ЗАДВИЖКА ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использована для регулирования и перекрытия рабочей среды с содержанием твердых включений, транспортируемой по трубопроводам технологических систем в газовой, нефтяной, химической и угольной отраслях промышленности.
Известна задвижка ЗМС 1 65×35 (Устьевое оборудование нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1978. С. 150), включающая корпус, шток, подпружиненные седла, шибер, крышку. Недостатком такой конструкции являются значительные габариты, сложность в изготовлении, в частности корпуса, и неудобства в обслуживании, проявляющиеся, например, в невозможности закрыть задвижку при отложении твердых включений или при замерзании воды в нижней части корпуса.
Известна конструкция клапана, предназначенного для регулирования движения потоков среды в различных технологических системах ТЭЦ, ТЭС, ГРЕС (RU №2160860. МПК F16K 3/08, опубл. 20.12.2000), включающая корпус, шток, входной и выходной патрубки с фланцами, подвижный и неподвижный запорные диски, установленные на общей оси, привод в виде реечной передачи. Такая конструкция не обеспечивает самоторможения привода и уравновешенности воздействия давления рабочей среды на шток, который, стремясь занять верхнее положение, самопроизвольно закрывает задвижку. Кроме того, по мере износа запорных дисков появляется осевой люфт, теряется герметичность и снижаемся надежность задвижки.
Наиболее близкой к заявляемом) техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является конструкция задвижки для трубопровода (RU №2219403, МПК F16K 3/00, опубл. 04 20.12.2003), содержащая корпус с наружными и внутренними фланцами, между которыми установлены уплотнения, кольцо, установленное между внутренними фланцами корпуса, шибер, имеющий проходное отверстие, размещенное эксцентрично, приводное устройство, оснащенное рукояткой.
Недостатком данной конструкции является неравномерность нагрузки на крепление внутреннего фланца корпуса задвижки, большое усилие на рукоятке, невозможность выполнить полный оборот без переустановки рукоятки, отсутствие устройства (подшипника) для снижения коэффициента трения при вращении шибера.
Технической задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание задвижки, конструкция которой должна обладать достоинствами аналогов и прототипа. например, сохранять работоспособность в случае засорения полостей твердыми включениями или при замерзании воды, но при этом должна быть лишена их недостатков. Конструктивные признаки задвижки должны обеспечивать незначительный крутящий момент на рукоятке при переходе из положения ”открыто” в положение ”закрыто”, а также обеспечить равномерность нагрузки на крепление внутренних фланцев и снизить коэффициент трения при вращении шибера, тем самым увеличивая надежность и долговечность конструкции.
Указанная техническая задача решается за счет создания задвижки, которая, как и прототип, содержит корпус с наружными и внутренними фланцами, в которых выполнены входные и выходные отверстия, соединенные каналами, кольцо, установленное между внутренними фланцами корпуса, шибер, имеющий проходные отверстия, размещенные эксцентрично, приводное устройство, оснащенное рукояткой, но в которой, в отличие от известных конструкций:
- кольцо имеет отверстие, выполненное по хорде к наружному диаметру, а приводное устройство, состоит из ходового винта, установленного в отверстии кольца с возможностью вращения, ходовой гайки, состоящей из двух половин и выполненной цилиндрической формы с дополнительным отверстием расположенным перпендикулярно оси резьбы, причем плоскость разъема между половинами ходовой гайки проходит через ось отверстия, рычага, выполненного в виде вилки с боковыми цилиндрическими выступами на ее щеках и установленного в радиальном отверстии на шибере с возможностью перемещения вдоль его оси, а выступами сопряженным с отверстием ходовой гайки с возможностью поворота. Такое техническое решение обеспечивает незначительный крутячий момент на рукоятке при переходе из положения ”открыто” в положение ”закрыто”;
- входные отверстия наружных фланцев корпуса сообщаются, с двумя эксцентричными каналами, которые распространяются от торцов входных отверстий наружных фланцев до торцов выходных отверстий внутренних фланцев; при этом суммарная площадь сечений эксцентричных каналов равна площади сечений входных отверстий наружных фланцев. Такое решение обеспечивает равномерность нагрузки на крепление внутренних фланцев, а также дает возможность уменьшить габариты задвижки в целом, сохраняя при этом площадь проходного сечения;
- шибер выполнен в виде диска с отверстием, расположенным радиально, и каналами, несоосными центральной оси, которые в положении задвижки ”открыто” соединяют выходные отверстия во внутренних фланцах корпуса, кроме этого, на наружной поверхности шибера закреплена металлофторопластовая лента, выполняющая роль подшипника, что позволяет снизить коэффициент трения при вращении шибера и решить задачу снижения крутящего момента на рукоятке при выполнении перехода из положения ”открыто” в положение ”закрыто”.
