ЗАДВИЖКА Российский патент 2003 года по МПК F16K3/18 

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к задвижкам.

Задвижки, рассматриваемые в качестве аналогов заявленного устройства, содержат корпус с седлами, запорный орган со штоком привода, с резьбой и ходовой гайкой на свободном конце штока, причем ходовая гайка крепится к корпусу с возможностью свободного вращения вокруг оси [1], [3].

Недостатком этих устройств является затруднительность достижения герметичности на затворе задвижки, ненадежность затвора из-за частых разрушений с выпадением щечек в условиях эксплуатации, необходимость в значительных усилиях для привода задвижки.

Известна задвижка, выбранная в качестве прототипа заявленного устройства, содержащая корпус с седлами, между которыми установлен затвор, находящийся под воздействием штока с резьбой и ходовой гайкой, прикрепленной к корпусу с возможностью свободного вращения вокруг оси [2], [4], [5].

Недостатком прототипа является необходимость приложения значительного усилия для герметизации затвора, что осуществляется ручным, пневмогидравлическим, электрическим и др. приводами неоправданно большой мощности. Значительные усилия, прилагаемые к затвору, приводят к быстрому износу и выходу из строя задвижки в условиях эксплуатации, а конструкция самого затвора трудно поддается герметизации. Этот недостаток усугубляется в особенности при работе на повышенных давлениях и больших проходных сечениях седла задвижки, приводя к необходимости охвата задвижки громоздкой трубопроводной обводной линией, включающей дополнительно вторую задвижку меньшего диаметра.

Целью настоящего изобретения является уменьшение усилия привода задвижки, повышение ее герметичности и надежности.

Поставленная цель в заявленной задвижке, содержащей корпус с седлами, между которыми установлен затвор в виде двух дисков с выступами под пружину, который находится под воздействием штока привода с резьбой и ходовой гайкой, установленной в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, достигнута установкой пружины с охватом наружного диаметра выступов дисков, а диски по наружному диаметру помещены с возможностью свободного продольного перемещения в обойму, находящуюся под воздействием штока привода, причем на свободном конце штока закреплен регулируемый упор, фиксирующий положение дисков относительно седел корпуса.

Разновидность заявленной задвижки при повышенных давлениях и больших проходных сечениях седел задвижки достигает поставленную цель выполнением на двух дисках затвора дополнительно малых седел, между которыми зажаты вторые взаимно подпружиненные малые диски, заключенные с возможностью свободного продольного перемещения во вторую малую обойму, жестко прикрепленную к штоку привода, свободно проходящему через отверстие, выполненное на первой большой обойме, а на штоке установлен второй упор, фиксирующий малые диски относительно малых седел.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что заявленное устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного устройства не только с прототипом, но и с другими аналогами, не позволило выявить в них отличительные признаки заявленного устройства, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Предлагаемое устройство на фиг.1 содержит корпус 1 с седлами 2 и 3, на которые упираются уплотнительными прокладками 4 и 5 диски 6 и 7, между которыми установлена пружина 8, надетая на выступы дисков. Диски охвачены по наружному диаметру и свободно могут продольно перемещаться под действием пружины в обойме 9, находящейся под воздействием штока 10 привода задвижки. Шток загерметизирован уплотнительным кольцом 11, зажатым прижимным винтом 12. На втором конце штока закреплен упор 13 с возможностью изменения своего положения на штоке для установки дисков относительно седел точно по центру. На втором конце штока также выполнена резьба с ходовой гайкой 14, на которую надет маховик 15. Ходовая гайка замурована в корпус задвижки с возможностью свободного вращения вокруг оси. На основании задвижки для прочистки ее полости от грязи выполнено отверстие с крышкой 16, которая герметично затягивается на прокладке 17 к корпусу болтами. Стрелки "А" и "Б" указывают на возможные направления потока через задвижку.

