ЗАДВИЖКА

Заявляемая полезная модель относится к отрасли арматуростроения, в частности, к трубопроводной запорной арматуре, предназначенной для перекрытия потока рабочей среды. Полезная модель может быть использована в запорной или регулирующей арматуре, устанавливаемой на трубопроводах.
Из уровня техники известны различные конструкции задвижек, характеризующиеся оригинальными конструкциями, как затворов, так и ходовых узлов.
Так, известна шиберная задвижка, содержащая корпус, в котором установлены подвижные седла, взаимодействующие с шибером, связанным с приводным механизмом, выполненным в виде шарико-винтовой передачи. Под шибером соосно выполнен сквозной канал, в котором размещен двухседельный запорный орган с уплотнительными поверхностями (а.с. СССР №1225963).
К основному недостатку данной конструкции, устраняемому в результате применения заявляемого технического решения, можно отнести достаточно большие габариты ходового узла, что неизбежно ведет к общему увеличению массы устройства.
Из текста описания изобретения «Шарико-винтовая передача» по патенту РФ №2049945 известна шиберная задвижка, функционально предназначенная для размещения в забое шахты, и содержащая корпус задвижки, в котором размещена запорная часть задвижки: шибер, седло и штурвал, и приводную часть задвижки, включающую шарико-винтовую передачу, предназначенную для преобразования вращательного движения штурвала в поступательное движение шибера.
В известном устройстве передача крутящего момента осуществляется непосредственно на шибер, что значительно увеличивает его износ. Кроме того, шпиндель, используемый в данной конструкции, в равной степени не может воспринимать высокие нагрузки при высоких температурах в различных средах (вода, газ). В данном устройстве не предусмотрена возможность фиксации запорного органа в положении «закрыто», что при использовании несамотормозящей шарико-винтовой передачи может привести к самопроизвольному открытию задвижки и неконтролируемым утечкам.
Из уровня техники также известен запорный вентиль (патент РФ №2160861), содержащий корпус, размещенное в нем седло, запорный орган в виде штока и шарико-винтовую передачу (ШВП). Гайка ШВП соединена с маховиком, причем передача снабжена устройством перепуска шариков с крайнего задействованного витка винта на другой. Седло и запорный орган выполнены с конусной уплотнительной поверхностью, гайка передачи соединена со штоком запорного органа, винт установлен концентрично штоку с возможностью его центрирования и создания усилия на уплотнении штока, а упомянутое устройство выполнено в виде установленной на гайке втулки с пазом для перепуска шариков, причем вентиль снабжен упругим элементом, воздействующим в конце закрытия на втулку с возможностью разобщения ее паза от витков передачи.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели, является шиберная задвижка с шарико-винтовой передачей (ШВП), включающая верхний корпус задвижки с крышкой, ШВП и подшипниковый узел, выполненный в виде одного упорного шарикоподшипника, обоймы которого установлены с осевым зазором относительно верхнего корпуса и крышки (патент РФ на изобретение №2020347).
К недостаткам данного устройства можно отнести передачу крутящего момента от приводного устройства на шибер, что приводит к появлению «паразитной» нагрузки на шибере. Кроме того, используемая в данной конструкции ШВП имеет невысокие ресурсные возможности, т.к., например, винт ШВП рассчитан только на определенные параметры рабочей среды, что снижает его универсальность и возможность применения задвижки при других параметрах рабочей среды.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности конструкции задвижки и ее долговечности за счет увеличения ресурса износостойкости отдельных узлов, наиболее подверженных износу, снижение входной приводной мощности при сохранении высоких эксплуатационных параметров и быстроходности.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении возможности встраивания винтовой передачи ШВП в ходовой узел задвижки, а также возможности снижения нагрузок на затвор и корпус от вращательного движения втулки шпинделя в ходовом узле.
