ДВОЙНАЯ ТАРЕЛЬЧАТАЯ КЛИНОВАЯ ЗАДВИЖКА Российский патент 1995 года по МПК F16K3/10 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано практически во всех отраслях промышленности.

Известны двойные тарельчатые клиновые задвижки [1] трубная перемычка (мостик) которых состоит из упругой гофрированной трубы с механическими уплотнениями и уплотнительными кольцами, установленными на торцовых поверхностях. Трубная перемычка размещается в трубчатом корпусе тарелки задвижки, служащем одновременно для удержания и направления трубной перемычки. В открытом положении задвижки механические уплотнения прижимаются к уплотнительным поверхностям корпуса благодаря упругости гофрированной трубы и расширяющемуся действию клинового устройства.

Недостатком известной конструкции является то, что смещение упругой гофрированной трубы должно настраиваться на относительно большую величину, чтобы достигалась достаточная плотность или герметичность. Следовательно, когда трубная перемычка смещается, то ее уплотнительные кольца скользят по противолежащим уплотнительным седлам корпуса задвижки с относительно высоким давлением контакта. Тем самым создается значительное трение между взаимодействующими уплотнительными поверхностями, в результате чего требуются значительные приводящие в действие усилия, чтобы переключить задвижку.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является двойная тарельчатая клиновая задвижка [2] содержащая корпус с перепускным каналом и двумя уплотнительными седлами, между которыми расположены тарелка с возможностью перемещения посредством исполнительного штока и связанная с ней трубная перемычка, состоящая из соединенных компенсатором двух уплотнительных колец, установленных с возможностью упругого смещения к уплотнительным седлам в открытом положении задвижки, при этом компенсатор выполнен в виде гофрированной трубной секции с периферийной выемкой.

Недостатками известной конструкции являются ее значительная сложность и требование высокой точности при изготовлении, большое количество изнашиваемых деталей, большой расход материалов и значительное количество обслуживающего персонала.

Задача изобретения состоит в обеспечении высокой герметичности между уплотнительными кольцами трубной перемычки и взаимодействующими уплотнительными седлами корпуса задвижки при открытом положении, в снижении материалоемкости и упрощении конструкции.

Согласно изобретению указанный технический результат достигается за счет того, что в двойной тарельчатой клиновой задвижке в гофрированной трубной секции аксиально установлена внутренняя трубная секция, жестко соединенная с одним уплотнительным кольцом с возможностью осевого перемещения относительно другого уплотнительного кольца. При этом давление в полости корпуса над тарелкой выше, чем давление в перепускном канале при открытом положении задвижки.

Между внутренней и гофрированной трубчатыми секциями целесообразно выполнить кольцевую полость, заполненную термоизоляционным материалом, например стекловатой, шлаковатой и т.п. В задвижке целесообразно предусмотреть источник подачи газа под давлением, например источник продувочного пара, а исполнительный шток установить герметично в корпусе, полость которого над тарелкой соединена через фитинг с источником газа под давлением.

Уплотнительные поверхности уплотнительных колец, с одной стороны, и взаимодействующие уплотнительные седла корпуса, с другой стороны, могут быть расположены перпендикулярно перепускному каналу. При этом глубина периферийной выемки гофрированной трубной секции соизмерима с расстоянием между внутренней поверхностью гофрированной трубной секции и наружной поверхностью внутренней трубной секции.

Целесообразно, чтобы внутренняя поверхность внутренней трубчатой секции была выполнена заподлицо с внутренними поверхностями двух уплотнительных колец.

Указанный выше технический результат может быть достигнут также и за счет модификации задвижки согласно изобретению. При этом в упруго податливой трубной секции аксиально установлена внутренняя трубная секция, жестко соединенная с одним уплотнительным кольцом и установленная с возможностью осевого перемещения относительно другого уплотнительного кольца. Сумма поверхностей уплотнительных колец и упруго податливой трубной секции, обращенных друг к другу в осевом направлении со стороны корпуса задвижки, получается больше суммы их поверхностей, обращенных в сторону друг от друга в том же направлении и с той же стороны, а давление в полости корпуса над тарелкой выше давления в перепускном канале при открытом положении задвижки.