Разновидность заявленной задвижки на фиг.2, предназначенной для работы на повышенных давлениях и больших проходных сечениях седла задвижки, дополнительно содержит на дисках 6 и 7 вторые малые седла 18 и 19, на которые упираются уплотнительными прокладками 20 и 21 малые диски 22 и 23, а пружина 8 переставлена от больших дисков в промежуток между малыми дисками. Подпружиненные малые диски помещены и могут свободно перемещаться во второй малой обойме 24, жестко прикрепленной к штоку 10 привода задвижки. Шток на свободной посадке вставлен в отверстие 25, выполненное в стенке большой обоймы 9. На штоке выполнен второй упор 26 для установки малых дисков по центру малых седел.

В остальном позиции на фиг.2 соответствуют позициям на фиг.1.

Задвижка на фиг.1 работает следующим образом.

В исходном состоянии диски 6 и 7 выставляются по центру седел 2 и 3 и фиксируются упором 13, который для регулировки положения дисков относительно седел может быть выполнен с регулируемой фиксацией на штоке. Пружина 8 предварительно прижимает диски к седлам, а прокладки 4 и 5 обеспечивают плотность прижима. С подачей потока, например, по стрелке "А" пружина сжимается, диск 6 отходит от седла 2, а диск 7, наоборот, сильнее прижимается к седлу 3 благодаря давлению потока, поступающего в полость задвижки и в междисковую полость через приоткрывшееся седло 2 и неплотности-зазоры между дисками и обоймой 9. Задвижка герметично закрывается, исключается подача потока на выход задвижки. Аналогичное происходит и при направлении потока по стрелке "Б". Таким образом, плотность задвижки достигается не повышением усилия вдоль оси 10 привода, что имеет место на традиционных задвижках, приводя к поломкам и сокращению срока службы задвижки, а самим давлением потока. Усилие вдоль оси штока значительно снижается, что позволяет уменьшить диаметр штока и размеры резьбы на штоке, а также габариты маховика 15, облегчается достижение уплотнения штока кольцом 11. Задвижка легко управляется поворотом небольшого маховика в отличие от традиционных задвижек, где громоздкий маховик нередко поворачивают дополнительно рычагом или ломом.

Поворотом маховика 15 с ходовой гайкой 14 перемещают вверх либо вниз ось 10, воздействующую на обойму 9, которая увлекает за собой диски 6 и 7 с уплотнительными прокладками 4 и 5, седла 2 и 3 открываются либо закрываются, обеспечивая управление подачей потока, а отрегулированный упор 13 устанавливает диски строго по центру седел. Благодаря зазору между обоймой 9 и подпружиненными дисками, свободно перемещающимися в обойме, диски самоцентрируются относительно седел задвижки, что исключает утечки через затвор из-за возможной инструментальной ошибки изготовления седел и затвора.

Помещение дисков в обойму по их наружному диаметру, то есть охват обоймой дисков по их наружному диаметру, уменьшает перекосы дисков и исключает необходимость в дополнительных приспособлениях, например в скобах, взаимно связывающих диски между собой, что имеет место в известных задвижках, например по патенту Франции FR 1492911 А, где диски охвачены обоймой по их центральным выступам малого диаметра. Зачистку полости задвижки от грязи легко произвести снятием крышки 16 с уплотнительной прокладкой 17, что исключает необходимость снятия задвижки с трубопровода в условиях эксплуатации.

Разновидность предложенной задвижки на фиг.2 работает следующим образом.

Известно, что с повышением давления потока и с увеличением проходного сечения седла задвижки приходится преодолеть значительные усилия на штоке управления задвижкой. Эти силы могут достигать многие тонны. На традиционных задвижках эту проблему решают охватом задвижки громоздкой трубопроводной обводной линией, включающей дополнительно вторую задвижку меньшего диаметра, что создает противодавление на затворе первой большой задвижки и уменьшает усилие управления ею. Это громоздко и дорого, усложняет конструкцию, снижает быстродействие задвижки и неудобно в эксплуатации. Разновидность же предложенной задвижки решает эту проблему просто.

