СЕГМЕНТИРОВАННЫЙ САЛЬНИКОВЫЙ УЗЕЛ ЗАДВИЖКИ Российский патент 2018 года по МПК F16K3/02 F16K3/30 

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет согласно пункту 119(e) свода 35 законов США предварительной заявки на патент США №61/697661, поданной 6 сентября 2012 г., которая включена в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к сальниковому узлу шиберно-ножевой задвижки, более конкретно - к сегментированному сальниковому узлу, содержащему несколько зажимных элементов для сжатия участков набивочного материала в шиберно-ножевой задвижке.

Уровень техники

В шиберно-ножевых задвижках без крышки вокруг шибера располагают несколько рядов набивочного материала, который затем сжимают сальниковым узлом. Такая конфигурация образует, по существу, герметичное уплотнение, предотвращающее утечку текучей среды. Известные сальниковые узлы выполнены в виде цельной конструкции, которая располагается вокруг шибера. Однако при использовании шиберно-ножевой задвижки, предназначенной для относительно больших труб, площадь набивки, по существу, увеличивается.

Более того, принятые производственные допуски и допуски на сборку обуславливают изменение геометрии сальниковой коробки, тем самым приводя к соответствующим изменениям высоты набивки.

В результате известные сальниковые узлы характеризуются некоторыми недостатками при использовании в относительно больших задвижках. Недостатком является то, что для соответствия увеличенным размерам площади набивки и усилиям, необходимым для соответствующего сжатия набивочного материала, сальниковый узел должен иметь надежную конструкцию и быть относительно большим и тяжелым. Более того, для проведения операций технического обслуживания, таких как повторная набивка задвижки, снять сальниковый узел без отсоединения исполнительной системы задвижки нельзя. Кроме того, сальниковый узел не может обеспечивать равномерное давление на набивочный материал, если высота набивки меняется. Во время эксплуатации набивочный материал сжимается за счет затягивания сальникового узла до момента исключения утечек. Однако это приводит к перетягиванию в некоторых точках, тем самым сокращая срок службы набивочного материала и увеличивая осевую нагрузку задвижки.

Раскрытие изобретения

Раскрыт сальниковый узел для задвижки, причем сальниковый узел содержит верхнюю часть для размещения шибера. Сальниковый узел содержит первую и вторую продольные секции набивочного материала для уплотнения шибера. Более того, сальниковый узел содержит первый и второй толкающие элементы, расположенные смежно с первой и второй продольными частями. Также сальниковый узел содержит несколько зажимных элементов, расположенных смежно с первым и вторым толкающими элементами, причем несколько зажимных элементов воздействует давлением на выбранные участки первого и второго толкающих элементов, сжимая соответствующие выбранные участки первой и второй продольных секций набивочного материала.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показан поэлементный вид шиберно-ножевой задвижки с сегментированным сальниковым узлом задвижки в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 2 показан увеличенный вид сальникового узла.

На Фиг. 3 показан вид в поперечном сечении шибера и набивочного материала.

На Фиг. 4 показан вид в поперечном сечении сальникового узла.

На Фиг. 5 показан вид второго выреза, выполненного в зажимных элементах, расположенных на первом и втором концах первого и второго рядов зажимных элементов.

Осуществление изобретения

Перед подробным описанием вариантов осуществления настоящего изобретения необходимо отметить, что осуществление настоящего изобретения не ограничивается деталями конструкции и расположением компонентов, изложенных ниже в описании или показанных далее на фигурах. Настоящее изобретение предусматривает другие варианты осуществления и может быть реализовано на практике другими способами. Также необходимо понимать, что выражения и термины, используемые в настоящем документе, приведены в описательных целях и не должны рассматриваться как ограничивающие. Использование в настоящем документе терминов «включающий», «содержащий» или «имеющий» и их вариантов предусматривает, что имеются в виду указанные после них элементы и их эквиваленты, равно как и дополнительные элементы. Если не указано или не ограничено другим образом, термины «вставленный», «соединенный», «расположенный» и «присоединенный» и их варианты используются в широком смысле и охватывают как прямо, так и косвенно установки, соединения, опоры и сочленения. Кроме того, «соединенный» и «присоединенный» не ограничены физическими или механическими соединениями или присоединениями. В следующем далее описании аналогичными числовыми позициями и символами обозначены подобные, аналогичные и соответствующие детали, показанные на нескольких видах Фиг. 1-5.

