ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА
GATE VALVES

Изобретение относится к нефтегазовой как добывающей, так и перерабатывающей промышленности, в частности к области арматуростроения, может быть использовано в качестве устьевой запорной арматуры нефтяных и газовых трубопроводов, емкостях и других средствах для герметичного перекрытия проходного сечения в составе оборудования химической, нефтяной промышленности.
Известна задвижка, содержащая корпус клапана, привод шпинделя, при этом привод шпинделя имеет на своем одном конце клин для блокирования трубы, шпиндель оснащен приводом от двигателя, в котором шпиндель соединен посредством муфты с валом с возможностью аксиального перемещения образом. (Заявка № US 2014306134. Опубл. 2014-10-16).
Известен запорный кран сферический, имеющий двусторонне расположенные водяные задвижки, уплотнительные элементы, которые через пружину имеют возможность воздействия на взвешенный твердый элемент, при этом уплотнительные элементы имеют трапециевидное сечение. (Патент № DE 1154988. Опубл. 1963-09-26).
Известен шибер, имеющий: корпус, шпиндель, один два выходных канала, выполненных в корпусе, концевые ограничители, упоры, гайки, концевой замок с параллельными гранями. (Патент № DE 1257505. Опубл. 1967-12-28).
Известен полукорпус шиберной задвижки и шиберная задвижка, в которой полукорпус состоит из патрубка с посадочным местом, внешнего и внутреннего фланцев, выполненных раздельными, патрубок снабжен кольцевыми буртиками, а внешний и внутренний фланцы ответными канавками и могут быть соединены с патрубком при помощи резьбового соединения, при этом шиберная задвижка содержит корпус, выполненный из двух раздельных полукорпусов с посадочными местами, в последних установлены седла с проходными каналами, распорное кольцо, между полукорпусами с возможностью поворота в своей плоскости размещен шибер с проходным отверстием. (Патент № 61828 RU. Опубл. 10.03.2007 г.).
Известна шиберная задвижка, содержащая корпус со сквозным каналом, крышку, шибер, механический привод. В корпусе задвижки выполнено углубление, в которое устанавливается легкосъемный уплотнительный элемент, состоящий из двух плоских симметричных деталей с закругленными краями. Установленные в корпусе детали уплотнителя образуют полость с возможностью герметичного движения в ней плоского шибера. В нижней части корпуса шиберной задвижки выполнена проточка. (Патент № 104989 RU. Опубл. 27.05.2011 г.).
Известна шиберная задвижка, которая содержит корпус с проходным каналом, присоединительные фланцы, крышку, механический привод шибера с индикатором положения и запорный узел. Запорный узел состоит из шибера и уплотнителя, при этом уплотнитель представляет собой цельнолитую деталь цилиндрической формы, состоит из двух армированных эластичных манжет с рабочими поверхностями, выполнен с вертикальным вырезом прямоугольной формы для захода шибера. Каждая из манжет имеет по одному вертикальному штырю. Механизм привода шибера выполнен без применения выдвигаемого шпинделя с индикатором положения шибера. (Патент № 88757 RU. Опубл. 20.11.2010 г.).
Известна задвижка шиберная, содержащая корпус с подводящим и отводящим присоединительными патрубками с фланцами, дисковый шибер на оси вращения с зубчатым венцом, привод шибера в виде штурвала, закрепленного на валу с шестерней, втулочные седла с торцевыми и радиальными уплотнениями. Зубчатый венец выполнен в виде сектора с коническими зубьями и установлен в радиальной расточке на торцевой поверхности дискового шибера. Шестерня выполнена конической и установлена в расточке корпуса на валу, установленном вдоль одной из торцевых поверхностей дискового шибера. Задвижка снабжена крышкой, установленной в боковой расточке корпуса и поджатой корончатой гайкой, с образованием между ними герметического контакта. Вал дополнительно снабжен фиксирующей втулкой, расположенной в расточке корпуса, ниже места установки конической шестерни. (Патент № 2467235 RU. Опубл. 20.11.2012 г.).