В исходном состоянии диски 6 либо 7 и малые диски 22 либо 23 прижаты давлением потока к большим седлам 2 либо 3 и к малым седлам 13 либо 19 в зависимости от направления потока аналогично работе задвижки на фиг.1. Поворотом небольшого маховика 15 поднимают вверх шток 10 с жестко прикрепленной к нему малой обоймой 24 с малыми дисками 22 и 23. Малые седла 18 и 19 открываются, поток, проходя через них, создает противодавление на диске 6 либо 7 в зависимости от направления потока, что уменьшает силу прижима диска к седлу и облегчает управление задвижкой через шток 10 и маховик 15. При дальнейшем подъеме штока малая обойма 24, упираясь на большую обойму 9, увлекает ее вместе с дисками 6 и 7 за собой вверх. Седла 2 и 3 легко открываются благодаря противодавлению на дисках 6 и 7. Таким образом отпадает необходимость в сооружении неудобной в эксплуатации, громоздкой трубопроводной обводной линии с дополнительной второй задвижкой меньшего диаметра.

Закрытие задвижки осуществляется поворотом маховика 15 в обратную сторону. Шток 10 опускается вместе с большой и малой обоймами, упор 13 устанавливает большие диски 6 и 7 по центру седел 2 и 3, а упор 26, закрепленный на шток, устанавливает малые диски 22 и 23 по центру седел 18 и 19. Подача потока на выход задвижки прекращается.

Таким образом, благодаря значительному уменьшению усилия управления приводом предложенной задвижки и ее разновидности существенно облегчается управление задвижкой. Оказывается возможным управлять работой задвижек с помощью маломощных приводов. Экономятся энергетические ресурсы в условиях эксплуатации и материальные ресурсы в условиях производства задвижек. Исключаются преждевременные поломки задвижек, повышается срок их эксплуатации.

Предложенная задвижка и ее разновидность благодаря перечисленным преимуществам найдут широкое применение в арматуростроении.

Изготовленные и испытанные образцы предложенных задвижек подтверждают легкость освоения их производства и высокую эффективность в условиях эксплуатации.

Источники информации
1. "Арматура 2000". Номенклатурный каталог-справочник по трубопроводной арматуре, выпускаемой в СНГ, изд. 2, ОАО "МосЦКБА", 2000, стр. 189-204.

2. Там же, стр. 197.

3. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа, справочное пособие, изд. 2, под рук. Ю.М.Котелевского, Москва, Недра, 1976, стр. 59-71.

4. Современные конструкции трубопроводной арматуры, справочное пособие, под ред. Ю.М.Котелевского, изд-во Недра, Москва, 1970, стр. 57, рис. 13.

5. Патент Франции FR 1492911 А.

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к задвижкам, и предназначено для герметичного перекрытия проходного сечения трубопроводов. Задвижка содержит корпус с седлами. Между седлами установлен затвор в виде двух дисков с выступами под пружину. Затвор находится под воздействием штока привода с резьбой и ходовой гайкой. Последняя установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг оси. Пружина надета на выступы дисков. Диски по наружному диаметру помещены с возможностью свободного продольного перемещения в обойму. Обойма находится под воздействием штока привода. На свободном конце штока закреплен регулируемый упор. Этот упор фиксирует положение дисков относительно седел корпуса. Изобретение направлено на уменьшение усилия привода задвижки, повышение герметичности и надежности ее в работе. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Задвижка, содержащая корпус с седлами, между которыми установлен затвор в виде двух дисков с выступами под пружину, затвор находится под воздействием штока привода с резьбой и ходовой гайкой, установленной в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, отличающаяся тем, что пружина надета на выступы дисков, а диски по наружному диаметру помещены с возможностью свободного продольного перемещения в обойму, находящуюся под воздействием штока привода, причем на свободном конце штока закреплен регулируемый упор, фиксирующий положение дисков относительно седел корпуса. 2. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что на дисках затвора выполнены дополнительно малые седла, между которыми зажаты вторые взаимно подпружиненные малые диски, заключенные с возможностью свободного продольного перемещения во вторую малую обойму, жестко прикрепленную к штоку привода, вставленному на свободной посадке в отверстие в стенке первой большой обоймы, причем к штоку прикреплен второй упор, фиксирующий положение малых дисков относительно малых седел.