ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА Российский патент 1994 года по МПК F16K3/02 

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и может быть использовано в арматуре типа задвижек.

Известны задвижки с шиберным запорным органом и винтовым приводом шибера (Каталог "Оборудование и технологические схемы для подземной гидравлической добычи угля", М. : ЦНИЭИуголь, 1990, 8 с., рис.9 и авт.св. СССР N 879119, кл. F 16 K 3/02, 03.07.74), которые включают шибер; винт, опертый на два упорных шарикоподшипника для восприятия знакопеременных нагрузок; механизм разгрузки винтовой передачи в виде гидроцилиндра с управлением от рабочей среды; верхний корпус с крышкой.

Аналог сложен конструктивно из-за механизма разгрузки и двух упорных шарикоподшипников. Надежность аналога низкая - наработка на отказ механизма разгрузки составляет не более трех месяцев при работе на воде с массовой концентрацией в ней твердых примесей до 4% (40 г/дм³).

Недостаток, связанный с гидравлическим механизмом разгрузки привода, устранен в шиберной задвижке с шариковинтовой силовой парой (указанный источник, с. 41. рис.60 и [1]). Данный аналог принят за прототип. Прототип включает шариковинтовую передачу (ШВП) со шпинделем и гайкой и верхний корпус с крышкой. Управление задвижкой осуществляется вращением маховика (штурвала), насаженного на гайку. Гайка ограничена в своем перемещении, в связи с чем перемещается шпиндель, соединенный через Т-образный паз с шибером.

Недостатком прототипа является следующее. При всей очевидности преимуществ использования задвижки с ШВП она использует два упорных шарикоподшипника, что усложняет задвижку и не оправдано, поскольку она работает в среднем 3 цикла в сутки (на гидрошахтах) при 20 оборотах гайки за цикл, т. е. долговечность подшипника мало зависит от числа оборотов. В других типах задвижек (например, указанный источник, с.8, рис.8), не имеющих ШВП, применяется пара упорных шарикоподшипников.

Следовательно, сравнительно легкий режим нагрузок на опорные узлы во всех указанных аналогах неоправданно завышает требования к обработке посадочных поверхностей под обоймы подшипников и к точности сборки силового механизма, что усложняет конструкцию задвижки и удорожает ее.

Предлагаемое усовершенствование рассматривается на примере шиберной задвижки с ШВП, но может быть в равной степени использовано и в задвижках с иной силовой парой, но имеющих фиксированную в осевом направлении гайку винтовой пары.

Предлагаемая задвижка лишена проанализированного выше недостатка и имеет следующие отличительные признаки:
подшипниковый узел выполнен в виде одного упорного шарикоподшипника;
обоймы упорного шарикоподшипника установлены с осевым зазором относительно верхнего корпуса задвижки и крышки;
обе обоймы упорного шарикоподшипника установлены с радиальными зазорами относительно гайки силовой передачи и верхнего корпуса задвижки;
размеры осевого и радиального зазоров приняты с возможностью обеспечения свободного вращения поочередно любой из обойм упорного шарикоподшипника.

Сопоставительный анализ с прототипом и другими аналогами показывает, что предлагаемая задвижка отличается конструкцией подшипникового узла, у которого обе обоймы "плавающие" и не требуют центровки. Это достигнуто благодаря тому, что размеры одного осевого и двух радиальных зазоров приняты обеспечивающими возможность свободного вращения поочередно, т.е. в зависимости от направления осевого усилия, любой из двух обойм упорного шарикоподшипника.

На фиг. 1 показан продольный разрез задвижки с шиберным запорным органом и шариковинтовой передачей (ШВП); на фиг.2 - узел I на фиг.1 при ходе шпинделя вверх; на фиг.3 - узел I на фиг.1 при ходе шпинделя вниз.

Задвижка содержит верхний корпус 1 с крышкой 2 и гайку 3 шариковинтовой передачи. Корпус, крышка и гайка охватывают один шарикоподшипник 4, имеющий верхнюю 5 и нижнюю 6 обоймы. В осевом направлении этот охват осуществлен посредством фиксирующих колец 7 и 9.

Обоймы 5 и 6 установлены с осевым зазором А относительно верхнего корпуса 1 и крышки 2.

Обоймы 5 и 6 установлены с радиальными зазорами: относительно гайки 3 - зазор Б, относительно верхнего корпуса 1 - зазор В.

Задвижка работает следующим образом.

При вращении маховика 9, соединенного через шпонку с гайкой 3, происходит передача усилия через шарики (не обозначены) ШВП на шпиндель 10, который соединен с шибером 11 без возможности проворота относительно шибера.

При ходе шпинделя 10 вниз (закрытие задвижки) осевое усилие М, воспринимаемое гайкой 3, направлено вверх. Гайка упирается в нижнюю обойму 6 упорного шарикоподшипника 4, который в свою очередь выбирает зазор А и приходит в соприкосновение с крышкой 2. В этом положении опорный узел остается до полого закрытия задвижки.

При ходе шпинделя 10 вверх (открытие задвижки) осевое усилие М, воспринимаемое гайкой 3, направлено вниз. Гайка 3 посредством фиксирующих колец 7 и 8 упирается в верхнюю обойму 5 подшипника 4, который выбирает зазор А и приходит в соприкосновение с корпусом 1. В этом положении опорный узел остается до полного открытия задвижки.

Указанная работа опорного узла возможна лишь при наличии радиальных зазоров Б и В, которые обеспечивают "плавающее" положение подшипника 4, т. е. позволяют ему свободно перемещаться в вертикальном направлении, выбирая зазор А. При этом любая из обойм (5 или 6) может свободно вращаться.

Сделанными усовершенствованиями конструкция задвижки упрощена.

Использование: в трубопроводной арматуре. Сущность изобретения: подшипниковый узел выполнен в виде одного упорного шарикоподшипника, обоймы которого установлены с осевым зазором относительно верхнего корпуса и крышки. Обе обоймы установлены с радиальным зазором относительно гайки шариковинтовой передачи и верхнего корпуса задержки. Размеры осевого и радиальных зазоров приняты с возможностью обеспечения свободного вращения поочередно любой обоймы. 3 ил.

ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА с шариковинтовой передачей, включающая верхний корпус задвижки с крышкой, гайку шариковинтовой передачи и подшипниковый узел, отличающаяся тем, что подшипниковый узел выполнен в виде одного упорного шарикоподшипника, при этом обоймы упорного шарикоподшипника установлены с осевым зазором относительно верхнего корпуса задвижки и крышки, обе обоймы упорного шарикоподшипника установлены с радиальными зазорами относительно гайки шариковинтовой передачи и верхнего корпуса задвижки, а размеры осевого и радиальных зазоров приняты с возможностью обеспечения свободного вращения поочередно любой из обойм упорного шарикоподшипника.