На Фиг. 1 показан поэлементный вид шиберно-ножевой задвижки 10, содержащей сегментированный сальниковый узел 50 задвижки. Задвижка 10 содержит корпус 12, характеризующийся наличием в целом круглого отверстия 14 для пропускания потока текучей среды между каналами или трубами, прикрепленными во время эксплуатации к задвижке 10. Дополнительно корпус 12 содержит расположенные на расстоянии друг от друга уплотнительные кольца 16, которые проходят по окружности отверстия 14. В верхней части 17 корпуса 12 выполнена первая прорезь 20, по существу, прямоугольной формы для размещения шибера 18, выполненного с возможностью перемещения между закрытым и открытым положениями. В закрытом положении шибер 18 перемещен в отверстие 14, тем самым блокируя отверстие 14 и препятствуя потоку текучей среды. В этом положении шибер 18 находится между уплотнительными кольцами 16, плотно охватывающими шибер 18 для предотвращения протекания текучей среды между шибером 18 и корпусом 12. В открытом положении шибер 18 выдвинут из отверстия 14, таким образом открывая отверстие 14 и обеспечивая протекание текучей среды. Шибер 18 перемещается в защитном вкладыше 22, расположенном внутри корпуса 12, который может быть выполнен из полипропилена или другого подходящего материала, такого как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (т.е. UHMW), политетрафторэтилен (т.е. покрытие Teflon®) и другие материалы, и предназначен для предотвращения возникновения контакта металл-металл между шибером 18 и корпусом 12, тем самым защищая шибер 18.

Задвижка 10 дополнительно содержит поперечину 24, прикрепленную к верхней части 17, и шток 26 задвижки, который проходит через поперечину 24. Нижняя часть 28 штока 26 задвижки прикреплена к верхнему концу 30 шибера 18. Часть штока 26 задвижки имеет резьбу и находится в резьбовом соединении с исполнительным элементом 32. Исполнительный элемент 32 содержит ходовую гайку, которая выполнена с возможностью вращения. Когда ходовая гайка вращается, шток 26 задвижки остается неподвижным. Вращение ходовой гайки либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки приводит к перемещению шибера 18 между открытым и закрытым положениями.

Первая прорезь 20 содержит набивочный материал 34, который выполнен из упругого материала. На Фиг. 2 показан увеличенный вид сальникового узла 50. Набивочный материал 34 имеет, по существу, прямоугольную форму и характеризуется наличием первой 36 и второй 38 продольных боковых секций и первой 40 и второй 42 концевых секций, которые образуют канал 44. Шибер 18 перемещается внутри канала 44 и скользит по первой 36 и второй 38 боковым секциям и по первой 40 и второй 42 концевым секциям по мере перемещения шибера 18 между открытым и закрытым положениями. Набивочный материал 34 обеспечивает уплотнение шибера 18 во время перемещения шибера 18 для предотвращения утечки текучей среды во время эксплуатации. Набивочный материал 34 может быть выполнен из пищевого материала на основе политетрафторэтилена (PTFE) или другого подходящего материала с плетеной или другой конфигурацией.

Сальниковый узел 50 дополнительно содержит ориентированные вертикально первый 52 и второй 54 продольные толкающие боковые элементы и первый 56 и второй 58 толкающие торцевые элементы, которые связаны соответственно с первой 36 и второй 38 боковыми секциями и первой 40 и второй 42 концевыми секциями набивочного материала 34. Первый 52 и второй 54 толкающие боковые элементы также содержат поперечную часть 55, связанную с первой 40 и второй 42 концевыми секциями набивочного материала 34. Более того, сальниковый узел 50 содержит несколько первых 62 и вторых 66 зажимных элементов, расположенных в виде первого 60 и второго 64 рядов, таким образом образуя сегментированный сальниковый узел. Согласно одному варианту осуществления и первый 60, и второй 64 ряд содержит девять зажимных элементов. Первые 62 и вторые 66 зажимные элементы расположены над первым 52 и вторым 54 толкающими боковыми элементами и первым 56 и вторым 58 толкающими торцевыми элементами соответственно. И первый 62, и второй 66 зажимные элементы содержат углубленные участки, которые вместе образуют вторую прорезь 68 для размещения шибера 18.

