Задвижка трубопроводной арматуры высокого давления

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, в частности к задвижкам трубопроводной арматуры, и предназначена для использования в трубопроводах высокого давления для различных рабочих сред нефтедобывающей и газоперерабатывающей промышленностях.
Известна монография автора Д.В.Гуревича, в которой представлен общий теоретический обзор конструкций и приводов трубопроводной арматуры, материалов, используемых в арматуростроении, выполнение элементов для компоновки конструкций задвижек, кроме того исследуется общий подход в вопросах проектирования и конструирования основных узлов и деталей трубопроводной арматуры (Д.Ф. Гуревич «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры», Изд. 5-е. - М.: Издательство ЛКИ. - 2008. - 480 с.).
Известна задвижка, содержащая корпус, имеющий полую Т-образную конфигурацию, фланцы на противоположных коаксиальных трубчатых концах, верхнюю крышку с центральной вертикальной частью, уплотнения, болтовые элементы для соединения (Патент US №5878994. Опубл. 03.09.1999 г.).
Известен запорный фитинг, содержащий установочный корпус, который образует проточный канал и камеру скольжения; блокирующий элемент, снабжен эластомерной облицовкой; уплотнительное и/или установочное устройство внутри удлинителя горловины корпуса, ограничивающее камеру скольжения и соединенное с возможностью вращения с резьбовым зацеплением со шпинделем гайки, которая соединена с блокирующим элементом. Блокирующий элемент состоит из нескольких частей, и по меньшей мере один внешний размер основного корпуса немного меньше номинальной ширины проточного канала. Уплотнительные элементы выступают за внешний размер, расположены на противоположных опорных поверхностях основного корпуса (Патент № ЕР 1516138. Опубл. 25.01.2006).
Задвижка клиновая, содержащая корпус, в котором размещены седла и запорный орган и выполнены направляющие для запорного органа в виде выступов с фигурным профилем сечения, причем запорный орган выполнен с кольцевыми пазами под наплавку износостойкого слоя и продольными пазами для взаимодействия с направляющими выступами корпуса, при этом запорный орган связан с приводом, продольные пазы запорного органа выполнены фигурными с боковыми поверхностями криволинейного профиля, расположенными эквидистантно боковым поверхностям верхней части направляющих выступов кованого корпуса, при этом кольцевые пазы под наплавку износостойкого слоя выполнены путем механической обработки относительно продольных фигурных пазов, причем толщина стенок между дном кольцевых пазов и боковыми поверхностями продольных фигурных пазов увеличивается по глубине продольных фигурных пазов (Патент №2243436 RU. Опубл. 27.12.2004 г.).
Затворный узел клиновой задвижки, содержащий клин, уплотнительные поля которого взаимодействуют с ответными полями седел, самоустанавливающихся относительно корпуса посредством деформирующихся элементов затворного узла, отличающийся тем, что деформирующим элементом являются прокладки, установленные между седлами и корпусом (Патент №2362932 RU. Опубл. 27.07.2009).
Известен затвор задвижки клиновой, содержащий корпус, цельный клин и седла с уплотнительными поверхностями. Седла опираются на бурт корпуса и загерметизированы относительно корпуса. Опирающаяся на бурт корпуса поверхность седла выполнена либо конической, либо сферической. При этом центр сферы расположен внутри затвора. Взаимодействующая с соответствующей поверхностью седла поверхность бурта корпуса расположена под углом 90-25° или выполнена в виде фаски. Способ сборки упомянутого затвора включает установку седел в корпусе с последующим их закреплением и герметизацией методом сварки. Перед закреплением седел в корпусе сначала осуществляется установка клина между седлами. Затем производится самоустановка седел и клина относительно корпуса. В результате снижается металлоемкость затвора и упрощается технология его сборки (Патент №2151938RU. Опубл. 27.06.2000 г.).
Однако в известном затворе использован метод сварки, а не вальцовки, для герметизации седел в корпусе при их установке.
Известна клиновая задвижка с самоустанавливающимися седлами, содержащая корпус, крышку, шпиндель, управляющий жестким клином, взаимодействующим с самоустанавливающимися свободно в расточках корпуса и уплотняемыми относительно последнего кольцами из упруго-деформирующегося материала цилиндрическими ступенчатыми седлами, в которой цилиндрическая ступень меньшего диаметра седла разделена продольными прорезями на лепестки, на наружных поверхностях которых выполнены бурт или канавки с профилем, приближенным к профилю канавки или бурта в расточках корпуса (Патент №2382923 RU. Опубл. 10.01.2010 г.).
Известен узел затвора клиновой задвижки, содержащий клин, уплотнительные поля которого взаимодействуют с ответными полями самоустанавливающихся и закрепляемых в корпусе седел, в котором в корпусе коаксиально проходному каналу выполнены расточки, торцевая поверхность которых либо прямая, либо с обратным конусом контактирует с ответной поверхностью либо конической, либо прямой торцов седел, помещаемых в расточке корпуса, причем между упомянутыми торцевыми поверхностями помещена прокладка из упругодеформируемого материала, например полиуретана (Патент №2382923 RU. Опубл. 27.02.2010 г.).