Известна термостойкая шиберная задвижка, содержащая корпус и шибер с проходными отверстиями, втулочные седла в гнездах корпуса, снабженные торцовыми и радиальными уплотнениями, шток, сальниковую набивку, крышку и маховик. При этом втулочные седла снабжены юбками с радиальными уплотнениями на их наружной поверхности, установленными с возможностью торцового контакта с корпусом и втулочным седлом, причем втулочные седла установлены в гнездах корпуса с образованием между ними и корпусом технологического зазора, размер которого принимается равным по величине термическому изменению поперечных размеров шибера и линейных размеров втулочных седел. В шибере выполнена расточка, в которой установлена втулка с возможностью образования зазора между штоком и шибером, кинематической связи с нижним концом штока, связанного с ней штифтом. (Патент № 2443926 RU. Опубл. 27.02.2012 г.).
Известна конструкция уплотнительного узла, который содержит чередующиеся слои из графита и металлических пружинок, при этом слои установлены один в другой и имеют внутренний и наружный диаметры, примерно соответствующие наружному и внутреннему диаметрам цилиндрических деталей. (Патент № 4160851 US. Опубл. 1979-07-10).
Однако использование графита в известном патенте не предназначено для смазки взаимодействующих резьбовых поверхностей деталей.
Известно сальниковое уплотнение, состоящее из установленных в расточке корпуса арматуры между опорным и нажимным элементами уплотнительных колец, выполненных из графитосодержащего анизотропного уплотнительного материала. (Патент № 4826181 US. Опубл. 1989-05-02).
Однако использование графита в известном патенте не предназначено для смазки взаимодействующих резьбовых поверхностей деталей.
Известен пожарный вентиль, в котором поджимаемое нажимной втулкой уплотнение шпинделя в крышке выполнено в виде сальникового пакета, состоящего из колец набивки, покрытых графитовой набивкой, при этом суммарная длина втулки и сальникового пакета, по отношению к длине отверстия под втулку, выполнены с обеспечением поджима сальникового пакета при износе в пределах 6-7 мм. (Патент № 111600 RU. Опубл. 20.12.2011 г.).
Однако использование графита в известном патенте не предназначено для смазки взаимодействующих резьбовых поверхностей деталей.
Известен способ герметизации резьбовых соединений труб нефтяного сортамента, который включает раздельное нанесение компонентов на резьбовые поверхности трубы и муфты и нанесение на наружную резьбовую поверхность трубы смазки, содержащей минеральное масло, бентонит и графит. (Заявка № 95109583 RU. Опубл. 10. 04.1997 г.).
Однако в известном способе использован сложный композиционный состав смазки, повышающий себестоимость изделий.
Известна шиберная задвижка, содержащая корпус с проходным отверстием, при этом в корпусе установлен шибер с приводом и уплотнительные седла, привод выведен из корпуса через его крышку, кроме того, задвижка снабжена втулками, которые вставлены с обоих торцов в проходное отверстие корпуса и поджимают седла к шиберу. (Патент № 2378547 RU. Опубл. 10.01.2010 г.).
Однако известная шиберная задвижка имеет сложности сборки изделия, затратную технологичность обработки корпуса и комплектующих элементов, низкую гидроплотность корпуса из-за дефектов литья и невозможность использования ультразвука для 100% контроля заготовки.
Известна шиберная задвижка с коротким шибером, содержащая корпус, крышку, шпиндель и запорный орган - шибер. Шибер расположен между седлами. Седла выполнены в виде двух колец. Кольца установлены в расточках корпуса и зафиксированы распоркой ниже их проходного отверстия со стороны дна полости корпуса. Седла подпружинены и устанавливаются по шиберу. Распорка состоит из основания и упора. Основание выполнено в виде кольца. Упор выполнен в виде ступенчатого валика. Основание и упор зафиксированы относительно друг друга кольцом из упругого материала, например резины. (Патент № 2229647 RU. Опубл. 27.05.2004 г.).
Однако известная шиберная задвижка имеет сложности при сборке изделия, затратную технологичность обработки корпуса и комплектующих элементов, возможные дефекты по прочности и плотности металла, связанные с литейными процессами, и невозможность использования ультразвука для 100% контроля заготовки.