На Фиг. 3 показан шибер 18, расположенный внутри набивочного материала 34.

Когда шибер 18 вставлен в набивочный материал 34, он ограничен дистанционирующими боковыми 68, 70 и дистанционирующими торцевыми 56, 58 элементами. В свою очередь, дистанционирующие боковые 68, 70 и дистанционирующие торцевые 56, 58 элементы ограничены толкающими боковыми элементами 52, 54 и поперечными частями 55. Толкающие боковые элементы 52, 54 и поперечные части 55 ограничены первой 36 и второй 38 боковыми секциями и первой 40 и второй 42 концевыми секциями набивочного материала 34 соответственно.

На Фиг. 4 показан вид в поперечном сечении сальникового узла 50.

Первый дистанционирующий элемент 68 расположен между первой боковой поверхностью 72 шибера 18 и первым толкающим элементом 52. Аналогично второй дистанционирующий элемент 70 расположен между второй боковой поверхностью 73 шибера 18 и вторым толкающим элементом 54. Первый 68 и второй 70 дистанционирующие элементы могут быть выполнены из UHMW или другого подходящего материала и предназначены для предотвращения возникновения контакта между шибером 18 и первым 52 и вторым 54 толкающими боковыми элементами, первым 56 и вторым 58 толкающими торцевыми элементами (не показаны) и первым 62 и вторым 66 зажимными элементами.

Первый 62 и второй 66 зажимные элементы содержат первый 74 и второй 75 вырезы соответственно. В первый вырез 74 входят участки первого толкающего элемента 52 и первого дистанционирующего элемента 68. Во второй вырез 75 входят участки второго толкающего элемента 54 и второго дистанционирующего элемента 75. Более того, зажимные элементы 62, 66, расположенные на первом 76 и втором 78 концах первого 60 и второго 64 рядов, характеризуются наличием третьего выреза 80 (см. Фиг. 5) для размещения участков первого 56 и второго 58 толкающих торцевых элементов и поперечных частей 55.

Первый 62 и второй 66 зажимные элементы прикреплены к верхней части 17 посредством крепежного элемента в сборе 82. Первый 62 и второй 66 зажимные элементы толкают соответствующий участок первого 52 и второго 54 толкающих боковых элементов и первого 56 и второго 58 толкающих торцевых элементов вниз, сжимая соответствующий участок первой 36 и второй 38 боковых секций и первой 40 и второй 42 концевых секций набивочного материала 34. Таким образом обеспечивается преимущество по сравнению с уровнем техники, поскольку для предотвращения каких-либо утечек текучей среды на участке необходимо сжатие выбранных участков набивочного материала 34, а не всего продольного отрезка набивочного материала 34.

Более того, по меньшей мере один ходовой винт 84 находится в резьбовом соединении с каждым из первого 62 и второго 66 зажимных элементов. Нижняя часть каждого ходового винта 84 соприкасается с верхней частью 17. Посредством затягивания ходового винта 84 относительно верхней части 17 создается сила противодействия, обеспечивающая дополнительную силу сжатия, действующую на участки 36, 38, 40, 42 набивочного материала 34. Под каждым ходовым винтом 84 для распределения контактного усилия по верхней части 17 может быть расположена шайба 86.