Задвижка для высоких давлений среды, содержащая корпус с приварными магистральными фланцами и крышку, запорный орган, связанный с приводом, в которой центральный фланец кованого корпуса снабжен выемками, выполненными в одной плоскости с торцевыми поверхностями корпуса, и максимально приближен к оси магистрального прохода задвижки, а кованая крышка выполнена куполообразной формы, при этом внутренняя полость крышки копирует форму сечения запорного органа, а фланец крышки удален от центрального фланца корпуса на величину, обеспечивающую размещение крепежных деталей крышки без увеличения габаритов ее фланца в диаметральном направлении (Патент №2211391 RU. Опубл. 27.08.2003).
Однако известная задвижка имеет высокую себестоимость за счет использования цельной, выполненной из стали, за одно целое со стойкой громоздкой конструкции крышки, простой установки седел в корпусе без вальцовки, что снижает герметичность, может вызвать заклинивание рабочего органа и снизить его эффективность.
Задачей настоящей полезной модели является расширения арсенала трубопроводной арматуры используемой при высоком давлении.
Технический результат проявляется в повышении надежности задвижки в процессе эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что в задвижке трубопроводной арматуры высокого давления, содержащей корпус, соединенный сварочным швом с магистральными фланцами, при этом корпус оснащен коаксиально расположенными проходными отверстиями и центральным вертикальным отверстием, в котором расположен один из концов штока, с закрепленным на нем клином, имеющим возможность контакта с седлами, исполнительный механизм, включающий крышку, соединенную с корпусом и расположенным в ней бугельным узлом и орган управления, в проходных отверстиях корпуса, с обеих сторон от центрального отверстия, выполнен ряд расточек различного диаметра, одна из них выполнена конусной, посредством которой в корпусе завальцованы седла, при этом крышка выполнена раздельно со сварочной стойкой изготовленной из металла, на одном конце которой приварена крепежная втулка, оснащенная сквозными отверстиями, одно из которых оснащено резьбой, а на втором конце приварена установочная втулка, оснащенная сквозным центральным отверстием и крепежными отверстиями, при этом отверстия оснащены резьбой, кроме того, с помощью крепежной втулки сварочная стойка соединена с органом управления.
Для увеличения строительной длины задвижки, целесообразно к магистральным фланцам посредством кольцевых прокладок закрепить ответные фланцы.
Настоящую полезную модель поясняют подробным описанием, схемами, на которых:
фиг. 1 - показывает сборочный чертеж задвижка трубопроводной арматуры высокого давления, с разрезом вертикальной плоскостью, согласно полезной модели;
фиг. 2 - главный вид корпуса в разрезе, то же что и на фиг. 1;
фиг. 3 - вид А в масштабе 2:1 ряда расточек различного диаметра внутренней поверхности корпуса с одной конусной поверхностью под расточку;
фиг. 4 - корпус в аксонометрии, то же что и на фиг. 1;
фиг. 5 - главный вид сварочной втулки с разрезом вертикальной плоскостью, то же что и на фиг. 1;
фиг. 6 - фото скомпонованной задвижки в аксонометрии;
фиг. 7 - фото сборки сварочной втулки;
фиг. 8 - компоновочная сборка с ответными фланцами.
Задвижка трубопроводной арматуры высокого давления (далее задвижка) содержит корпус 1 (Фиг. 1). Корпус 1 соединен сварочным швом с магистральными фланцами, соответственно 2 и 3. Корпус 1 оснащен коаксиально расположенными проходными отверстиями 4, 5 и центральным вертикальным отверстием 6. В последнем расположен один из концов штока 7. На конце штока 7 закреплен клин 8, имеющий возможность контакта с седлами 9 и 10. Исполнительный механизм 11 выполнен из крышки 12, закрепленной на корпусе 1 посредством пар соединительных элементов шпилька - гайка. В крышке 12 расположен бугельный узел 13, который выполнен из сальниковых уплотнителей и прижимной втулки. Крышка 12 выполнена раздельно с исполнительным механизмом 11.
В проходных отверстиях 4 и 5 корпуса 1, с обеих сторон от центрального отверстия 6, выполнен ряд расточек различного диаметра (Фиг. 2, 3, 4). Ближе к торцам корпуса 1, в каждом из проходных отверстий 4, 5, выполнены соответственно цилиндрические расточки 14, и затем конусные расточки 15. Благодаря соединению седел 9, 10 методом развальцовки получают герметичное соединение с сохранением механических свойств, повышая надежность задвижки в процессе эксплуатации, предотвращая заклинивание рабочего органа.
Посредством конусных расточек 15 в корпус 1 завальцованы седла 9 и 10 (Фиг. 1).