Целесообразно, чтобы каждая из уплотнительных поверхностей двух уплотнительных колец была выполнена на перифериях последних. Кроме того, в этой модифицированной задвижке уплотнительные поверхности упомянутых уплотнительных колец образованы кольцевыми вставками, расположенными вдоль их наружных периферий и выполненными из закаленной или специально бронированной стали.

На фиг.1 изображен частичный вид двойной тарельчатой клиновой задвижки с трубной перемычкой, стенка корпуса которой изображена с частичным вырывом; на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 и 4 показаны модификации изобретения.

Двойная тарельчатая клиновая задвижка (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, включающий две трубные муфты 2 и 3 и две уплотнительные поверхности 4 и 5, между которыми перемещается тарелка 6 задвижки, состоящая из двух запирающих пластин 7 и 8 с уплотнительными кольцами 9 и 10. Пластины 7 и 8 предназначены для смещения к уплотнительным поверхностям 4 и 5 корпуса с помощью внутреннего клина 11, действующего в качестве расширяющего элемента, установленного на конце исполнительного штока 12 и жестко соединенного с ним. Запирающие пластины 7 и 8 могут расширяться с помощью внутреннего клина 11 известным способом в соответствии с так называемым "принципом клин в клин". Ниже или рядом с тарелкой 6 задвижки расположен трубный мостик или перемычка 13, состоящая из двух уплотнительных колец 14 и 15 и компенсатора 16, соединяющего уплотнительные кольца друг с другом. Компенсатор 16 состоит из внутренней трубной секции 17 и соосно расположенной наружной трубной секции 18, неподвижно соединенных с помощью сварки, кольцевые швы 19, 20 с двумя уплотнительными кольцами 14 и 15 и идущей по периферии выемкой 21. С другой стороны, внутренняя трубная секция 17 является полым цилиндром, т.е. она не имеет выемки, тем самым в ней отсутствуют потери потока. Кроме того, внутренняя трубная секция неподвижно соединена кольцевым швом 22 только с одним из двух уплотнительных колец, т.е. с уплотнительным кольцом 15. Внутренняя трубная секция 17 перемещается в осевом направлении относительно другого уплотнительного кольца 14, при этом осевой зазор между уплотнительным кольцом 14 и внутренней трубной секцией 17 составляет порядка 1-5 мм. Расположение внутренней трубной секции 17 относительно двух уплотнительных колец 14 и 15 такое, что внутренняя поверхность ее выполнена заподлицо с внутренней поверхностью уплотнительных колец 14 и 15, в результате чего в открытом положении задвижки обеспечивается практически непрерывный проход для потока. На фиг. 1 и 2 задвижка показана в закрытом положении. Снаружи корпус 1 задвижки выполнен герметичным, в результате чего в корпусе задвижки или в ее внутренней полости 23 может устанавливаться давление газа, которое выше, чем давление в перепускном канале или соответственно в трубопроводе (не показан), когда задвижка находится в открытом положении. Следовательно, исполнительный шток 12 должен быть также вводиться в корпус 1 задвижки герметично. На корпусе 1 задвижки предусмотрен фитинг 24 для соединения с источником подачи газа под давлением (не показан), в частности с источником продувочного пара. В конструкции, представленной на фиг.1 и 2, уплотнительные поверхности уплотнительных колец 14, 15, с одной стороны, и уплотнительные поверхности 4, 5 корпуса, с другой стороны, выполнены так, чтобы соответственно располагаться параллельно направлению действия клапана, и закалены или армированы известным способом с целью повышения их износостойкости.

Периферийная выемка 21 наружной трубной секции 18 располагается перпендикулярно к наружной поверхности внутренней трубной секции 17, благодаря чему давление газа, господствующее во внутренней полости 23 корпуса, целиком воздействует через периферийную выемку 21 на уплотнительные кольца 14, 15, в результате чего последние расширяются в осевом направлении. Осевое расширение уплотнительных колец 14 и 15 возможно, с одной стороны, за счет периферийной выемки 21, а с другой стороны, за счет осевого зазора между внутренней трубной секцией 17 и одним из двух уплотнительных колец, в данном случае уплотнительным кольцом 14. Следовательно, трубная перемычка 13 ограничивается двумя уплотнительными кольцами 14 и 15 с одной стороны и внутренней и наружной трубными секциями 17 и 18, служащими в качестве компенсатора 16 с другой стороны, в результате чего образуется кольцевой короб 25. Последний или кольцевое пространство между внутренней и наружной трубными секциями 17 и 18 заполняется термоизоляционным материалом, в частности стекловатой, шлаковатой или т.п. Этот заполняющий материал не только служит для обеспечения термоизоляции, но и предотвращает проникновение потока среды в указанное кольцевое пространство, образованное между внутренней и наружной трубными секциями. Закупорка кольцевого пространства потоком среды или в случае газообразного потока частицами пыли или грязи или аналогичными отложениями после продолжительного периода работы существенно влияет на действие компенсатора 16, в связи с чем заполняющий материал имеет двойное назначение.