В частности, в результате затягивания выбранного крепежного элемента в сборе 82 давление действует на связанный зажимной элемент 62, 66, который затем передает давление на участок толкающего элемента 52, 54, 56, 58, тем самым сжимая участок 36, 38, 40, 42 набивочного материала 34, соответствующий затягиваемому зажимному элементу 62, 66. Альтернативно ослабление выбранного крепежного элемента в сборе 82 приводит к тому, что давление, создаваемое связанным зажимным элементом 62, 66 на участок толкающего элемента 52, 54, 56, 58, уменьшается, тем самым уменьшая давление, действующее на соответствующий участок 36, 38, 40, 42 набивочного материала 34.

В результате настоящее изобретение исключает перетягивание набивочного материала 34 по сравнению с использованием цельного сальника, тем самым увеличивая срок службы набивочного материала и не увеличивая осевую нагрузку задвижки. Поэтому настоящее изобретение обеспечивает улучшенное регулирование локализованных усилий в сальниковом узле. Более того, отдельные зажимные элементы можно снять, не разбирая исполнительный элемент. Более того, изготовление зажимных элементов упрощается и требуется меньше материала по сравнению с цельным сальниковым узлом.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, очевидно, что специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятны различные альтернативы, модификации и изменения.

Соответственно предусмотрено, что настоящее изобретение включает такие изменения, модификации и альтернативы.

Раскрыт сальниковый узел для задвижки, причем сальниковый узел содержит верхнюю часть для установки шибера. Сальниковый узел содержит первую и вторую продольные секции набивочного материала для уплотнения шибера. Более того, сальниковый узел содержит первый и второй толкающие элементы, расположенные смежно с первой и второй продольными частями. Также сальниковый узел содержит несколько зажимных элементов, расположенных смежно с первым и вторым толкающими элементами, причем зажимные элементы воздействуют давлением на выбранные участки первого и второго толкающих элементов, сжимая соответствующие выбранные участки первой и второй продольных секций набивочного материала. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сальниковый узел для задвижки, причем задвижка содержит верхнюю часть для размещения шибера, содержащий:

первую продольную секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

вторую продольную секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

первую концевую секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

вторую концевую секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

первый толкающий боковой элемент, расположенный смежно с первой продольной секцией;

второй толкающий боковой элемент, расположенный смежно со второй продольной секцией;

первый толкающий торцевой элемент, расположенный смежно с первой концевой секцией;

второй толкающий торцевой элемент, расположенный смежно со второй концевой секцией;

несколько первых зажимных элементов, расположенных смежно с первым толкающим боковым элементом и первым толкающим торцевым элементом, причем несколько первых зажимных элементов воздействуют давлением на выбранные участки первого толкающего бокового элемента и первого толкающего торцевого элемента для сжатия соответствующих выбранных участков первой продольной секции и первой концевой секции набивочного материала; и

несколько вторых зажимных элементов, расположенных смежно со вторым толкающим боковым элементом и вторым толкающим торцевым элементом, причем несколько вторых зажимных элементов воздействуют давлением на выбранные участки второго толкающего бокового элемента и второго толкающего торцевого элемента для сжатия соответствующих выбранных участков второй продольной секции и второй концевой секции набивочного материала,

при этом первый толкающий боковой элемент и первый толкающий торцевой элемент расположены между несколькими первыми зажимными элементами и первой продольной секцией и первой концевой секцией набивочного материала, и

второй толкающий боковой элемент и второй толкающий торцевой элемент расположены между несколькими вторыми зажимными элементами и второй продольной секцией и второй концевой секцией набивочного материала.

2. Сальниковый узел по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере один крепежный элемент в сборе, причем по меньшей мере один крепежный элемент в сборе обеспечивает крепление каждого зажимного элемента к верхней части.

3. Сальниковый узел по п. 2, дополнительно содержащий по меньшей мере один ходовой винт, расположенный смежно с по меньшей мере одним крепежным элементом в сборе для создания давления на зажимные элементы.

4. Сальниковый узел по п. 1, дополнительно содержащий первый дистанционирующий элемент, расположенный между первым толкающим боковым элементом и шибером, и второй дистанционирующий элемент, расположенный между вторым толкающим боковым элементом и шибером.