Исполнительный механизм выполнен из сварочной стойки 16 исполненной из металла, а именно из части стальной трубы (Фиг. 5). На одном конце сварочной стойки 16 приварена крепежная втулка 17, оснащенная сквозным центральным отверстием и крепежными отверстиями. При этом сквозное центральное отверстие крепежной втулки 17 оснащено резьбой. На втором конце сварочной стойки 16 приварена установочная втулка 18, оснащенная ступенчатыми сквозными отверстиями, при этом одно из них оснащено резьбой. Такое раздельное выполнение крышки 12 и сварочной стойки 16, с закрепленными на ее концах посредством сварки крепежной втулки 17 и установочной втулки 18, повышают надежность задвижки в процессе эксплуатации, сокращает затраты на механическую обработку сварочной стойки 16 и соответственно себестоимость задвижки в целом. Повышение надежности осуществляется благодаря предупреждению перекоса, за счет целостности сварочной втулки 16, с крепежной втулкой 17 и установочной втулкой 18 и, как следствие, предупреждению заклинивания штока 7 в процессе использования задвижки.
С помощью установочной втулки 18 сварочная стойка 16 опосредовано соединена с органом управления (Фиг. 1, 6). Кроме того, между каждым из седел 9, 10 и корпусом 1 расположена прокладка 19 из упругого материала.
При необходимости, к магистральным фланцам 2 и 3, посредством соединительных элементов (шпилька-гайка) и прокладок овального сечения 20, закреплены ответные фланцы, соответственно 21 и 22.
Предварительно изготавливают из стали, используя метод литья, или метод горячей штамповки, корпус 1, крышку 12, магистральные фланцы 4, 5, ответные фланцы 21, 22 задвижки трубопроводной арматуры высокого давления, которые затем подвергают механической обработки для доведения до необходимых размеров и частоты поверхности.
При этом в проходных отверстиях 4, 5 растачивают ряд расточек различного диаметра. Соединение расточки 14 с предыдущими расточками меньшего диаметра выполняют радиусом 1 мм, а конусные расточки 15, по отношению к проходным отверстиям 4, 5 выполняют под углом 20° и соединяют с расточкой 14 радиусом 10 мм. В проходных отверстиях 4, 5 корпуса 1 размещают прокладки 19 из упругого материала, затем устанавливают седла 9, 10. После чего, используя метод вальцовки, закрепляют седла 9 и 10 в посадочных отверстиях корпус 1. Соединяют с корпусом 1 методом сварки магистральные фланцы 2 и 3, совмещая центральные оси проходных отверстий 4 и 5 с осями отверстий магистральных фланцев 2 и 3. После чего размещают в центральном вертикальном отверстии 6 корпуса 1 шток 7 концом, на котором устанавливают клин 8, до контакта с седлами 9 и 10. На втором конце штока 7 размещают крышку 12 и фиксируют ее к корпусу 1. Устанавливают в крышке 1 бугельный узел 13, включающий сальниковое уплотнение и прижимную втулку. Размещают на штоке 7 сварочную втулку 16, последнюю закрепляют с помощью крепежной втулки 17 с крышкой 12. Посредством установочной втулки 18 опосредовано соединяют шток 7 с органом управления, который выполняют в виде маховика.
При необходимости присоединяют к магистральным фланцам 2 и 3 соответственно ответные фланцы 21 и 22, используя овальные прокладки 20, которые располагают в соответствующих проточках, выполненных на торцах магистральных и ответных фланцев. Ответными фланцами 21 и 22 и дополнительным крепежом задвижка комплектуется по требованию заказчика. Ответные фланцы 21 и 22 служат для присоединения задвижки к магистральному трубопроводу.
В части соединений элементов конструкции используют соединительные пары в виде шпилька-гайка или в виде болт-гайка. Использование сварки при соединении магистральных фланцев 2, 3 с корпусом 1, а так же соединение сварочной стойки 16 с крепежной втулкой 17 и установочной втулкой 18 позволяет избегать механической обработки соединений, что так же снижает себестоимость задвижки в целом и уменьшает трудоемкость ее сборки. Кроме того, описанное выше соединение сварочной стойки 16 с крепежной втулкой 17 и установочной втулкой 18 позволяет повысить надежность задвижки в процессе эксплуатации и предупредить заклинивание штока 7 с установленным на его конце клином 8.
2
Скомпонованная задвижка готова к использованию для перекачки: воды, жидких и газообразных нефтепродуктов, водогазонефтяных смесей, нефтяного, попутного и природного газа. Задвижка имеет диаметр Ду 50 и используется в исполнении при классах прочности по рабочему давлению: PN (Ру) 250, 160, и 100 кгс/см.
Предложенная задвижка расширяет арсенал трубопроводной арматуры используемой при высоком давлении.
Кроме того, позволяет снизить себестоимость конструкции с сохранением ее надежности, прочности и эффективности в процессе использования.
Предложенная задвижка повышает эффективность рабочего органа, предупреждая возможность его заклинивания.