В устройстве может предусматриваться ограничительный клапан регулируемого давления для взаимодействия с корпусом 1 или с его внутренней полостью 23 с тем, чтобы заданное давление в последний не было превышено, при этом упомянутое давление устанавливается таким, чтобы гарантировалось достаточно плотное и надежное уплотнение между уплотнительными кольцами 14 и 15 и взаимодействующими уплотнительными седлами 4 и 5 корпуса задвижки, когда последняя находится в открытом положении. Следует отметить, что при практическом использовании несколько более низкое давление существует в кольцевой полости между внутренней и наружной трубными секциями, чем в перепускном канале клапана или трубопроводе, что обусловлено сужением в зоне осевого зазора между уплотнительным кольцом 14 и внутренней трубкой секцией 17 и/или несколько более высокой скоростью потока в перепускном канале или трубопроводе соответственно, которая обусловлена результирующим "эффектом нагнетания воды". Следовательно, избыточное давление, господствующее в полости 23 корпуса 1 задвижки, может действовать с повышенным эффектом на два уплотнительных кольца 14 и 15, в результате чего последние расширяются в осевом направлении.

На фиг.3 и 4 показаны модификации изобретения, где 26 кольцевые вставки из бронированной стали или т.п. а 27 поверхности уплотнительных колец и наружной трубной секции, обращенные друг к другу в осевом направлении со стороны корпуса задвижки (фиг. 3). При избыточном давлении внутри полости 23 корпуса задвижки они приводятся в действие для осуществления осевого расширения наружной трубной секции 18, тогда как уплотнение происходит вблизи кольцевых вставок 26. В конструкции, показанной на фиг.4, герметичное соединение между гладкой наружной трубной секцией и уплотнительным кольцом 14 осуществляется с помощью круглого кольца, обеспечивающего относительное осевое перемещение между двумя уплотнительными кольцами 14 и 15 при вышеописанных условиях.

В конструкции согласно изобретению давление газа в корпусе задвижки устанавливается выше, чем давление газа в трубопроводе или перепускном канале задвижки соответственно. Это давление воздействует на периферийную выемку таким образом, что уплотнительные кольца трубной перемычки смещаются к соответствующим уплотнительным седлам, тогда как корпус задвижки соответственно герметизируется относительно перепускного канала задвижки или трубопровода, когда задвижка находится в открытом положении. Давление в корпусе задвижки устанавливается в соответствии с давлением, господствующим в перепускном канале задвижки. Рекомендуется использовать в качестве среды под давлением продувочный пар, который в любом случае применяется для очистки задвижки. Благодаря тому, что корпус задвижки находится под действием повышенного давления продувочного пара относительно перепускного канала задвижки или трубопровода соответственно, предотвращается или сводится к минимуму любое отложение в корпусе задвижки грязи или других газообразных или жидких сред, протекающих через трубопровод. Следовательно, расход продувочного пара на цели очистки является минимальным в конструкции изобретения. Вышеупомянутое регулирование давления в корпусе задвижки гарантирует также высокую непроницаемость для жидкости в любой момент между трубной перемычкой и корпусом задвижки в открытом положении последней, при этом не нужно преодолевать избыточные силы трения при приведении в действие задвижки благодаря тому, что осевое расширение уплотнительных колец под действием давления газа в корпусе может соответствовать внешним условиям, особенно давлению внутри трубопровода или внутри перепускного канала задвижки. Герметизирующее действие компенсатора в соответствии с изобретением может быть усилено за счет его смещения, если это необходимо, для любого специального применения задвижки.

