ЗАДВИЖКА С КЛИНОВЫМ ЗАТВОРОМ Российский патент 2005 года по МПК F16K3/12 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в качестве запорного устройства на технологических линиях в нефтегазодобывающей промышленности, энергетике, а также в других отраслях промышленности.

Известны клиновые затворы задвижки, состоящие из клина затвора и вкладыша со сквозным отверстием для прохода ограничителя их взаимного перемещения относительно друг друга (SU 181928 А1, МПК G 01 N 21/78, 01.01.1966).

Однако размещение ограничителя взаимного перемещения деталей затвора, выполненного в виде болта и находящегося вдоль оси прохода в потоке среды при полностью закрытой задвижке снижает надежность и долговечность задвижки. Если поток среды направлен со стороны вкладыша затвора задвижки, то в закрытом положении задвижка работает надежно. Если поток среды направлен со стороны клина, то в закрытом положении работоспособность задвижки крайне ненадежна из-за необходимости обеспечения герметичности в парах: седло корпуса - вкладыш затвора, отверстие вкладыша - болт, вкладыш - клин затвора, так как двустороннего уплотнения затвора в закрытой задвижке добиться очень сложно. Поэтому долговечность данного затвора вдвое ниже, так как при износе уплотняющей поверхности клина затвора разворачивать задвижку на трубопроводе на 180 градусов не имеет смысла.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является задвижка с клиновым затвором, содержащая корпус, затвор со сферическими, взаимно контактирующими частями, взаимодействующий с головкой шпинделя, и ограничитель взаимного перемещения частей затвора, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси прохода задвижки (SU 1681098 А1, МПК F 16 К 3/12, 30.09.1991). Недостатком известного клинового затвора является то, что ограничитель взаимного перемещения частей затвора выполнен на головке шпинделя. Это приводит, во-первых, к неравномерности нагрузки вдоль шпинделя при закрытии задвижки, в результате чего возможна потеря устойчивости шпинделя, его изгиб и, как следствие, заклинивание в резьбовой втулке из-за действия изгибающего момента от усилия на заплечик и шип головки шпинделя; во-вторых, к увеличенному по сравнению с требуемым для самоустановки частей затвора относительно седел зазору между шипом и полуцилиндрическими расточками в затворе для компенсации погрешностей изготовления деталей задвижки из-за несоосности шпинделя относительно рабочих поверхностей седел, в результате возможно появление преждевременных задиров на рабочих уплотняющих поверхностях задвижки и, как следствие, потеря герметичности задвижки; в-третьих, к неравномерности нагрузки на выступы из-за выполнения их на обеих частях клинового затвора от заплечиков шпинделя при открытии задвижки, что может привести к поломке выступов или заплечиков. Следовательно, известная конструкция задвижки с клиновым затвором ненадежна.

Целью изобретения является повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что задвижка с клиновым затвором, содержащая корпус, затвор со сферическими, взаимно контактирующими частями, взаимодействующий с головкой шпинделя, и ограничитель взаимного перемещения частей затвора, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси прохода задвижки, содержит затвор, одна из частей которого выполнена в виде клина со сферическим гнездом и взаимодействует с головкой шпинделя, а вторая часть в виде сферического вкладыша с радиусом сферы, меньшим радиуса контактирующей с ней сферы, размещена в гнезде клина, при этом ограничитель взаимного перемещения частей затвора выполнен в виде двух осей, соосно расположенных между собой, причем один конец каждой из осей закреплен в отверстии клина, а другой расположен в отверстии вкладыша с радиальным и осевым зазорами.

За счет соосного расположения ограничителей взаимного перемещения частей затвора относительно друг друга, придания им цилиндрической формы в виде осей с размещением в отверстиях сферического вкладыша с минимальным радиальным и конструктивно необходимым осевым зазорами и консольного закрепления с возможностью их упругой деформации исключается излишний контакт клина и сферического вкладыша с рабочими поверхностями седел при закрытии-открытии задвижки и появление преждевременных задиров на ее уплотнительных поверхностях, что повышает надежность работы клинового затвора и задвижки в целом. Выполнение выступов, взаимодействующих с заплечиками шпинделя при открытии задвижки, только на одной из частей клинового затвора - клине исключает неравномерность нагрузки на выступы клинового затвора от заплечиков шпинделя и позволяет снабдить головку шпинделя сферическим наконечником для выравнивания нагрузки вдоль его оси при закрытии задвижки, что повышает надежность работы задвижки.