Задачей настоящего изобретения является упрощение сборки изделия, повышение технологичности обработки корпуса и комплектующих элементов путем использования заготовок из проката; результатом является повышение прочности и плотности корпуса, отсутствие дефектов литья, возможность использования ультразвука для 100% контроля заготовок и визуализации перемещения штока.
Поставленная задача решается тем, что в шиберной задвижке, содержащей корпус, оснащенный проходными отверстиями, внутренней ступенчатой полостью, крепежными фланцами, расположенными противоположно друг другу, и выполненный симметричным по отношению к вертикальной и горизонтальной осям, седла, шибер, шток, установленные в корпусе, сальниковый узел, верхнюю крышку, маховик, корпус изготовлен из проката, в средней части корпуса, по наружной поверхности, выполнены взаимно перпендикулярные плоскости по отношению к вертикальной и горизонтальной осям, при этом две из них, расположенные противоположно друг другу, оснащены посадочными отверстиями, корпус оснащен нижней крышкой, закрепленной снизу, седла расположены между пружин тарельчатых и уплотнительных колец, кроме того, на штоке выполнены участки с трапецеидальной левой и правой резьбой, при этом на верхней крышке закреплен бугель, выполненный в виде втулки, оснащенной ступенчатой внутренней поверхностью и основанием, над основанием закреплена масленка, одна из ступеней внутренней поверхности указанного бугеля оснащена резьбой, а внутри бугеля снизу вверх расположены, соответственно, и размещены: сухарь, подшипник, вставка плавкая, гайка нажимная, оснащенная по наружной поверхности резьбой, а по внутренней поверхности проточкой с размещенным в ней уплотнительным кольцом, на торцевой поверхности, выполненной ступенчатой указанного бугеля со стороны маховика расположен и закреплен указатель положения штока, кроме того, в нижней и в верхней крышках выполнены сквозные отверстия, расположенные перпендикулярно вертикальной оси задвижки шиберной, в которых установлены с возможностью перемещения нагнетательные клапаны.
В варианте исполнения, для упрощения возможности регулирования и визуализации расположения штока, задвижка оснащена указателем положения штока, который содержит корпус, выполненный в виде втулки, в которой внутренняя поверхность выполнена ступенчатой, а на наружной поверхности выполнены проточки, крышку, выполненную в виде кольца, на внутренней поверхности которого выполнена проточка с расположенным в ней уплотнительным кольцом, гайку указателя, расположенную внутри корпуса указателя положения штока, кольцо уплотнительное, винты не менее трех штук, и болты не менее двух, для крепления крышки указателя положения штока.
Целесообразно для повышения герметичности и упрощения установки уплотнительных колец выполнять указанные уплотнительные кольца из резины.
Целесообразно, для повышения срока службы взаимодействующие резьбовые поверхности деталей смазывать графитовой смазкой.
Настоящее изобретение поясняют подробным описанием и схемами, на которых:
Фиг. 1 - иллюстрирует главный вид сборочного чертежа шиберной задвижки, согласно изобретению;
Фиг. 2 - иллюстрирует вид слева сборочного чертежа шиберной задвижки, то же, что и на фиг 1;
Фиг. 3 - показывает аксонометрию корпуса шиберной задвижки с разрезом 1/4 части, то же, что и на фиг 1, 2;
Фиг. 4 - иллюстрирует разрез шиберной задвижки плоскостью А-А, то же, что и на фиг. 2;
Фиг. 5 - иллюстрирует разрез шиберной задвижки плоскостью Б-Б, то же, что и на фиг. 2;
Фиг. 6 - характеризует вид В - главный вид сборочного чертежа указателя положения штока, в увеличенном масштабе, то же, что и на фиг. 1, согласно изобретению;
Фиг. 7 - характеризует вид Г - вида слева сборочного чертежа указателя положения штока, в увеличенном масштабе, то же, что и на фиг. 2.
