Задвижка плоская шиберная Российский патент 2019 года по МПК F16K3/02 F16K3/312 F16K27/04 F16K37/00 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для блокировки потока жидкости (газа) под давлением, а также для установки различного оборудования на него, такого как устройства бурения труб, устройства зачистки внутренних полостей труб, устройства видеоконтроля, устройства ограничения или полного прекращения потока среды внутри труб.

Известны способы передачи перемещения шибера, запорного элемента. К ним относятся,

клиновидные задвижки с выносным винтом. Винт подачи закреплен на шибере с возможностью его вращения. Сам винт выступает за габариты задвижки. В верхней части

винта на выступающих кронштейнах закреплен маховик, при вращении которого происходит перемещение винта и соответственно задвижки, шибера закрепленном на винте.

Из уровня техники известна задвижка изложенная в патенте RU 2246653 20.02.2005. раскрытая в указанном патенте задвижка содержит выполненный из двух частей корпус, между которыми с помощью шпилек с шайбами и гайками жестко закреплено распорное кольцо. Каждая из частей корпуса имеет сквозные каналы и конструктивные элементы, например фланцы, для монтажа задвижки в трубопроводе. Во внутренней полости распорного кольца 3 с возможностью поворота в своей плоскости в пределах зоны регулирования на оси, жестко закрепленной в каждой из частей корпуса, размещен дисковый шибер с проходным отверстием D. В проходном отверстии дискового шибера с возможностью перемещения в осевом направлении на величину, не превышающую величину зазора между частями корпуса и дисковым шибером, установлена клапанная камера. Наличие клапанной камеры дает возможность автоматического управления потоком рабочей среды. Для исключения выдавливания клапанной камеры давлением рабочей жидкости диаметр проходных отверстий d в седлах выполнен меньше диаметра проходного отверстия D в дисковом шибере. В каждой из частей корпуса установлены взаимодействующие с дисковым шибером и обеспечивающие его уплотнение подвижные седла с уплотнительными элементами. Уплотнительные элементы установлены на торце седел в канавках, имеющих рифленую поверхность, с натягом. Наличие рифленой поверхности на торце седла обеспечивает увеличение сил сцепления, развивающихся на контактной поверхности, следовательно, повышается прочность соединения уплотнительного элемента с седлом, что обеспечивает повышение надежности работы задвижки. Дисковый шибер образует с упорным кольцом и частями корпуса замкнутую периферийную полость и взаимодействует с опорными поверхностями седла через выполненные в нем уплотнительные элементы. Для обеспечения герметичности и работоспособности задвижки величина зазора а, между дисковым шибером и седлом, составляет 0,07…0,12 ширины уплотнительного элемента шириной b если он выполнен из фторопласта марки Ф-4 ТУ 6-05-041-535-74. Данная зависимость обусловлена тем, что при увеличении зазора а возникает вероятность установки шибера с перекосом, а также скапливанием в периферийной полости между шибером, распорным кольцом и частями корпуса рабочей среды с механическими примесями, вызывающими преждевременный износ уплотнительных элементов и рабочих поверхностей шибера. При уменьшении зазора а давлением рабочей среды раздавит уплотнительные элементы, произойдет контакт "металл по металлу", что затруднит вращение шибера и приведет к выходу из строя задвижки. Указанные пределы отношения а к b получены опытным путем и зарекомендовали себя только с положительной стороны. В каждой из частей корпуса напротив друг друга выполнены сквозные отверстия диаметром больше диаметра проходного отверстия в шибере, закрытые пробками. Сквозные отверстия расположены на радиусе, равном радиусу расположения проходного отверстия в шибере, и на расстоянии от оси проходных отверстий в седлах, равном длине зоны регулирования, что позволяет производить замену клапанной камеры без демонтажа оборудования.

Кроме того, из уровня техники известна шиберная задвижка, описанная в RU 257854 27.03.2016. Указанный патент раскрывает шиберную задвижку, которая содержит корпус, оснащенный проходными отверстиями и внутренней ступенчатой полостью, крепежными фланцами, расположенными противоположно друг другу. Корпус выполнен симметричным по отношению к вертикальной и горизонтальной осям соответственно. В средней части корпуса, по наружной поверхности, выполнены взаимно перпендикулярные пары плоскостей, соответственно. Две из указанных пары плоскостей установочные, расположены противоположно друг другу, а именно: сверху и снизу оснащены посадочными отверстиями. Последние расположены равномерно по отношению друг к другу на плоскостях. На одной из плоскостей корпуса закреплена нижняя крышка. На другой плоскости закреплена верхняя крышка. Нижняя крышка выполнена в виде фигурного стакана. Верхняя крышка выполнена в виде втулки, имеющей ступенчатые наружную и внутреннюю поверхности. Обе крышки оснащены установочными горизонтальными плоскостями, на которых выполнены посадочные отверстия, соответствующие посадочным отверстиям. С помощью соответствующих пар посадочных отверстий, выполненных на установочных плоскостях нижняя крышка и верхняя крышка, посредством резьбовых пар, каждая из которых состоит из гайки и шпильки, закреплены на корпусе.

