ЗАПОРНЫЙ УЗЕЛ ШИБЕРНОГО ЗАТВОРА Российский патент 1998 года по МПК F16K3/08 

Изобретение относится к арматуростроению и может найти применение в коммунальном хозяйстве, в химической, нефтяной и других отраслях промышленности для регулирования и перекрытия рабочей среды, проходящей по трубопроводам технических систем.

Из описания изобретения к SU, а.с. N 352072, кл. F 16 K 3/08, 1972, известен запорный узел шиберного затвора, содержащий подвижную заслонку и неподвижную (седло). Заслонки имеют взаимно перекрываемые на закрытие окна при повороте подвижной заслонки на требуемый угол. Разъем корпуса выполнен резьбовым и соосным его расточке, а заслонки выполнены металлическими, при этом подвижная заслонка установлена на уплотнениях. Затвор имеет разгрузочную полость, образованную расточкой в корпусе и фланцем подвижной заслонки.

Разгрузочная полость соединена каналами с напорной и выходной магистралями среды через трехходовой кран и расположена с той стороны затвора, на которую действует давление среды в напорной магистрали.

Недостатком данного запорного узла шиберного затвора является короткий срок службы, объясняемый невысокой износостойкостью и коррозионной стойкостью его металлических заслонок в условиях высоких температур, достаточно агрессивной технической воды, пара.

Из описания изобретения к патенту DE N 3309546, кл. F l6 K 3/08, 1984, известен также другой запорный узел шиберного затвора. Он содержит три керамические заслонки, контактирующие между собой торцевыми прецизионными поверхностями. Сложенные вместе, они составляют блок, который установлен в цилиндрической полости корпуса. Причем между крайними неподвижными дисковыми заслонками средняя заслонка установлена с возможностью поворота вокруг продольной оси. Средняя подвижная заслонка имеет периферийные выступы (или впадины), зацепленные с соответствующими впадинами (выступами) установленного на ней приводного элемента - рычага, имеющего ограниченный угол поворота. Рычаг выведен наружу через прорезь корпуса со скользящими уплотнениями. Герметичность запорного узла шиберного затвора обеспечивается высокой степенью точности обработки торцевых прецизионных поверхностей керамических дисковых заслонок, а также резиновыми прокладками.

Данный запорный узел шиберного затвора обладает значительно более длительным сроком службы благодаря высокой стойкости керамических заслонок к воздействию агрессивных жидкостей и пара.

По технической сущности данное запорно-регулирующее устройство наиболее близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа для сравнения.

Недостатком известного запорного узла шиберного затвора является невозможность его использования в затворах, рассчитанных на крупные проходные сечения (более 40 мм) и повышенные давления (более 16 атм). В этих случаях возрастают силы трения между подвижной и неподвижными заслонками, что приводит к необходимости применения различных способов разгрузки заслонок (как, например в упомянутом
SU, а.с. N 352072, кл. F 16 K 3/08, 1972). Увеличение же крутящего момента, создаваемого поворотным элементом (например, увеличение длины рычага затвора, предложенного патентом-прототипом) приводит к разрушению керамических дисковых заслонок.

Задачей настоящего изобретения является разработка такого запорного узла шиберного затвора, который бы позволил, сохранив положительные свойства прототипа, расширить диапазон его рабочих параметров.

Эта задача решается тем, что в известном запорном узле шиберного затвора, содержащем выполненные с проходными окнами дисковые заслонки, контактирующие между собой торцевыми рабочими прецизионными поверхностями, составляющие блок, причем одна из заслонок установлена с возможностью поворота приводным элементом относительно других заслонок, согласно изобретению одна или более заслонок на торцевых поверхностях имеет выборки или углубления, уменьшающие площадь поверхности контакта между заслонками, с образованием по контуру проходных окон заслонки выступа в форме полосы с шириной 1-5 мм, при этом рабочая прецизионная поверхность заслонки расположена на указанном выступе.

Наличие у одной или более заслонок на торцевых рабочих поверхностях указанных выборок или углублений, уменьшающих площадь контакта между заслонками запорного узла, позволяет снизить момент сил трения между заслонками запорного узла шиберного затвора. Таким образом, появляется возможность применения запорного узла шиберного затвора при более высоких давлениях рабочих сред, в более широком диапазоне проходных сечений без нежелательного увеличения крутящего момента приводного элемента.

Наличие полосы контакта между рабочими прецизионными поверхностями заслонок шириной 1-5 мм, опоясывающей проходные окна, обеспечивает герметичность запорного узла: рабочая жидкость не просачивается между торцевыми поверхностями заслонок.

Совокупность раскрытых выше отличительных признаков запорного узла шиберного затвора позволяет расширить диапазон рабочих параметров шиберного затвора.