5. Сальниковый узел по п. 4, дополнительно содержащий первый вырез в одном из нескольких первых зажимных элементов для размещения участка первого толкающего бокового элемента и первого дистанционирующего элемента и второй вырез в одном из нескольких вторых зажимных элементов для размещения участка второго толкающего бокового элемента и второго дистанционирующего элемента.

6. Сальниковый узел по п. 5, дополнительно содержащий поперечную часть, неподвижно прикрепленную к каждому осевому торцу первого и второго толкающих боковых элементов, причем один из нескольких первых зажимных элементов и один из нескольких вторых зажимных элементов содержит третий вырез для размещения участков первого и второго толкающих торцевых элементов и поперечных частей первого и второго толкающих боковых элементов.

7. Шиберно-ножевая задвижка, содержащая:

корпус задвижки, характеризующийся наличием верхней части и отверстия для текучей среды;

шибер, выполненный с возможностью перемещения между закрытым положением для закрытия отверстия и открытым положением для открытия отверстия для пропускания потока текучей среды; и

сальниковый узел, содержащий:

первую продольную секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

вторую продольную секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

первую концевую секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

вторую концевую секцию набивочного материала для уплотнения шибера;

первый толкающий боковой элемент, расположенный смежно с первой продольной секцией;

второй толкающий боковой элемент, расположенный смежно со второй продольной секцией;

первый толкающий торцевой элемент, расположенный смежно с первой концевой секцией;

второй толкающий торцевой элемент, расположенный смежно со второй концевой секцией;

несколько первых зажимных элементов, расположенных смежно с первым толкающим боковым элементом и первым толкающим торцевым элементом, причем несколько первых зажимных элементов воздействуют давлением на выбранные участки первого толкающего бокового элемента и первого толкающего торцевого элемента для сжатия соответствующих выбранных участков первой продольной секции и первой концевой секции набивочного материала; и

несколько вторых зажимных элементов, расположенных смежно со вторым толкающим боковым элементом и вторым толкающим торцевым элементом, причем несколько вторых зажимных элементов воздействуют давлением на выбранные участки второго толкающего бокового элемента и второго толкающего торцевого элемента для сжатия соответствующих выбранных участков второй продольной секции и второй концевой секции набивочного материала,

при этом первый толкающий боковой элемент и первый толкающий торцевой элемент расположены между несколькими первыми зажимными элементами и первой продольной секцией и первой концевой секцией набивочного материала, и

второй толкающий боковой элемент и второй толкающий торцевой элемент расположены между несколькими вторыми зажимными элементами и второй продольной секцией и второй концевой секцией набивочного материала.

8. Шиберно-ножевая задвижка в сборе по п. 7, дополнительно содержащая по меньшей мере один крепежный элемент в сборе, причем по меньшей мере один крепежный элемент в сборе обеспечивает крепление каждого зажимного элемента к верхней части.

9. Шиберно-ножевая задвижка по п. 8, дополнительно содержащая по меньшей мере один ходовой винт, расположенный смежно с по меньшей мере одним крепежным элементом в сборе для создания давления на зажимные элементы.

10. Шиберно-ножевая задвижка по п. 9, дополнительно содержащая первый дистанционирующий элемент, расположенный между первым толкающим боковым элементом и шибером, и второй дистанционирующий элемент, расположенный между вторым толкающим боковым элементом и шибером.

11. Шиберно-ножевая задвижка по п. 10, дополнительно содержащая первый вырез в одном из нескольких первых зажимных элементов для размещения участка первого толкающего бокового элемента и первого дистанционирующего элемента и второй вырез в одном из нескольких вторых зажимных элементов для размещения участка второго толкающего бокового элемента и второго дистанционирующего элемента.

12. Шиберно-ножевая задвижка по п. 11, дополнительно содержащая поперечную часть, неподвижно прикрепленную к каждому осевому торцу первого и второго толкающих боковых элементов, причем один из нескольких первых зажимных элементов и один из нескольких вторых зажимных элементов содержит третий вырез для размещения участков первого и второго толкающих торцевых элементов и поперечных частей первого и второго толкающих боковых элементов.