ЗАДВИЖКА С СОСТАВНЫМ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫМ ШИБЕРОМ Российский патент 2021 года по МПК F16K3/10 F16K3/18 F16K3/314 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования на трубопроводах, в частности к запорной арматуре, служащей для перекрытия потока среды.

Известна шиберная задвижка по патенту на изобретение RU 2545254 С1 (патентообладатель - Каштанов И.М., МПК: F16K 3/02, F16K 1/50, F16K 41/04, опубл. 27.03.2015), предназначенная для использования в задвижках с ручным приводом. В задвижке внешняя резьбовая втулка входит в винтовое зацепление с верхним участком шпинделя при вхождении разделяющего винта в шлицевую часть шпинделя. Внутренняя резьбовая втулка входит в винтовое зацепление с нижним резьбовым участком шпинделя при вхождении разделяющего винта в шпиндельную канавку, на крышке корпуса через стакан, в котором установлен разделяющий винт, закреплен подшипниковый корпус с опорными подшипниками, в которых установлена внешняя резьбовая втулка. Задвижка снабжена ограничительным винтом, вставленным поперек нижнего резьбового участка шпинделя и упирающимся в шиберный ограничитель при закрытии задвижки, внешним ограничителем хода, установленным на верхнем резьбовом участке шпинделя и упирающимся в торец внешней резьбовой втулки при закрытии задвижки, и внутренним ограничителем хода, установленным на нижнем резьбовом участке шпинделя и упирающимся в торец шибера при открытии задвижки.

Известна также шиберная задвижка по патенту на полезную модель RU 161274 U1 (патентообладатель - ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», ОАО «Инжиниринговая компания «АЭМ-технологии», МПК: F16K 3/02, F16K 3/10, опубл. 20.04.2016), включающая корпус, снабженный направляющими, входной и выходной патрубки с седлами, крышку с сальниковым узлом, шпиндель, затвор, выполненный в виде двух дисков. Направляющие корпуса выполнены в виде расположенных перпендикулярно направлению движения потока рабочей среды шипов и имеют по два плавно расширяющихся участка. Диски затвора на боковых поверхностях имеют по два направляющих выступа со скосом, обеспечивающим их сужение в верхней части. При этом размеры направляющих и их форма обеспечивают движение дисков затвора, при котором между дисками затвора и седлами был бы зазор, обеспечивающий движение затвора относительно седел без их соприкосновения. Расширяющиеся участки направляющих корпуса имеют такие размеры и форму, которые обеспечивают плотное примыкание дисков затвора к седлам патрубков при нахождении затвора в положении, соответствующем полному перекрытию потока рабочей среды, за счет расклинивания дисков затвора.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является запорно-регулирующее устройство по патенту на изобретение RU 2586958 С1 (патентообладатель - ООО Научно-производственная фирма «МКТ-АСДМ», МПК: F16K 3/02, F16K 3/34, F16K 39/04, опубл. 10.06.2016). Запорно-регулирующее устройство содержит корпус с входным и выходным каналами, в последнем установлено седло, взаимодействующее с управляемым шпинделем плоским шибером с проходным отверстием, закрываемым заслонкой. В выемке шибера помещена заслонка, на торцевых поверхностях которой выполнена лунка, взаимодействующая с размещенным в каналах шибера фиксатором. Последний другим концом взаимодействует с лункой, выполненной на направляющей для шибера поверхности корпуса. Заслонка соединена со шпинделем и снабжена проходным отверстием, равным проходному отверстию шибера. Последний соединен со шпинделем подвижно в осевом направлении и со стороны входного канала корпуса выемка в шибере для заслонки закрыта плитой с проходным отверстием, соосным с проходным отверстием шибера. Лунки выполнены коническими, а концы фиксаторов либо коническими, либо сферическими.

К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести тот факт, что во время открытия или закрытия запорно-регулирующего устройства поверхность шибера находится в постоянном контакте с уплотнительными поверхностями. При этом во время движения шибера возможно попадание инородных частиц в зону контакта с седлом, которые могут нанести повреждения уплотнительным поверхностям и поверхности шибера.

Задачей заявленного изобретения является обеспечение возможности открытия и закрытия задвижки с составным трехэлементным шибером без повреждений уплотнительных колец седел и шибера в результате взаимного трения.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение технологичности и минимизация повреждений затвора при работе задвижки с составным трехэлементным шибером.

