ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩАЯ ЗАДВИЖКА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к запорно-регулирующей арматуре и может быть использована в нефтегазодобывающем и химическом производстве для регулирования расхода потока жидкости/газа и отсечения потока жидкости/газа в аварийных ситуациях.
Известен комбинированный запорно-регулирующий кран [SU 1596162, A1, МПК 5 F16K 5/10, опубл. 30.09.1990], содержащий корпус, в котором на приводной оси и опорной цапфе установлена шаровая запорная пробка с проходным отверстием и взаимодействующими с ней упругими уплотнительными кольцами, а внутри нее размещен регулирующий орган с приводным шпинделем. Пробка выполнена со сферической внутренней поверхностью. Регулирующий орган выполнен в виде шара с проходным отверстием, равным и соосным отверстию пробки, и установлен с зазором относительно сферической внутренней поверхности пробки.
Недостатком конструкции крана является базирование запорной шаровой пробки в его корпусе. Пробка устанавливается на две цапфы, одной из которых является шпиндель. Шпиндель жестко соединен с пробкой и одновременно служит для поворота пробки на 90°. При такой конструктивной схеме кран лишается свойств самозапираемости и обеспечения требуемой герметичности. Такой кран может быть использован преимущественно для сред с высоким давлением. При изменении рабочих условий наблюдается повышенный износ внутренних элементов. Конструкция крана металлоемка и требует высокой точности изготовления седла, регулирующего органа и запорной пробки.
Известен шаровой запорно-регулирующий кран [RU 2002100454 A, МПК 7 F16K 5/10, F16K 5/06 опубл. 20.08.2003], который содержит корпус с соосно расположенными входным и выходным каналами, в котором установлены два седла с сферическим запорным органом, имеющим проходное отверстие с каналами в корпусе. В канал сферического запорного органа соосно установлен в осях регулирующий плоский диск - заслонка имеющая возможность вращаться независимо от запорного органа.
Из-за высокой точности изготовления запирающего элемента ремонт на месте в случае его износа практически невозможен.
Наиболее близкой, принятой за прототип, является однодисковая трубопроводная задвижка [RU 2010105889 A, МПК 7 F16K 1/00 (2006.01), опубл. 27.08.2011], которая содержит затворный диск, корпус и две щеки. Затворный диск выполнен поворотным на поворотной оси и в виде осевого сегмента определенной толщины. Одна из щек или обе щеки выполнены подвижно и установлены в корпусе на двух параллельных и разнесенных по оси корпуса герметично связанных с корпусом и щеками плоских кольцевых дисках, допускающих сдвиг в осевом направлении с образованием зазора между затворным диском и щеками на величину, обеспечивающую свободное вдвижение-выдвижение затворного диска в межщековом промежутке при закрывании-открывании задвижки. Для сдвига щек установлены сдвиговые механизмы, опирающиеся с одной стороны на корпус, с другой на подвижную щеку. К затворному диску жестко присоединено шаровое кольцо, составляющее продолжение шарового сегмента по шаровой поверхности. Для случая с одной подвижной щекой затворный диск с поворотной осью связан через упругий элемент, обеспечивающий отход затворного диска от неподвижной щеки на величину свободного вдвижения-выдвижения его в межщековом промежутке.
Недостатком данной конструкции является выполнение затворного диска в виде осевого сегмента определенной толщины без фасок, что может вызвать повышенный износ как самого затворного диска, так и внутренней кольцевой поверхности, к которой он прижимается, что в дальнейшем может привести к его застреванию и отказу задвижки. Жестко присоединенное шаровое кольцо, составляющее продолжение шарового сегмента по шаровой поверхности, не сможет обеспечить достаточной надежности работы затворного диска и также может привести к застреванию затворного диска и отказу задвижки. Плоские кольцевые диски, не уплотняются, поэтому не обеспечивают достаточной герметичности в закрытом положении. Сдвиговые механизмы, опирающиеся с одной стороны на корпус, с другой на подвижную щеку оказывают дополнительные нагрузки на подвижную щеку и могут препятствовать ее свободному вдвижению-выдвижению. Для случая с одной подвижной щекой затворный диск с поворотной осью связан через упругий элемент, обеспечивающий отход затворного диска от неподвижной щеки на величину свободного вдвижения-выдвижения его в межщеговом промежутке, что может препятствовать ее свободному вдвижению-выдвижению.
Задачей полезной модели является обеспечение запорно-регулирующей функции.
Предложенная запорно-регулирующая задвижка, также как в прототипе, содержит корпус с соосно расположенными входным и выходным каналами, плоский поворотный диск, шибер.
Согласно полезной модели корпус выполнен с фланцами для соосного присоединения к патрубкам трубы и содержит верхнюю крышку и нижнюю крышку, которая выполнена с фланцем для соединения с фланцем корпуса, в котором установлен цельный шибер, направляющая пластина которого параллельна потоку регулируемой среды. Поверхность направляющей пластины, соприкасающаяся с верхней крышкой, переходит в шток, проходящий через отверстие в верхней крышке и соединенный с первым приводом. Противолежащие ребра противоположной поверхности направляющей пластины шибера переходят в перпендикулярные ей прямоугольные пластины, переходящие в диски, каждый из которых выполнен с внутренним выступом, соответствующим профилю цилиндра поршневого типа и радиусом большим внутреннего радиуса присоединительных патрубков трубы. Внутри корпуса на полуседле нижней крышки, на одной оси со штоком шибера, установлен монолитный регулирующий элемент, который выполнен в виде плоского поворотного диска центрического типа, верхняя часть которого переходит в цилиндр поршневого типа. Диаметр плоского поворотного диска равен диаметру присоединительных патрубков трубы. Плоский поворотный диск в своей нижней части переходит в шпиндель, проходящий через отверстие в нижней крышке и связанный со вторым приводом. Шток шибера и шпиндель плоского поворотного диска распложены соосно и разведены на 180°. Между верхней крышкой и штоком, между верхней крышкой и корпусом, между нижней крышкой и шпинделем, между фланцами корпуса и нижней крышкой, между цилиндром поршневого типа и дисками шибера установлены герметизирующие уплотнения
Наличие верхней и нижней крышки корпуса обеспечивает свободный доступ внутрь корпуса и при необходимости позволяет производить ремонт по месту установки запорно-регулирующей задвижки, увеличивая ее ремонтопригодность.