На одной из ступеней внутренней полости корпуса, расположенной в центральной части, указанного корпуса установлены седла, в количестве двух штук. Каждое из седел размещено в центральной ступени полости корпуса с помощью кольца, выполненного из резины, и тарельчатой пружины. Шибер контактирует со щитком. Ходовая гайка закреплена в шибере с возможностью взаимодействия со штоком. Шток выполнен в виде ступенчатого вала. Нижняя ступень штока оснащена левосторонней трапецеидальной резьбой, которой оснащена ходовая гайка. Ступень штока оснащена левосторонней метрической резьбой.

При этом на внутренних ступенях верхней крышки размещены, соответственно, сальниковый узел, выполненный из кольца опорного, манжеты, кольца нажимного, втулки сальниковой, гайки сальниковой. При этом на одной из торцевых поверхностей гайки сальниковой выполнена посадочная проточка, в которой расположен подшипник.

Бугель выполнен в виде втулки, оснащенной ступенчатой внутренней поверхностью и основанием. Над его основанием снаружи закреплена масленка. Одна из ступеней внутренней поверхности указанного бугеля оснащена резьбой. Внутри бугеля снизу вверх расположены, соответственно, и размещены: сухарь, подшипник, вставка плавкая, гайка нажимная. При этом верхняя внутренняя ступень бугля оснащена резьбой, гайка нажимная по наружной поверхности оснащена резьбой. По внутренней поверхности гайки нажимной выполнена проточка для размещения в ней уплотнительного кольца. На торцевой поверхности, выполненной ступенчатой указанного бугеля со стороны маховика расположен и закреплен указатель положения штока.

Указатель положения штока содержит корпус, выполненный в виде втулки, в которой внутренняя поверхность выполнена ступенчатой, а на наружной поверхности выполнены проточки, крышку, выполненную в виде кольца. На внутренней поверхности указанной крышки выполнена проточка с расположенным в ней уплотнительным кольцом. Гайка указателя положения штока расположена внутри корпуса. Корпус оснащен поперечными отверстиями, в которых расположены винты, не менее трех штук. При этом крышка корпус указателя положения штока закреплена болтами, не менее двух.

Маховик закреплен на штоке посредством шайбы и гайки.

Перпендикулярно вертикальной оси, в соответствующем сквозном отверстии, выполненном в нижней крышке, установлен с возможностью перемещения нагнетательный клапан. В верхней крышке, в сквозном отверстии, выполненном перпендикулярно вертикальной оси, установлен с возможностью перемещения нагнетательный клапан. В бугеле в поперечном отверстии размещен стопорный винт, который предназначен для фиксации положения гайки нажимной.

Уплотнительные кольца и иные выполнены из резины.

Кроме того резьбовые поверхности деталей смазаны графитовой смазкой.

Недостатком всех ранее известных механизмов шиберной задвижки являются выступающие части за габариты задвижки, а также подверженность механизма внешним влияниям среды, такие как пыль, песок, камни, которые вызывают заклинивание винта и приводят его к выводу из строя, также созданию аварийной ситуации, требующей установки нового оборудования. Задачей настоящего решения является повышение надежности механизма задвижки, снижение габаритов.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности механизма, простота эксплуатации и малые габаритные размеры, возможность осуществления малотрудозатратного процесса обслуживание узлов, отсутствие влияния внешним влияниям среды, такие как пыль, песок, камни, что предотвращает заклинивание винта и не приводят к выводу его из строя, кроме того изобретение позволяет осуществлять визуальный контроль наличия шибера в конечной точки закрытого положения, что позволит избежать аварийной ситуации, такой как неконтролируемому сбросу среды трубопровода во внешнюю среду. Кроме того сокращается количество профилактических работ по очистке и отсутствие дополнительных средств очистки внутренних полостей.

Указанный технический результат реализуется за счет особенностей конструкции задвижки. Задвижка шиберная (ЗПШ) состоит из вала подачи, шибера, подшипникового узла и пружины. При этом вал подачи закреплен от прямолинейных перемещений подшипниковым узлом, в шибере расположено место вала подачи. ЗПШ имеет индикатор для визуального контроля, нахождения шибера в рабочем состоянии; при этом индикатор имеет ось, закрепленную в средней части ЗПШ и подпружинена пружиной, так же индикатор, содержит визуальную часть для контроля. Кроме того ЗПШ имеет канавки, которые расположены на верхней и нижней половинах ЗПШ, под углом к центральной оси. Вал подачи жестко закреплен с маховиком, с другой стороны он вкручен в гайку, жестко зафиксированную в шибере, при этом вал подачи размещен во внутренней полости шибера. Механизм ЗПШ имеет паз трапециевидный под уплотнительные кольца, трапециевидный паз выполнен площадью сечения больше, чем сечение уплотнителя.

ЗПШ представлен на фигурах 1-4 состоит из вала подачи 1, шибера 2, подшипникового узла 3, оси индикатора 4, пружины 5, индикаторной части оси 6, канавок уплотнительных 7, верхней половины 8, нижней половины 9, трапециевидных пазов под О-кольца или O-ring 10, средней части 11, шпильки 12, гайки со шлицами 13, фланцевой части стыкования 14.