Так как радиус сферического вкладыша меньше радиуса гнезда клина в пределах одного-двух миллиметров, то в начальный момент соприкосновения клинового затвора с седлами задвижки при ее закрытии происходит качание и разворот сферического вкладыша относительно точки касания его с гнездом клина, а плоская форма вкладыша со стороны седла обеспечивает его равнопрочность от усилия закрытия задвижки и равномерность распределения нагрузки по площади контакта с седлом, повышая надежность уплотнения задвижки.

На фиг.1 изображена задвижка, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Задвижка содержит клиновый затвор, одна из частей которого выполнена в виде клина 1 со сферическим гнездом - радиусом "а" и взаимодействует с головкой шпинделя 2, а другая часть в виде сферического вкладыша 3 - с радиусом сферы «б», меньшим радиуса «а», размещена в гнезде клина 1, при этом ограничитель взаимного перемещения сферического вкладыша 3 относительно клина 1 выполнен в виде двух осей 4, соосно расположенных между собой, причем один конец каждой из осей 4 закреплен в отверстии клина 1, а другой расположен в отверстии вкладыша 3 с радиальным зазором «в» и осевым «г». При закрытой задвижке клин 1 и сферический вкладыш 3 прижимаются к седлам 5 корпуса 6 задвижки.

Задвижка работает следующим образом. Передвижением клинового затвора со шпинделем 2 вдоль своей оси симметрии в том или ином направлении осуществляется открывание или закрывание задвижки. При движении клинового затвора под действием сферического наконечника «д» головки шпинделя 2 вниз клин 1 и сферический вкладыш 3 взаимодействуют с седлами 5 корпуса 6 задвижки, поворачиваются относительно друг друга по взаимно контактирующим сферическим поверхностям и плотно прижимаются к седлам 5, задвижка закрывается. При движении клинового затвора под действием заплечиков «е» шпинделя 2 на выступы «ж» клина 1 вверх клин 1 и сферический вкладыш 3 отходят от седел 5, задвижка открывается. При полностью открытой задвижке сферический вкладыш 3 удерживается в сферическом гнезде клина 1 от выпадания с помощью соосно расположенных осей 4.

Такое техническое решение, как выполнение одной из частей клинового затвора в виде клина со сферическим гнездом, взаимодействующим со сферическим наконечником головки шпинделя, и размещение сферического вкладыша в гнезде клина, позволяет исключить неравномерность нагрузки на выступы клинового затвора и заплечики шпинделя, выравнить нагрузку вдоль оси шпинделя. А соосное расположение ограничителей взаимного перемещения частей затвора относительно друг друга, придание им цилиндрической формы в виде осей с размещением в отверстиях сферического вкладыша с минимальным радиальным и конструктивно необходимым осевым зазорами и консольное закрепление с возможностью их упругой деформации исключают излишний контакт клина и сферического вкладыша с рабочими поверхностями седел при закрытии-открытии задвижки и появление преждевременных задиров на ее уплотнительных поверхностях, что повышает надежность работы клинового затвора и задвижки в целом.

Задвижка с клиновым затвором предназначена для использования в области арматуростроения. Задвижка содержит затвор из двух частей. Одна из частей выполнена в виде клина со сферическим гнездом и взаимодействует с головкой шпинделя. Вторая часть в виде сферического вкладыша с радиусом сферы, меньшим радиуса контактирующей с ней сферы, размещена в гнезде клина. Ограничитель взаимного перемещения частей затвора выполнен в виде двух осей. Последние соосно расположены между собой. Один конец каждой из осей закреплен в отверстии клина. Другой конец каждой из осей расположен в отверстии вкладыша с радиальным и осевым зазорами. Обеспечивается повышение надежности работы задвижки. 3 ил.

Задвижка с клиновым затвором, содержащая корпус, затвор со сферическими взаимно контактирующими частями, взаимодействующий с головкой шпинделя, и ограничитель взаимного перемещения частей затвора, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси прохода задвижки, отличающаяся тем, что одна из частей затвора выполнена в виде клина со сферическим гнездом и взаимодействует с головкой шпинделя, а вторая часть - в виде сферического вкладыша с радиусом сферы, меньшим радиуса контактирующей с ней сферы, размещена в гнезде клина, при этом ограничитель взаимного перемещения частей затвора выполнен в виде двух осей, соосно расположенных между собой, причем один конец каждой из осей закреплен в отверстии клина, а другой расположен в отверстии вкладыша с радиальным и осевым зазорами.