ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПОРШНЕВАЯ ЗАДВИЖКА Российский патент 1999 года по МПК F16K3/24 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Известна задвижка с поршневым приводом, содержащая корпус, поршневую камеру с размещенным в ней штоком, связанным с затвором и поршнем, демпферный узел, закрепленный на штоке и установленный на поршневой камере, бугель с размещенным в нем указателем положения, демпферный узел, выполненный в виде двух втулок, упругих элементов и двух стяжных гаек, закрепленных на штоке и стягивающих упругие элементы, взаимодействующие со втулками, установленными с возможностью ограниченного перемещения между стяжными гайками и упругими элементами, в стенке по крайней мере одной втулки, обращенной к затвору, выполнена проточка, а сам демпферный узел размещен в бугеле, причем указатель положения установлен на одной из втулок (SU, патент 1565185, кл. F 16 K 31/22, 1990).

Недостатком указанной задвижки является трудоемкость изготовления и обслуживания, обусловленная наличием двух механизмов - привода и запорного органа. Следствием указанных недостатков является недостаточная надежность работы указанной задвижки.

Известна поршневая задвижка для загрязненных сред, содержащая корпус с направляющей камерой, сообщенной через обратный клапан с источником очищающей среды, и цилиндрический запорный орган с установленными на его наружной поверхности уплотнениями одностороннего действия, причем внутри запорного органа образована герметичная полость, в которой установлен поршень со сквозным отверстием, а задвижка снабжена пустотелым штоком, жестко соединяющим поршень с корпусом, через который подпоршневая полость снабжена с источником очищающей среды, причем в отверстии поршня установлен обратный клапан, а в верхней зоне надпоршневой полости в запорном органе выполнены каналы, перекрываемые уплотнениями одностороннего действия (SU, а.с. 1151747, кл. F 16 K 3/28, 1985).

Недостатками указанной задвижки являются отсутствие возможности перекрытия потока рабочей среды при аварийных ситуациях в автоматическом режиме, недостаточная надежность работы, обусловленная сложностью конструкции, проявляющаяся в наличии сравнительно большого количества уплотнительных элементов.

Задачей изобретения является повышение надежности в работе задвижки посредством одновременного применения гидравлического масла для обеспечения трех функций: а) давление гидравлического масла позволяет открывать проходное отверстие задвижки; б) за счет заполнения каналов лабиринтного уплотнения гидравлическим маслом на поршне-шибере происходит дополнительное уплотнение между поршнем-шибером и гильзой; в) наличие гидравлического масла в канавках лабиринтного уплотнения обеспечивает смазку трущихся поверхностей при движении поршня-шибера относительно гильзы.

Технический результат достигается тем, что гидравлическая поршневая задвижка содержит поршень-шибер, имеющий канавки, соединенные между собой, заполненные гидравлическим маслом и создающие лабиринтное уплотнение между поршнем-шибером и гильзой, а указатель положения поршня-шибера одновременно выполняет функции ограничителя хода поршня-шибера и предотвращает проворот последнего, а в аккумуляторе механической энергии пружины имеют различное направление навивки и при сборке чередуются между собой, а также между пружинами и поршнем расположена пята, имеющая нижнюю выпуклую сферическую поверхность, а верхняя поверхность поршня-шибера имеет форму внутреннего конуса, причем пята содержит отверстие для указателя, а также возможна установка в нижней части соединяющих канавок ползунов, с заполнением всех канавок гидропастой, а также возможна установка в зазоре между пятой и поршнем-шибером дополнительного упругого уплотнения.

Предлагаемая конструкция гидравлической поршневой задвижки (в дальнейшем именуется "задвижка") обладает новизной и имеет инженерный уровень. Задвижка несложна в изготовлении, что подтверждает ее промышленную применимость.

На фиг. 1 изображен общий вид задвижки в рабочем положении; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - сечение Б-Б; на фиг. 4 - элемент В, вариант; на фиг. 5 - элемент Г; на фиг. 6 - сечение Д-Д, вариант; на фиг. 7 - сечение Е-Е; на фиг. 8 - элемент Ж, вариант.

Задвижка состоит из корпуса 1, гильзы 2, поршня-шибера 3, крышки 4, прикрепленной к корпусу 1 посредством болтов 5. Между корпусом 1 и крышкой 4 расположено уплотнительное кольцо 5. Указатель 7 в своей нижней части неподвижно закреплен в поршне-шибере 3 и смещен относительно вертикальной оси поршня-шибера 3. Средняя часть указателя 7 выполнена ступенчатой, так как он одновременно служит ограничителем хода поршня-шибера 3. Верхняя часть указателя 7 имеет возможность перемещаться в отверстии крышки 4 и герметизируется уплотнением 8. Между нижней поверхностью крышки 4 и верхней поверхностью поршня-шибера 3 расположены пружины 9 и 10. Указанные пружины различаются направлением навивки и при сборе чередуются между собой. Поршень-шибер имеет кольцевые канавки 11, расположенные в верхней и нижней частях. Поршень-шибер 3 содержит несколько вертикальных канавок 12, проходящих от нижней плоскости поршня-шибера 3 до самой верхней кольцевой канавки. В нижней части корпуса 1 расположен штуцер 13. Кольцевые канавки 11 образуют между наружной поверхностью поршня-шибера 3 и внутренней поверхностью гильзы 2 лабиринтное уплотнение. Смещение оси указателя 7 относительно вертикальной оси поршня-шибера 3 предотвращает последний от поворота.