Поставленная задача решается следующим образом. Заявляется задвижка, включающая корпус с размещенным в нем запорным органом, установленным с возможностью поступательного перемещения посредством приводного механизма или маховика через размещенный в бугеле ходовой узел, содержащий втулку шпинделя, шарико-винтовую передачу, шток и ползун. Согласно техническому решению, шарико-винтовая передача (ШВП), включает гайку ШВП, соединенную со втулкой шпинделя, и винт ШВП, разъемно соединенный со штоком задвижки с образованием узла соединения. Узел соединения включает ползун, закрепленный на винте ШВП и опирающийся своими боковыми поверхностями на направляющие поверхности бугеля, при этом боковые поверхности ползуна и направляющие бугеля выполнены высокотвердыми. Кроме того, узел соединения штока задвижки с винтом ШВП снабжен стопорным устройством, выполненным в виде стопорного кольца, зафиксированного на штоке стопорным винтом.
Заявляемая задвижка поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен эскиз задвижки.
На фиг. 2 укрупненно представлен узел соединения винта ШВП со штоком задвижки.
Позициями на чертежах обозначены:
1. корпус задвижки,
2. затвор,
3. крышка,
4. шток задвижки,
5. втулка шпинделя,
6. гайка ШВП,
7. винт ШВП,
8. ползун,
9. направляющие бугеля,
10. стопорный винт,
11. стопорное кольцо,
12. приводной механизм.
Заявляемая задвижка представляет собой устройство, монтируемое в трубопровод при помощи сварки, и предназначенное для полного перекрытия потока рабочей среды посредством изменения положения затвора относительно проточной части корпуса задвижки.
Задвижка содержит корпус 1 с крышкой 3, запорный орган-затвор 2, размещенный в корпусе, связанный со штоком 4, который, в свою очередь, соединен с элементами ходового узла, через который организована передача усилия от приводного механизма 12 или маховика.
Запорный орган-затвор 2, размещенный в корпусе, может быть выполнен, например, в виде самоустанавливающегося клинового затвора. В верхней части задвижки размещен ходовой узел, включающий в качестве винтовой передачи шарико-винтовую передачу, которая состоит из ходового винта 7 и гайки 6 с беговыми дорожками для шариков, интегрированными шариками и механизмом их возврата. Гайка ШВП 6 соединена со втулкой шпинделя 5 задвижки. Винт ШВП 7 соединен со штоком задвижки 4 с образованием узла соединения, обеспечивающего предотвращение передачи крутящего момента на затвор. Головка винта ШВП выполнена в виде многогранника, на котором ответным внутренним многогранником закреплен ползун 8, формирующий узел соединения винта со штоком. Ползун своими боковыми поверхностями контактирует с направляющими поверхностями бугеля 9. Для предотвращения быстрого износа контактирующие поверхности направляющих бугеля и ползуны выполнены из высокотвердых материалов или снабжены поверхностным высокотвердым слоем (HRC 60…70). Узел соединения винта со штоком снабжен стопорным устройством, обеспечивающим надежную фиксацию ползуна на винте ШВП. Стопорное устройство выполнено в виде кольца 11 с прорезью, навинченного на шток, и зафиксированного стопорным винтом 10.
За счет применения в качестве винтовой передачи задвижки ШВП, встроенной в ходовой узел, как описано выше, становится возможным существенно повысить КПД винтовой передачи в результате снижения потерь на трение, высокой нагрузочной способности при малых габаритах. Конструктивное решение особенностей встраивания ШВП в задвижку обеспечивает повышение быстродействия задвижки, а также размерное поступательное перемещение запорного органа с высокой точностью.
Заявляемая задвижка работает следующим образом.
Задвижка готова к эксплуатации после ее монтажа в трубопровод и гидравлических испытаний.
Включают электропривод или вручную приводят во вращение маховик, в результате чего возникающий крутящий момент передается на втулку шпинделя, жестко соединенную с гайкой ШВП. Затем крутящий момент через шарики ШВП передается на винт ШВП, соединенный со штоком задвижки, который, в свою очередь, соединен с запорным органом через ползун. Таким образом, запорный орган приводят в движение, при этом крутящий момент на запорном органе отсутствует за счет эффективной его передачи на направляющие бугеля через ползун при движении его вместе с винтом ШВП.