Задвижка
GATE VALVE

Изобретение относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запирающего устройства на трубопроводах, транспортирующих нефть или техническую воду, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин при промышленной добыче нефти.
Известна шиберная задвижка по патенту RU 170355, содержащая корпус, состоящий из двух соединенных между собой полукорпусов. Каждый полукорпус состоит из патрубка с внешним и с внутренним фланцами, патрубок соединен с внутренним фланцем при помощи резьбового соединения, на обращенных друг к другу поверхностях внутренних фланцев, выполнены выточки, образующие с патрубками полость, в которой, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер и зубчатый венец, взаимодействующий с приводным валом. В выточке патрубка установлено седло, контактирующее с шибером через подшипник скольжения.
Известна задвижка по патенту RU 65599, выбранная в качестве прототипа, содержащая корпус, состоящий из двух соединенных между собой полукорпусов, между которыми закреплено промежуточное кольцо, в полости которого с возможностью поворота в своей плоскости размещены дисковый шибер с вырезом и зубчатый венец, выполненный в виде сектора кольца с внутренним зацеплением и взаимодействующий с приводным валом. В канавках, выполненных в шибере установлены элементы скольжения, охватывающие рабочую зону взаимодействия шибера с потоком. Взаимодействие шибера с полукорпусами задвижки происходит по поверхностям элементов скольжения, тем самым исключается контакт шибера и полукорпусов и, как следствие, не происходит повреждения трущихся частей. Ее недостатком является сложность изготовления канавок в шибере, охватывающих рабочую зону, сложность изготовления и установки в канавки элементов скольжения такой формы. Кроме того, такая конструкция приводит к повышенному расходу фоторопласта высокого качества.
Техническим задачей изобретения является упрощение изготовления задвижки.
Технический результат достигается в задвижке, содержащей корпус, состоящий из двух полукорпусов, между которыми, с возможностью поворота в своей плоскости, размещен шибер с проходным отверстием, с вырезом и с зубчатым венцом, взаимодействующим с приводным валом, в полукорпусах расположены отдельные элементы скольжения (далее, используется также термин «элементы скольжения»), контактирующие с шибером по всей наружной плоскости всех элементов скольжения в крайних его положениях и контактирующие с шибером при его повороте. Элементы скольжения располагаются на двух полукорпусах зеркально. В полукорпусах расположено по три элемента скольжения, выполненных в виде плоских пластин, например, в виде дисков. Элементы скольжения выполнены из фторопласта. Зубчатый венец выполнен в виде сектора кольца с внутренним зацеплением. Каждый полукорпус состоит из патрубка с внешним и с внутренним фланцами, на обращенных друг к другу поверхностях внутренних фланцев, выполнены выточки, образующие при соединении полукорпусов полость в которой размещены шибер и зубчатый венец. Внутренние фланцы полукорпусов могут быть соединены шпильками или накидной гайкой.
Задвижка показана на рисунках:
фиг. 1 - задвижка в сборе;
фиг. 2 - шибер в положении «открыто» с элементами скольжения, выполненных в виде дисков;
фиг. 3 - шибер в положении «закрыто»;
фиг. 4-5 варианты выполнения отдельных элементов скольжения.
Задвижка содержит корпус, состоящий из двух полукорпусов 1, между которыми, с возможностью поворота в своей плоскости, размещен шибер 2 с проходным отверстием 3, с сегментным вырезом 4, и с зубчатым венцом 5, взаимодействующим с шестерней 7 приводного вала 6. Полукорпусы могут быть соединены шпильками (на фиг. 2, 3 показаны отверстия 13 на внутреннем фланце полукорпуса 1 под шпильки) или накидной гайкой (не показано).
В полукорпусах 1 выполнены проходные отверстия 9 с седлами 10, вблизи которых расположены отдельные элементы скольжения 8 (в каждом полукорпусе 1 имеется несколько отдельных друг от друга элементов скольжения 8), выполненные в виде плоских пластин различной формы (варианты формы показаны на фиг. 2-5). Для этого, в полукорпусах 1 выполнены канавки (углубления), повторяющие форму отдельных элементов скольжения 8 и имеющие глубину меньшую, чем толщина каждого из отдельных элементов скольжения 8. Таким образом, при установке каждого элемента скольжения 8 в канавку, часть его выступает над плоскостью полукорпуса 1, обращенной к шиберу 2. Выступающая наружная плоскость элемента скольжения 8 контактирует с шибером 2 при его повороте, выполняя функцию подшипника скольжения, снижая силу трения и предотвращая контакт между металлическими полукорпусом 1 и шибером 2.