Шиберная задвижка содержит корпус 1, оснащенный проходными отверстиями и внутренней ступенчатой полостью, крепежными фланцами, расположенными противоположно друг другу (Фиг. 1, 2, 3). Для изготовления корпуса 1 использован прокат. Корпус 1 выполнен симметричным по отношению к вертикальной и горизонтальной осям соответственно 2 и 2а. В средней части корпуса 1, по наружной поверхности, выполнены взаимно перпендикулярные пары плоскостей, соответственно 3, 4 и 5, 6. Две из указанных пары плоскостей 3 и 4 установочные, расположены противоположно друг другу, а именно: сверху и снизу оснащены посадочными отверстиями 7. Последние расположены равномерно по отношению друг к другу на плоскостях 3 и 4. На плоскости 4 корпуса 1 закреплена нижняя крышка 8. На плоскости 3 закреплена верхняя крышка 9. Нижняя крышка 8 выполнена в виде фигурного стакана. Верхняя крышка 9 выполнена в виде втулки, имеющей ступенчатые наружную и внутреннюю поверхности. Обе крышки, соответственно, 8 и 9 оснащены установочными горизонтальными плоскостями, на которых выполнены посадочные отверстия, соответствующие посадочным отверстиям 7. С помощью соответствующих пар посадочных отверстий 7, выполненных на установочных плоскостях 3 и 4, нижняя крышка 8 и верхняя дополнительная крышка 9, посредством резьбовых пар, каждая из которых состоит из гайки 10 и шпильки 11, закреплены на корпусе 1.
На одной из ступеней внутренней полости корпуса 1 (Фиг. 1, 2). расположенной в центральной части, указанного корпуса 1 установлены седла 12, в количестве двух штук. Каждое из седел 12 размещено в центральной ступени полости корпуса 1 с помощью кольца 13, выполненного из резины, и тарельчатой пружины 14. Шибер 15, контактирует со щитком 16. Ходовая гайка 17 закреплена в шибере 15 с возможностью взаимодействия со штоком 18. Шток 18 выполнен в виде ступенчатого вала. Нижняя ступень 19 штока 18 оснащена левосторонней трапецеидальной резьбой, которой оснащена ходовая гайка 17. Ступень 20 штока 18 оснащена левосторонней метрической резьбой.
При этом на внутренних ступенях верхней крышки 9 размещены, соответственно, сальниковый узел, выполненный из кольца опорного 22, манжеты 23, кольца нажимного 24, втулки сальниковой 25, гайки сальниковой 26. При этом на одной из торцевых поверхностей гайки сальниковой 26 выполнена посадочная проточка, в которой расположен подшипник 27.
Бугель 28 выполнен в виде втулки, оснащенной ступенчатой внутренней поверхностью и основанием (Фиг. 1, 5, 6). Над его основанием снаружи закреплена масленка 29. Одна из ступеней внутренней поверхности указанного бугеля 28 оснащена резьбой. Внутри бугеля 28 снизу вверх расположены, соответственно, и размещены: сухарь 30, подшипник 31, вставка плавкая 32, гайка нажимная 33. При этом верхняя внутренняя ступень бугля 28 оснащена резьбой, гайка нажимная 33 по наружной поверхности оснащена резьбой. По внутренней поверхности гайки нажимной 33 выполнена проточка для размещения в ней уплотнительного кольца 34. На торцевой поверхности, выполненной ступенчатой указанного бугеля 28 со стороны маховика 35 расположен и закреплен указатель 36 положения штока.
Указатель 36 положения штока содержит корпус 37, выполненный в виде втулки, в которой внутренняя поверхность выполнена ступенчатой, а на наружной поверхности выполнены проточки 38, 39, крышку 40, выполненную в виде кольца (Фиг. 1, 2, 4, 6, 7). На внутренней поверхности указанной крышки 40 выполнена проточка 41 с расположенным в ней уплотнительным кольцом. Гайка 42 указателя положения штока расположена внутри корпуса 37. Корпус 37 оснащен поперечными отверстиями, в которых расположены винты 43, не менее трех штук. При этом крышка корпус 37 указателя положения штока закреплена болтами 44, не менее двух.
