ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩАЯ ЗАДВИЖКА
SHUTOFF AND CONTROL GATE VALVE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, и может быть использовано в качестве запорно-регулирующего устройства в напорных трубопроводах различного назначения.
Известна запорно-регулирующая задвижка (см. SU 1624224 А1, F16K 3/316), содержащая цельный плоский с проходным окном запорно-регулирующий шибер, взаимодействующий с седлами, установленными в корпусе и загерметизированными относительно последнего. Шибер управляется шпинделем, связанным с приводом.
К недостаткам известной конструкции следует отнести размыв (эрозионный износ) кромок уплотнительного поля седла и, как результат, потерю герметичности затвора.
Известна также задвижка (см. патент GB 772843 А, класс F06K - прототип), содержащая корпус с входным и выходным патрубками, в которые ввернуты кольца, уплотнительные поля последних взаимодействуют при закрытии с ответными уплотнительными полями клина и подпружиненными относительно ввернутой в корпусе пробки со сдвоенными подпружиненными между собой частями пяты, нанизанными на шпильку, закрепленную на пробке и пропущенную внутри первой упомянутой пружины.
При открытии затвора задвижки часть пяты под действием пружины закрывает ограниченный сектор уплотнительного поля седла, а заплечики частей пяты опираются на наружный диаметр уплотнительного поля седла.
К недостаткам известного решения относится низкая надежность работы сдвоенной пяты, обусловленная возможностью засорения изменяющих зазоров между подвижными подпружиненными частями пяты твердыми частицами, присущими практически любой проводимой среде, т.е. отказом по выполнению функций защиты уплотнительных полей седел.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение работоспособности и надежности работы затвора при работе с проводимыми средами, имеющими различного рода твердые включения.
Поставленная задача решается тем, что пята выполнена цельной с рабочей взаимодействующей с запорным органом поверхностью, конгруэнтной поверхности последнего, площадь пяты в нормальном сечении при равной ширине с запорным органом составляет не менее 90% аналогичной площади последнего, при этом рабочая поверхность пяты и запорного органа выполнены профилированными.
На фиг.1 изображен продольный разрез запорно-регулирующей задвижки; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1 при поднятом шибере.
Задвижка состоит из корпуса 1 с подводящим патрубком 2 и отводящим патрубком 3, в которых соответственно размещены входное седло 5 и выходное 6, загерметизированные посредством уплотнительного элемента 7 в корпусе 1, взаимодействующие с двух сторон с шибером 8, управляемым шпинделем 9. Профилированная рабочая зона 10 шибера 8 взаимодействует с ответной профилированной рабочей зоной 11 цельной пяты 12 с заплечиками 13, подпружиненной относительно пробки 14, установленной в корпусе 1, причем рабочая поверхность пяты 12, взаимодействующая с рабочей поверхностью шибера 8, конгруэнтна последней, при этом центральная ее часть выполнена вогнутой с радиусом, равным радиусу уплотнительного поля седла 6, как и равно радиусу центральной части шибера 8, переходящей плавно с обеих сторон в наклонные плоскости 15 с углом наклона аналогичных ответных боковых поверхностей шибера 8.
Запорно-регулирующая задвижка работает следующим образом.
Открытие задвижки.
Посредством привода (на фиг. не показан) шпиндель 9 поднимает шибер 8, при этом пята 12 под действием пружины поднимается до упора заплечиков 13 в седла 5 и 6 и закрывает вровень с проходным каналом нижнюю часть уплотнительных полей седел 5. В образующуюся и постоянно увеличивающуюся при открытии задвижки щель между рабочими профилированными поверхностями 10 шибера 8 и 11 пяты 12 поступает проводимая (регулируемая) среда. При полностью открытом проходе задвижки шибер 8 не выходит из контакта с седлами 5 и 6. А боковые наклонные поверхности 15 пяты 12 увеличивают защищаемую от воздействия проводимой среды, содержащей твердые частицы, площадь уплотнительных полей как входного 5, так и выходного 6 седел.
Закрытие задвижки происходит в обратном порядке. При соприкосновении профилированных поверхностей 10 шибера 8 и 11 пяты 12 последняя опускается до упора в дно гнезда пробки 14, при этом шибер полностью перекрывает проход задвижки, а усилие, создаваемое проводимой средой, равное произведению площади проходного сечения подводящего патрубка 2 на давление проводимой среды, прижимает шибер 8 к уплотнительному полю седла 6.
Задвижка закрыта.
Регулирование задвижкой.
Под управлением шпинделем 9 шибер 8 поднимается совместно с пятой 12 вверх до упора заплечиков 13 в седла 5 и 6, пята останавливается и закрывает значительную нижнюю часть (интенсивно эрозионно изнашиваемую) уплотнительного поля седла 6. При дальнейшем подъеме шибера 8 между рабочими профилированными поверхностями 10 шибера 8 и 11 пяты 12 образуется увеличивающийся по мере поднятия шибера 8 зазор, по которому поступает проводимая (регулируемая) среда, обеспечивая при этом необходимую пропускную способность задвижки, чему также способствуют профилированные рабочие поверхности 10 шибера 8 и 11 пяты 12.
При полном открытии прохода (шибер находится в крайнем верхнем положении и не выходит из контакта с седлами, а пята 12 с наклонными поверхностями 15 закрывает значительную площадь уплотнительных полей седел, перепад давления (разность давлений проводимой среды на входе и выходе) практически отсутствует. При опускании шибера вновь обеспечивается необходимый перепад давлений, а рабочие профилированные поверхности 10 шибера 8 и 11 пяты 12 при этом снижают условия возникновения кавитационного режима.
Благодаря тому что пята выполнена цельной, а ее рабочая взаимодействующая с шибером поверхность конгруэнтна поверхности последнего, при этом ее площадь в нормальном сечении составляет не менее 90% аналогичной площади шибера при равной ширине, чем и обеспечивается повышенная работоспособность, а выполнение рабочих поверхностей профилированными снижает вероятность возникновения кавитационного режима истечения рабочей среды, чем и повышается надежность работы затвора.