Соосное расположение штока шибера и шпинделя монолитного регулирующего элемента и их разведение на 180° обеспечивает снижение вероятности их застревания друг в друге, увеличивает надежность и простоту управления задвижкой.
Наличие плоского поворотного диска и шибера с двумя дисками, радиус которых больше радиуса присоединительных патрубков трубы, позволяет обеспечить высокую степень внутренней герметичности и минимизации внутренних утечек при закрытом положении отсекающих элементов. Это позволяет использовать предложенную запорно-регулирующую задвижку для процессов, требующих максимальной герметичности арматуры в закрытом положении.
Совмещение монолитного регулирующего элемента и отсекающего шибера позволило сократить занимаемое пространство в линейной части по сравнению с прототипом.
На фиг. 1 показана запорно-регулирующая задвижка в разрезе с открытым запорным шибером в положении, возможном для изменения расхода среды регулирующим элементом, где а) - по направлению потока среды, б) - перпендикулярно направлению потока среды.
На фиг. 2 показана запорно-регулирующая задвижка в разрезе по направлению потока среды в полностью закрытом положении.
Запорно-регулирующая задвижка (фиг. 1) содержит корпус 1 с фланцами 2 для соосного присоединения к патрубкам трубы, верхнюю крышку 3, нижнюю крышку 4, выполненную с фланцем 5 для соединения с фланцем 6 корпуса 1.
В корпусе 1 установлен цельный шибер, направляющая пластина 7 которого параллельна потоку регулируемой среды. Поверхность направляющей пластины 7, соприкасающаяся с верхней крышкой 3, переходит в шток 8, проходящий через отверстие в верхней крышке 3 корпуса 1. Шток 8 соединен с первым приводом. Противолежащие ребра противоположной поверхности направляющей пластины 7 шибера переходят в перпендикулярные ей прямоугольные пластины 9, переходящие в диски 10. Каждый диск 10 выполнен с внутренним выступом 11, соответствующим профилю цилиндра поршневого типа 12. Радиус дисков 10 больше радиуса присоединительных патрубков трубы.
Внутри корпуса 1 на полуседле 13 нижней крышки 4, на одной оси со штоком 8 шибера, установлен монолитный регулирующий элемент, который выполнен в виде плоского поворотного диска 14 центрического типа, верхняя часть которого переходит в цилиндр поршневого типа 12. Диаметр плоского поворотного диска 14 равен диаметру присоединительных патрубков трубы. Плоский поворотный диск 14 в своей нижней части переходит в шпиндель 15, проходящий через отверстие в нижней крышке 4. Шпиндель 15 связан со вторым приводом.
Шток 8 шибера и шпиндель 15 плоского поворотного диска 14 распложены соосно и разведены на 180°.
Уплотнения 16 установлены между верхней крышкой 3 и штоком 8, между верхней крышкой 3 и корпусом 1, между нижней крышкой 4 и шпинделем 15, между фланцами 2 корпуса 1и нижней крышкой 4, между цилиндром поршневого типа 12 и дисками 10 шибера.
Запорно-регулирующая задвижка монтируется на месте использования к присоединительным патрубкам трубы своими фланцами 2 корпуса 1. Шибер находится в крайнем верхнем положении внутри корпуса 1, когда направляющая пластина 7 посредством штока 8 поднимается первым приводом вверх до упора и находится в непосредственном контакте с верхней крышкой 3 (фиг. 1). Положение цилиндра поршневого типа 12 зафиксировано внутренними выступами 11 дисков 10. В этом положении запорно-регулирующая задвижка считается открытой на пропуск и регулирование потока среды. Плоский поворотный диск 14, установленный на полу седле 13, осуществляет уплотнительную функцию между шпинделем 15 и нижней крышкой 4, а также между фланцем 5 нижней крышки 4 и фланцем 6 корпуса 1. Плоский поворотный диск 14 осуществляет вращательное движение за счет вращения цилиндра поршневого типа 12 и шпинделя 15, приводимого в действие вторым приводом.
В закрытом состоянии (фиг. 2) плоский поворотный диск 14 находится в положении, перпендикулярном направлению потока среды, полностью перекрывая его движение. Диски 10 шибера находятся в крайней нижнем положении. Внутренние выступы 11 дисков 10 находятся в контакте с полуседлом 13, обеспечивая дополнительную герметичность отсекаемой среды.
Уплотнения 16 между верхней крышкой 3 и штоком 8, между верхней крышкой 3 и корпусом 1, между нижней крышкой 4 и шпинделем 15, между фланцами 2 корпуса 1и нижней крышкой 4, между цилиндром поршневого типа 12 и дисками 10 шибера обеспечивают герметичность внутренних элементов задвижки и минимизируют утечки во внешнюю среду.