Ниже дается детальное описание заявленного запорного узла шиберного затвора со ссылкой на чертежи. Детали запорного узла показаны в толстых линиях, детали шиберного затвора - штрихпунктирными линиями.

На фиг. 1 в разрезе показан общий вид запорного узла шиберного затвора в положении "открыто"; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант юнструктивного исполнения запорного узла шиберного затвора, в котором выборки, уменьшающие площадь контакта торцевых рабочих поверхностей, выполнены на крайних заслонках.

Согласно изобретению запорный узел шиберного затвора содержит имеющие проходные окна 1 три дисковые заслонки 2, 3, 4, сложенные в блок. Заслонки 2, 3, 4 контактируют между собой торцевыми рабочими прецизионными поверхностями 5, 6, 7, 8. Средняя заслонка 3 установлена с возможностью поворота относительно крайних заслонок 2 и 4, имеет периферийные пазы 9 (или выступы) для соединения с приводным элементом 10 шиберного затвора. Такие же пазы 9 (или выступы) имеют и крайние заслонки 2 и 4, что позволяет удерживать их неподвижно относительно корпуса шиберного затвора 13 и уплотняющих резиновых прокладок 14.

Как показано на фиг. 1, средняя заслонка 3 на своих торцах имеет выборки 11 и 12 (нерабочие поверхности). Выборки 11 и 12 могут быть выполнены в виде отдельных углублений, либо занимать значительную площадь. На фиг. 1, 2 выборки 11 и 12 представлены в виде сплошного торцевого углубления, при этом рабочие прецизионные поверхности сохранены только на выступах 6 и 8, причем эти выступы на фиг. 2 имеют форму полос шириной 1-5 мм, опоясывающих проходные окна L.

В отличие от прототипа толщина средней заслонки 3 не является постоянной (фиг. 1). Вследствие этого соприкосновение между соседними дисковыми заслонками 2, 3, 4 осуществляется не по всему их торцевому сечению, а только по узким полосам 6 и 8. В остальной же части своей торцевой поверхности, где имеются выборки 11 и 12, заслонки не соприкасаются между собой. Благодаря этому уменьшается площадь контакта трущихся поверхностей заслонок 2, 3, 4, что приводит к снижению момента трения между заслонками. Последнее позволяет без дополнительных мероприятий расширить область применения шиберного затвора - повысить давление рабочей среды и увеличить диаметр проходного сечения.

На фиг. 1 и 2 полосы контакта 6 и 8 выполнены на обеих сторонах средней заслонки 3. Однако они могут располагаться и на боковых заслонках 2 и 4, как показано на фиг. 3. При этом средняя заслонка на своих торцевых поверхностях не имеет выборок.

Ниже в таблице приведены данные заводских испытаний, выполненных АО "Завод горношахтного машиностроения" (г. Пермь) с шиберным затвором ЗДФК Ду-80 при использовании запорного узла - прототипа и предлагаемого на фиг. 1, 2 запорного узла⁺⁾.

⁺⁾ В заводских испытаниях использовался предлагаемый по фиг. 1, 2 запорный узел с диаметром заслонок 120 мм с полосами контакта шириной 2 мм.

Как видно из приведенной таблицы, применение предлагаемого запорного узла шиберного затвора позволяет снизить необходимый для поворота средней заслонки крутящий момент на 50-70%. Этот экспериментальный факт является основанием для расширения диапазона применения шиберного затвора ЗДФК ДУ-80 на область более высоких давлений и проходных сечений.

Использование: для регулирования и перекрытия рабочей среды, проходящей по трубопроводам технических систем, применяемых в коммунальном хозяйстве, в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Запорный узел шиберного затвора содержит три дисковые заслонки, сложенные в блок. Средняя заслонка установлена с возможностью поворота относительно крайних заслонок, имеет для соединения с приводным элементом периферийные пазы. Такие же пазы имеют и боковые заслонки, что позволяет удерживать их неподвижно относительно корпуса шиберного затвора. Дисковые заслонки выполнены с проходными окнами. На торцевых поверхностях одной или более заслонок выполнены выборки или углубления, уменьшающие площадь поверхности контакта между заслонками, с образованием по контуру проходных окон каждой заслонки выступа в форме полосы с шириной 1-5 мм. Рабочая прецизионная поверхность заслонки расположена на указанном выступе. 3 ил.

Запорный узел шиберного затвора, содержащий выполненные с проходными окнами дисковые заслонки, контактирующие между собой торцевыми рабочими прецизионными поверхностями, составляющие блок, причем одна из заслонок установлена с возможностью поворота приводным элементом относительно других заслонок, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях одной или более заслонок выполнены выборки или углубления, уменьшающие площадь поверхности контакта между заслонками, с образованием по контуру проходных окон каждой заслонки выступа в форме полосы с шириной 1 - 5 мм, при этом рабочая прецизионная поверхность заслонки расположена на указанном выступе.