Маховик 35 закреплен на штоке 18 посредством шайбы 45 и гайки 46.
Перпендикулярно вертикальной оси 2, в соответствующем сквозном отверстии, выполненном в нижней крышке 8, установлен с возможностью перемещения нагнетательный клапан 47. В верхней крышке 9, в сквозном отверстии, выполненном перпендикулярно вертикальной оси 2, установлен с возможностью перемещения нагнетательный клапан 48. В бугеле 28 в поперечном отверстии размещен стопорный винт 49, который предназначен для фиксации положения гайки нажимной 33.
Уплотнительные кольца 34, 41 и иные выполнены из резины.
Кроме того резьбовые поверхности деталей смазаны графитовой смазкой.
Шиберная задвижка работает следующим образом.
Корпус 1 изготовили посредством проката, его выполнили симметричным по отношению к вертикальной оси 2 и горизонтальной оси 2а (Фиг. 3). Кроме того, в центральной части по наружной поверхности корпуса 1 выполнили пары плоскостей параллельных между собой, соответственно: 3 и 4, 5 и 6. Плоскости 3 и 4 оснастили посадочными отверстиями 7, которые расположили равномерно по диаметру относительно друг друга. Внутри корпуса 1 выполнили ступенчатую полость. На торцах корпуса 1 выполнили присоединительные концевые фланцы, с помощью которых корпус 1 будет присоединен к трубопроводу.
Полную сборку шиберной задвижки произвели в следующей последовательности.
Внутри корпуса 1 расположили два седла 12 (Фиг. 1, 2). Каждое из последних установили в полости корпуса 1 посредством резинового кольца 13 и тарельчатой пружины 14. Снизу закрыли внутреннюю полость корпуса 1 нижней крышкой 8. Нижнюю крышку 8 для этого выполнили в виде фигурного стакана, имеющего внутреннюю полость. Нижнюю крышку 8 закрепили на плоскости 4 с помощью резьбовых пар, состоящих из гайки 10 и шпильки 11, установили в корпус 1 шибер 15, который закрепили опосредовано через гайку ходовую 17 с возможностью перемещения, со штоком 18. Кроме того, между шибером 15 и стенкой корпуса 1 расположили щиток 16. Шток 18 для этого выполнили в виде ступенчатого вала, нижняя ступень 19 которого оснащена левосторонней трапецеидальной резьбой, контактирующей с ходовой гайкой 17. Ступень 20 штока 18 оснащена левосторонней метрической резьбой.
В нижней крышке 8 и верхней крышке 9 установили нагнетательные клапаны, соответственно 47 и 48. Затем в одной из ступеней внутренней полости верхней крышки 9 разместили, соответственно, сальниковый узел. Последний выполнили из кольца опорного 22, манжеты 23, кольца нажимного 24, втулки сальниковой 25, гайки сальниковой 26. На одной из торцевых поверхностей гайки сальниковой 26 в посадочной проточке расположили подшипник 27.
Бугель 28, выполненный в виде втулки, оснащенной ступенчатой внутренней поверхностью и основанием, закрепили на торцевой поверхности верхней крышки 9 (Фиг. 1, 2, 6, 7). Над его основанием снаружи закрепили масленку 29. Во внутренней полости бугеля 28 разместили сухарь 30 под подшипник 31. Над указанным подшипником 30 установили вставку плавкую 32. Затем, используя резьбовую поверхность внутренней ступени бугеля 28, разместили в нем гайку нажимную 33 и закрепили ее потайными винтами. При этом в проточке нажимной гайки, по внутренней ее поверхности, расположили уплотнительное кольцо 34, которое контактирует с одной из ступеней штока 18.