Перечисленные существенные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от аналогов и прототипа, являются новыми, необходимыми и достаточными для получения технического результата, на достижение которого направлено настоящее техническое решение полезной модели.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На Фиг. 1 показано продольное сечение задвижки в положении ”открыто”.
На Фиг. 2 дан поперечный разрез задвижки в положении ”открыто” вдоль эксцентричных каналов.
На Фиг. 3 дан поперечный разрез задвижки в положении ”открыто” вдоль рычага.
Задвижка (Фиг. 2) содержит штампованный или литой корпус 1 с наружными и внутренними фланцами, кольцо 2 установленное между внутренними фланцами корпуса 1 и присоединенное к ним с помощью шпилек 3 и гаек 4, шибер 5, сменные седла 6 с упругими элементами, выполненными в виде тарельчатых пружин 7. В наружных фланцах корпуса 1 входные отверстия сообщаются с двумя эксцентричными каналами, которые распространяются от торцов входных отверстий наружных фланцев до торцов выходных отверстий внутренних фланцев. Шибер 5 выполнен с радиальным отверстием для втулки 8 (Фиг. 1), в которой установлен с возможностью перемещения вдоль ее оси рычаг 9. Головка рычага 9 выполнена в виде вилки с боковыми цилиндрическими выступами. Выступами рычаг фиксируется в ходовой гайке 10 с возможностью проворота в ней, а в центральном проеме вилки при любом положении рычага 9 для управления задвижкой может свободно вращаться ходовой винт 11. Ходовая гайка 10 цилиндрической формы выполнена из бронзы и состоит из двух половин, плоскость разъема проходит через ось отверстия, выполненного в гайке 10 под цилиндрические выступы на вилке рычага 9 (Фиг. 3). Половины ходовой гайки 10 не крепятся друг другу, одна половина работает при открытии задвижки, другая - при закрытии. В шибере 5 выполнены каналы, несоосные центральной оси, которые соединяют выходные отверстия, во внутренних фланцах корпуса 1. Кроме этого, на наружной поверхности шибера установлена металлофторопластовая лента 12, выполняющая роль подшипника, и установлены уплотнительные манжеты 13. В кольце 2 выполнено отверстие под ходовой винт 11, который снабжен шейками под подшипники 14 (Фиг. 1) и уплотнения 15, последние выполнены одинакового диаметра для уравновешивания сил, создаваемых давлением внутри кольца 2. Подшипники установлены в крышках 16, соединенных с кольцом 2 шпильками 17 и гайками 18. На конце ходового винта 11 установлена на квадрате рукоятка 19. Для удобства установки рычага 9 при сборке и для заполнения внутренней полости задвижки смазкой при эксплуатации в верхней части кольца 2 выполнено отверстие, снабженное крышкой 20. Седла 6 имеют уплотнения 21, расположенные на их наружном диаметре.
Задвижка работает следующим образом.
В открытом положении задвижки отверстия в шибере 5 совпадают с выходными отверстиями во внутренних фланцах корпуса 1. Поток рабочей среды в входном отверстии наружного фланца корпуса 1 разделяется на два потока, проходит через эксцентричные каналы, проходные отверстия шибера 5 и затем в выходном отверстии наружного фланца корпуса 1 вновь объединяется в один поток. При этом задвижка имеет низкий коэффициент гидравлического сопротивления и уплотнительные поверхности седел 6 защищены от «вымывания» потоком рабочей среды. Седла 6 прижаты к шиберу 5 тарельчатыми пружинами 7. Отсутствие свободных объемов в кольце 2 до уплотнительных манжет 13 исключает «засорение» задвижки твердыми включениями, содержащимися в рабочей среде. При необходимости закрыть задвижку, вращая рукоятку 19 с ходовым винтом 11 перемещаем ходовую гайку 10 вдоль отверстия в кольце 2, которое выполняет роль направляющей и воспринимает радиальные составляющие от осевой силы. При этом ходовая гайка 10 зафиксирована от поворота выступами на рычаге 9, и поэтому она, перемещаясь вдоль ходового винта 11, увлекает за собой рычаг 9, который в свою очередь, при движении гайки поворачивает шибер 5. После поворота шибера 5 на угол 90° градусов, он занимает такое положение, при котором седла 6 упираются в поверхность шибера 5 без отверстий, тем самым полностью перекрывая проход для рабочей среды. За счет расположения уплотнений 21 на наружном диаметре седел 6, последние под действием давления рабочей среды прижимаются к шиберу 5, то есть самоуплотняются, надежно герметизируя задвижку. Открытие задвижки выполняется в обратной последовательности.