Элементы скольжения 8 располагаются на двух полукорпусах 1 зеркально, что обеспечивает им равномерную нагрузку. Элементы скольжения 8 выполнены из фторопласта, капролона или иного материала, характеризующегося низким коэффициентом трения скольжения по металлу, в виде плоских пластин, например, в виде дисков (фиг. 2, 3). Форма диска является наиболее простой и технологичной в изготовлении, из-за простоты изготовления круглых посадочных канавок в полукорпусах 1 и простоты запрессовки в круглое углубление дискового элемента скольжения 8. Возможны и другие формы элементов скольжения 8, показанные на фиг. 4, 5 (треугольной формы, в виде сектора кольца, соосного с проходным отверстием 9 в полукорпусе 1), которые хотя и отличаются несколько более сложным изготовлением, но могут быть предпочтительными в случаях, когда необходимо увеличить протяженность элемента скольжения 8 в одном направлении, не увеличивая расстояние от самой удаленной точки элемента скольжения 8 до проходного отверстия 9, чтобы не увеличились габариты полукорпуса 1.
В полукорпусах 1 расположено не менее, чем по три отдельных элемента скольжения 8, поскольку такое число отдельных, (островковых, локальных, точечных, то есть не протяженных вдоль всего пути движения шибера 2 по полукорпусу 1) элементов скольжения 8 задает плоскость, в которой движется шибер 2.
Элементы скольжения 8 описанных выше формы, размера, расположения относительно проходных отверстий 9 в полукорпусе 1 обеспечивают одновременно надежную работу задвижки, без деформации металлических частей или задиров элементов скольжения 8 проходными отверстиями 3 или краями шибера 2, поскольку выполняются следущие условия: обеспечен контакт с шибером 2 по всей наружной плоскости одновременно всех элементов скольжения 8 в крайних положениях шибера 2 (крайние положения «открыто», «закрыто» показаны на фиг. 2, 3) и обеспечен полный или частичный контакт элементов скольжения 8 с шибером 2 при любом повороте шибера 2 между крайними положениями, то есть, в любом промежуточном положении. Необходимо отметить, что расположение описанных выше элементов скольжения 8 в канавках в шибере 2 невозможно, поскольку это приводит при движении шибера 2 к деформации, задирам элементов скольжения 8 на седлах 10, на краях проходного отверстия 9 в полукорпусе 1.
Зубчатый венец 5 выполнен в виде сектора кольца с внутренним зацеплением, установленного к шиберу 1 с зазором, обеспечивающим необходимый люфт, для зацепления с шестерней 7 приводного вала 6 без ее повреждения и обеспечивающий возможность его замены при сборке. Использование внутреннего зацепления снижает усилие на приводном вале 6 из-за увеличения рычага, действующего на шибер 1.
Каждый полукорпус 1 состоит из патрубка с внешним и с внутренним фланцами 11, 12, на обращенных друг к другу поверхностях внутренних фланцев 12, выполнены выточки, образующие при соединении полукорпусов 1 полость в которой размещены шибер 2 и зубчатый венец 5 (фиг. 1). Кроме того, между полукорпусами 1 может быть установлено распорное кольцо (не показано), в этом случае, шибер 2 с зубчатым венцом 5 устанавливаются в полости, образованной внутренними фланцами полукорпусов 1 и распорным кольцом.
Задвижка работает следующим образом.
При вращении шестерни 7 приводного вала 6 зубчатый венец 5 движется в пределах зазора, затем происходит взаимодействие зубчатого венца 5 с краем шибера 2. Дальнейшее движение зубчатого венца 5 происходит совместно с шибером 2 между крайними положениями шестерни 7 в вырезе 4 шибера 2. Выполнение зубчатого венца 5 в виде отдельной детали, не связанной с шибером 2, и опирающейся упрощает изготовление, повышает технологичность их изготовления. Зубчатый венец 5 и шибер 2 самоустанавливаются относительно шестерни 7, что позволяет отказаться от установки шибера 2 на оси вращения, что упрощает изготовление, уменьшается износ зубчатой передачи.
Возможность выполнения элементов скольжения 8, контактирующих с шибером 2 по всей наружной плоскости одновременно всех элементов скольжения 8 в крайних положениях шибера 2 и контактирующих с шибером 2 при любом промежуточном его положении, связана с небольшими размерами элементов скольжения, выполнеными в виде отдельных островков, в канавках малого размера, характеризующихся простотой изготовления и технологичностью изготовления задвижки, а не протяженных, охватывающих целиком рабочие области, как в прототипе. При этом, снижается расход материала, например, фторопласта, снижаются требования к качеству материала, из которого могут быть изготовлены такие элементы скольжения 8.