Вариантом исполнения верхней части поршня-шибера 3 может служить выполнение его верхней поверхности в виде внутреннего конуса (фиг. 4). Тогда между пружинами 9 и 10 устанавливается пята 14, имеющая отверстие для указателя 7 и содержащая нижнюю поверхность в виде сферы, имеющей радиус R. Такой вариант исполнения уменьшит отрицательные воздействия на поршень-шибер 3 со стороны пружин 9 и 10 при их различной фактической жесткости.

Вариантом исполнения верхней части поршня-шибера 3 может служить выполнение дополнительных пазов 15, полости которых контактируют с выступами ползунов 16 (фиг. 6). Ползуны 16 установлены в нижней части вертикальных канавок 12. При этом, кольцевые канавки 11 и вертикальные канавки 12 заполняются гидропастой, например, пастой СУ-1 ТУ 6-02-1-783-93.

Вариантом исполнения уплотнения в верхней части поршня-шибера 3 (фиг. 8) может быть установка упругого элемента 17, который установлен в зазоре между пятой 14 и поверхностью внутреннего конуса поршня-шибера 3.

Задвижка работает следующим образом.

При подаче масла по стрелке "З" от магистрали управления (не показана) через штуцер 13, полость "И" заполняется маслом и поршень-шибер движется вверх до контакта средней части указателя 7 с нижней поверхностью крышки 4. При этом происходит сжатие пружин 9 и 10. Устанавливаясь в крайнее верхнее положение, поршень-шибер 3 открывает проход рабочей среды через задвижку. Одновременно масло из полости И поступает в вертикальные канавки 12 и кольцевые канавки 11. Таким образом достигается смазка наружной поверхности поршня-шибера 3 с внутренней поверхностью гильзы 2 и вследствие эффекта масла, находящегося под давлением, происходит лабиринтное уплотнение в кольцевых канавках 11.

Вариантом лабиринтного уплотнения служит применение гидропасты, давление на которую передается посредством ползунов 16.

При падении давления в магистрали уплотнения поршень-шибер 3 опустится под действием силы от пружин 9 и 10. Таким образом перекрывается проход рабочей среды через задвижку.

Применение предлагаемой задвижки позволит в автоматическом режиме перекрывать нефте- и газопроводы при стихийных бедствиях, аварийных ситуациях и отказах в работе магистрали управления. Простота конструкции и минимальное техническое обслуживание делают предлагаемую задвижку конкурентоспособной по сравнению с существующими устройствами для перекрытия рабочей среды в нефтегазопроводах.

Изобретение предназначено для надежного перекрытия трубопровода при аварийных ситуациях. Гидравлическая поршневая задвижка содержит корпус с направляющей гильзой, поршневую камеру, крышку, аккумулятор механической энергии, поршень-шибер и указатель положения поршня-шибера. В поршне-шибере выполнены каналы, соединенные между собой и заполненные гидравлическим маслом с образованием лабиринтного уплотнения между поршнем-шибером и гильзой. Указатель положения поршня-шибера установлен с возможностью ограничения хода поршня и предотвращения его поворота. В результате обеспечивается надежность работы задвижки в автоматическом режиме. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Гидравлическая поршневая задвижка, содержащая корпус с направляющей гильзой, поршневую камеру, крышку, аккумулятор механической энергии и поршень-шибер, отличающаяся тем, что она снабжена указателем положения поршня-шибера, а в поршне-шибере выполнены каналы, соединенные между собой и заполненные гидравлическим маслом с образованием лабиринтного уплотнения между поршнем-шибером и гильзой, при этом указатель положения поршня-шибера установлен с возможностью ограничения хода поршня-шибера и предотвращения его проворота. 2. Задвижка по п.1, отличающаяся тем, что аккумулятор механической энергии выполнен в виде пружин с различным направлением навивки, чередующихся между собой. 3. Задвижка по п.1, отличающаяся тем, что между пружинами и поршнем-шибером расположена пята с нижней выпуклой сферической поверхностью, а на верхней поверхности поршня-шибера выполнена коническая выемка, причем в пяте выполнено отверстие для указателя. 4. Задвижка по п.3, отличающаяся тем, что в зазоре между пятой и поршнем-шибером установлено упругое уплотнение.