На торцевой поверхности, выполненной ступенчатой указанного бугеля 28 со стороны маховика 35 расположили и закрепили указатель 36 положения штока, посредством ступенчатых торцевых поверхностей (Фиг. 1, 2, 4, 5, 6, 7). Указатель 36 положения штока скомпоновали из корпуса 37, внутри которого расположили с возможностью перемещения гайку 42 указателя положения штока. В отверстиях гайки 42 выполненных по наружной поверхности и оснащенных метрической резьбой, расположили с возможностью перемещения винты 43 не менее трех. Ось винтов 43 первоначально совместили с проточкой 39, которой оснастили наружную поверхность корпуса 37 указателя 36 положения штока и характеризующей положение задвижки шиберной - «закрыто». При перемещении гайки 42 оси винтов 43 совмещают с проточкой 38 характеризующей положение задвижки шиберной - открыто. Корпус 37 указателя 36 положения штока сверху закрыли крышкой 40, внутреннюю поверхность которой уплотнили кольцом из резины, которое разместили в проточке 41. Крышку 40 закрепили с гайкой нажимной 33 посредством болтов 44 не менее трех. На свободном конце штока 18 закрепили маховик 35. Для этого использовали шайбу 45 и гайку 46. Резьбовые поверхности деталей, предварительно до соединения, смазали графитовой смазкой. Возможно использовать резьбовые поверхности деталей, не смазывая их графитовой смазкой.
Перпендикулярно вертикальной оси 2, в соответствующем сквозном отверстии, выполненном в нижней крышке 8, установили с возможностью перемещения нагнетательный клапан 47. В верхней крышке 9, в сквозном отверстии, выполненном перпендикулярно вертикальной оси 2, установили с возможностью перемещения нагнетательный клапан 48.
Произвели настройку указателя 36 положения штока и проверку хода шибера 15 (фиг. 2). При закрытой задвижке шибер 15 установили в нижнее положение. Гайку 42 указателя положения штока закрутили вниз до совмещения центра отверстия гайки 42. Установили корпус 37, соорентировав проточки 39 и 38 относительно лицевой поверхности задвижки. Винта 43 завернули с двух сторон. Установили крышку 40 и закрепили ее болтами 44. Затем открыли задвижку до упора и повернули маховик 35 в обратную сторону на четверть оборота. Проверили полнопроходность, которая обеспечивается за счет подрезки нижнего торца крышки 40.
Скомпонованную и проверенную шиберную задвижку закрепили посредством фланцевых поверхностей, на трубопроводе.
Шиберная задвижка работает следующим образом.
Вращая маховик, 35 вращательный момент передали на шток 18, который установлен в бугеле 28 между подшипников 27 и 31 посредством двух сухарей 30. Такое соединение не позволяет штоку 18 перемещаться вдоль оси 2. При вращении штока 18 происходит перемещение вдоль оси 2 ходовой гайки 17. Указанная ходовая гайка 17 в свою очередь переместила шибер 15. Одновременно с этим произошло и перемещение вдоль оси 2 гайки 42 указателя 36 положения штока 18 и, соответственно, указывает на положение шибера 15.
Перекрытие проходного канала осуществляли вращая маховик 35 по часовой стрелке до упора шибера 15 в нижнюю крышку 8. При этом винты 43, установленные в гайке 42 указателя положения штока, расположились на уровне с проточкой 39, соответствующей положению шиберной задвижки - «Закрыто». Открытие шиберной задвижки осуществили поворотом маховика 35 против часовой стрелки до упора гайки 42 указателя 36 положения штока 18 в крышку 40 указанного указателя. При этом винты 43, установленные в гайку 42, расположились на уровне с проточкой 38, соответствующей положению шиберной задвижки - «Открыто». Таким образом, осуществляли контроль положения шибера 15, а именно по положению винтов 43 гайки 42 относительно проточек 38 и 39, которые расположены на корпусе 37 указателя 36 положения штока.
Предлагаемая шиберная задвижка позволяет упростить ее сборку, за счет использования проката повысить технологичность обработки корпуса и комплектующих элементов.
Кроме того, предлагаемая шиберная задвижка имеет повышенную гидроплотность корпуса благодаря отсутствию дефектов его литья.
Для обследования и контроля предлагаемой шиберной задвижки возможно использовать ультразвук.
Предлагаемая шиберная задвижка позволяет визуализировать перемещение штока.