Использование: в трубопроводной арматуре. Сущность изобретения: корпус имеет перепускной канал и два уплотнительных седла. Между седлами расположены тарелка с возможностью перемещения посредством исполнительного штока и связанная с ней трубная перемычка, состоящая из соединенных компенсатором двух уплотнительных колец. Кольца установлены с возможностью упругого смещения к седлам в открытом положении задвижки. Компенсатор выполнен в виде гофрированной трубной секции с перферийной выемкой. В гофрированной секции аксиально установлена внутреняя трубная секция, жестко соединенная с одним кольцом и установленная с возможностью осевого перемещения относительно другого кольца. Давление в полости корпуса над тарелкой выше давления в перепускном канале при открытом положении задвижки. 8 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ДВОЙНАЯ ТАРЕЛЬЧАТАЯ КЛИНОВАЯ ЗАДВИЖКА, содержащая корпус с перепускным каналом и двумя уплотнительными седлами, между которыми расположены тарелка с возможностью перемещения посредством исполнительного штока и связанная с ней трубная перемычка, состоящая из соединенных компенсатором двух уплотнительных колец, установленных с возможностью упругого смещения к уплотнительным седлам в открытом положении задвижки, при этом компенсатор выполнен в виде гофрированной трубной секции с периферийной выемкой, отличающаяся тем, что в гофрированной трубной секции аксиально установлена внутренняя трубная секция, жестко соединенная с одним уплотнительным кольцом и установленная с возможностью осевого перемещения относительно другого уплотнительного кольца, при этом давление в полости корпуса над тарелкой выше давления в перепускном канале при открытом положении задвижки. 2. Задвижка по п.1, отличающаяся тем, что между внутренней и гофрированной трубчатыми секциями образована кольцевая полость, заполненная термоизоляционным материалом, в частности стекловатой, шлаковатой или аналогичным материалом. 3. Задвижка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена источником подачи газа под давлением, в частности источником продувочного пара, а исполнительный шток герметично установлен в корпусе, полость которого над тарелкой соединена через фитинг с источником подачи газа под давлением. 4. Задвижка по пп.1 3, отличающаяся тем, что уплотнительные поверхности уплотнительных колец с одной стороны и взаимодействующие уплотнительные седла корпуса с другой стороны расположены перпендикулярно перепускному каналу. 5. Задвижка по пп.1 4, отличающаяся тем, что глубина периферийной выемки гофрированной трубной секции соизмерима с расстоянием между внутренней поверхностью гофрированной трубной секции и наружной поверхностью внутренней трубной секции. 6. Задвижка по пп. 1 5, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность внутренней трубчатой секции выполнена заподлицо с внутренними поверхностями двух уплотнительных колец. 7. Двойная тарельчатая клиновая задвижка, содержащая корпус с перепускным каналом и двумя уплотнительными седлами, между которыми расположены тарелка с возможностью перемещения посредством исполнительного штока и связанная с ней трубная перемычка, состоящая из соединенных компенсатором двух уплотнительных колец, установленных с возможностью упругого смещения к уплотнительным седлам в открытом положении задвижки, при этом компенсатор выполнен в виде упруго податливой в осевом направлении трубной секции, герметично установленной между двумя уплотнительными кольцами, отличающаяся тем, что в упруго податливой трубной секции аксиально установлена внутренняя трубная секция, жестко соединенная с одним уплотнительным кольцом и установленная с возможностью осевого перемещения относительно другого уплотнительного кольца, при этом сумма поверхностей уплотнительных колец и упруго податливой трубной секции, обращенных друг к другу в осевом направлении со стороны корпуса задвижки, больше суммы их поверхностей, обращенных в сторону друг от друга в том же направлении и с той же стороны, а давление в полости корпуса над тарелкой выше давления в перепускном канале при открытом положении задвижки. 8. Задвижка по пп.1 7, отличающаяся тем, что каждая из уплотнительных поверхностей двух уплотнительных колец выполнена на перифериях последних. 9. Задвижка по п.8, отличающаяся тем, что уплотнительные поверхности упомянутых уплотнительных колец образованы кольцевыми вставками, расположенными вдоль их наружных периферий и выполненными из закаленной или специально бронированной стали.