При этом перемещение внутри ЗПШ осуществляется, посредством вала подачи. Вал подачи 1 закреплен от прямолинейных перемещений подшипниковым узлом. В шибере 2 расположено место вала подачи 15. Вал подачи 1 может вращаться при помощи маховика 16 или любого другого самовращающегося механизма, например, гидромотора разной модификаций.

Кроме того ЗПШ имеет индикатор для визуального контроля, нахождения шибера 2 в рабочем состоянии (конечная точка закрытия). При этом индикатор имеет ось 4, закрепленную в средней части 11 и подпружиненную пружиной 5. Индикатор 4, содержит визуальную часть для контроля 6. При перемещении шибера в положение *Закрыто* он воздействует на ось индикатора и при помощи давления во внутренней полости ЗПШ выталкивает ее за габарит ЗПШ. Выход индикаторной части оси свидетельствует о правильной установке шибера в ЗПШ. Шибер 2 при перемещении толкает пятку оси индикатора, тем самым вызывает его перемещение. Пружина служит для изначального компенсационного усилия на ось индикатора, внутреннего рабочего давления ЗПШ. Также ЗПШ имеет канавки 7, для сбора абразивных повреждающих уплотнения частиц. Канавки расположены на верхней 8 и нижней 9 половинах, под углом к центральной оси и канавка в форме дуги, смещенная от центра центрального проходного отверстия. Представленные канавки могут находится в любом месте внутри ЗПШ, иметь различные размеры, иметь разную форму. Они выполняют срез (зацеп), частиц с поверхностей внутренних и осаждают эти частицы, тем самым ограничивая пагубное воздействие частиц на поверхности и на уплотнительные части ЗПШ. При перемещении шибера вращением маховика за габаритные размеры не происходит выступание частей конструкции. С одной стороны вал подачи жестко закреплен с маховиком, с другой стороны он вкручивается в гайку, жестко зафиксированной в шибере. При вращении маховика, вал подачи вкручиваясь в гайку, перемещает шибер, сам вал подачи размещается во внутренней полости шибера, при открытом состоянии ЗПШ. Со стороны маховика имеется подшипниковый узел, облегчающий вращение и перемещение, а также устраняет трение между вращающимися деталями. Т.к. механизм находится внутри ЗПШ, то на вал подачи не попадает грязь. Отсутствуют выступающие за габаритные размеры части. Снижается трудоемкость производства изделия. Механизм подачи шибера спрятан внутрь ЗПШ и при работе не выступает за габариты. Кроме того механизм ЗПШ имеет паз трапециевидный под уплотнительные кольца Паз выполнен площадью сечения больше чем сечение уплотнителя, поэтому уменьшается трение уплотнителя по поверхностям. Уплотнение работает по принципу самоуплотнения, т.к. чем больше на него воздействует давление, тем больше оно уплотняет соприкасающиеся поверхности.

Задвижка шиберная содержит вал подачи, шибер, подшипниковый узел и пружину. Вал подачи закреплен от прямолинейных перемещений подшипниковым узлом. В шибере расположено место вала подачи. Задвижка имеет индикатор визуального контроля, нахождения шибера в рабочем состоянии. Индикатор имеет ось, закрепленную в средней части задвижки и подпружиненную пружиной, также индикатор содержит визуальную часть. Задвижка имеет канавки, которые расположены на верхней и нижней половинах задвижки, под углом к центральной оси. Вал подачи жестко закреплен с маховиком, с другой стороны он вкручен в гайку, жестко зафиксированную в шибере, при этом вал подачи размещен во внутренней полости шибера. Задвижка имеет паз трапециевидный под уплотнительные кольца. Трапециевидный паз выполнен площадью сечения больше, чем сечение уплотнителя. Изобретение позволяет повысить надежность механизма, предотвратить влияние внешней среды, что позволит предотвратить заклинивание винта, а визуальный контроль закрытого положения шибера позволит избежать аварийной ситуации. 4 ил.

Задвижка шиберная (ЗПШ), характеризующаяся тем, что состоит из вала подачи, шибера, подшипникового узла и пружины, отличающаяся тем, что вал подачи закреплен от прямолинейных перемещений подшипниковым узлом, в шибере расположено место вала подачи, кроме того, ЗПШ имеет индикатор визуального контроля, нахождения шибера в рабочем состоянии, при этом индикатор имеет ось, закрепленную в средней части ЗПШ и подпружиненную пружиной, также индикатор, содержит визуальную часть, кроме того, ЗПШ имеет канавки, которые расположены на верхней и нижней половинах ЗПШ, под углом к центральной оси, вал подачи жестко закреплен с маховиком, с другой стороны он вкручен в гайку, жестко зафиксированную в шибере, при этом вал подачи размещен во внутренней полости шибера, кроме того, ЗПШ имеет паз трапециевидный под уплотнительные кольца, трапециевидный паз выполнен площадью сечения больше, чем сечение уплотнителя.