шибер 5 в положении, близком к перекрытию проходного отверстия 4, защемляет перекрываемый поток рабочей среды, делая его при содержании механических примесей крайне агрессивным. Распорка 8 в этом положении защищает уплотнительные поверхности седел 2, 3 от абразивной эрозии ускоренным абразивосодержащим потоком перекрываемой рабочей среды. В момент перекрытия проходного отверстия 4 седел 2, 3 выступ 15 шибера 5 совмещается с впадиной 11 распорки 8 и последующим перемещением в крайнее нижнее положение, растягивая пружины растяжения 9, 10, выталкивает распорку 8 из контакта с уплотнительными поверхностями седел 2, 3. В этом положении обеспечивается герметичное перекрытие шиберного запорного узла. Ход шибера 5 из положения совмещения его выступа 15 с впадиной 11 распорки 8 до положения герметичного перекрытия запорного узла (до выхода распорки 8 из контакта с уплотнительными поверхностями седел 2, 3) незначительно (не более 40%) превышает аналогичный ход шибера с прямым торцем (без выступа) стандартной конструкции шиберной задвижки. Нижняя часть распорки 8 в виде острого клина (ножа) 13 обеспечивает перемещение распорки 8, выталкиваемой шибером 5 из контакта с уплотнительными поверхностями седел 2, 3 в сторону дна полости корпуса 1, даже при наличии там загустевших продуктов перекрываемой рабочей среды.
Повышению надежности заявляемого запорного узла способствуют факторы, реализованные в предлагаемом техническом решении:
- образуемый впадиной распорки сплошной цилиндрический желоб в нижней части проходного отверстия седел изолирует застойную зону в области дна корпуса задвижки и улучшает гидравлическую характеристику проточной части задвижки;
- клиновидная распорка в процессе длительной эксплуатации задвижки поддерживает параллельность уплотнительных поверхностей седел, что устраняет возможность заклинивания шибера;
- удаляемая в положении «Закрыто» распорка не занимает полезной площади уплотнительных поверхностей седел и тем самым повышает герметичность запорного узла;
- наличие острого клина (ножа) на части распорки со стороны дна полости корпуса задвижки обеспечивает ее беспрепятственное перемещение даже при наличии загустевших продуктов перекрываемой рабочей среды на дне полости корпуса.
Кроме того, угол охвата распоркой с впадиной не менее 90° сектора нижней части проходного отверстия седел обеспечивает максимальную защиту уплотнительных поверхностей седел в наиболее неблагоприятной зоне защемления потока перекрываемой рабочей среды в пределах минимального увеличения рабочего хода шибера.