Задача изобретения решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что задвижка с составным трехэлементным шибером содержит корпус с крышкой, снабженной сальниковым узлом, входной и выходной патрубки с седлами, управляемый шпинделем составной шибер, состоящий из центрального клинового элемента и боковых шиберов, в каждом из которых выполнены проходные отверстия, при этом составной шибер соединен со шпинделем с возможностью вертикального осевого перемещения перпендикулярно к потоку перекрываемой среды и размещен внутри корпуса между ответными седлами, установленными в корпусе в его проточной части по обе стороны составного шибера, центральный клиновый элемент которого, соединенный со шпинделем в верхней своей части, имеет сужающуюся книзу торцевую поверхность, а боковые шиберы выполнены таким образом, что одна из их боковых поверхностей, соприкасающаяся с ответным седлом, выполнена вертикальной, а противолежащая боковая поверхность, соприкасающаяся с центральным клиновым элементом, скошена кверху таким образом, что образует с боковой стороной центрального клинового элемента конгруэнтную поверхность, причем боковые шиберы соединены с центральным клиновым элементом с возможностью их углового перемещения.

Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения, боковые шиберы задвижки соединены с центральным клиновым элементом посредством шарнирного соединения.

Дополнительно, в предпочтительном варианте выполнения изобретения, шарнирное соединение боковых шиберов с центральным клиновым элементом выполнено таким образом, что в верхней части каждой из торцевых поверхностей центрального клинового элемента установлен неподвижный шарнир, со звеньями которого посредством выступов на своих торцевых поверхностях соединены боковые шиберы.

Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения, ширина торцевой поверхности центрального клинового элемента задвижки выполнена сужающейся книзу симметрично относительно его вертикальной оси.

Преимуществом заявленного изобретения является использование составного запорного органа - шибера, - в запорно-регулирующих задвижках с целью повышения герметичности запорного органа и недопущения трения сопрягаемых поверхностей во избежание повреждения шибера и уплотнительных элементов седел, что может привести к потере герметичности задвижки.

Заявленное изобретение поясняется чертежами (фигуры 1-3):

фиг. 1 - фронтальный разрез задвижки с составным трехэлементным шибером с положением составного шибера, соответствующем полному перекрытию потока среды;

фиг. 2 - фронтальный разрез задвижки с составным трехэлементным шибером с положением составного шибера, соответствующем полному открытию проходных отверстий;

фиг. 3 - конструкция составного шибера;

на которых позициями указаны следующие обозначения:

1 - корпус;

2 - крышка корпуса;

3 - входной патрубок;

4 - выходной патрубок;

5 - седло;

6 - шпиндель;

7 - составной шибер;

8 - центральный клиновый элемент;

9 - боковой шибер;

10 - проходное отверстие;

11 - шарнир;

12 - звено шарнира;

13 - выступ бокового шибера;

14 - направляющая звена шарнира.

Задвижка с составным трехэлементным шибером (фиг. 1-2), согласно настоящему изобретению, содержит корпус 1 с крышкой 2, снабженной сальниковым узлом, входной и выходной патрубки 3 и 4 с седлами 5 и управляемый шпинделем 6 составной шибер 7. Седла 5 герметизируются с корпусом 1 посредством уплотнительных колец.

Составной шибер 7 (фиг. 3) размещен внутри корпуса 1 задвижки между ответными седлами 5, установленными в проточной части корпуса 1 по обе стороны от составного шибера 7. Последний представляет собой раздвижной трехэлементный затвор и состоит из трех элементов - центрального клинового элемента 8 и двух боковых шиберов 9, также выполненных в форме клиньев. Центральный клиновый элемент 8 и оба боковых шибера 9 имеют в нижней половине проходные отверстия 10 одинакового диаметра. Составной шибер 7 соединен через центральный клиновый элемент 8 со шпинделем 6 с возможностью совершения вертикальных осевых перемещений перпендикулярно к потоку перекрываемой среды.

Центральный клиновый элемент 8 соединен со шпинделем 6 в верхней своей части. Боковые поверхности центрального клинового элемента 8 и боковых шиберов 9, перпендикулярные потоку перекрываемой среды, в преимущественном варианте выполнения имеют прямоугольный профиль со скошенными углами, а их торцевые поверхности сужаются книзу у центрального клинового элемента 8 и сужаются кверху у боковых шиберов 8, формируя клинья. В предпочтительном варианте ширина торцевой поверхности центрального клинового элемента 8 выполнена сужающейся книзу симметрично относительно его вертикальной оси. У каждого из боковых шиберов 9 внешняя боковая поверхность, соприкасающаяся с ответным седлом 5, выполнена вертикальной, а противолежащая боковая поверхность, соприкасающаяся с центральным клиновым элементом 8, скошена кверху таким образом, что образует с боковой стороной центрального клинового элемента 8 конгруэнтную поверхность.

Боковые шиберы 9 соединены с центральным клиновым элементом 8 и имеют возможность углового перемещения относительно него. В предпочтительном варианте боковые шиберы 9 связаны с центральным клиновым элементом 8 шарнирным соединением. В этом случае в верхней части каждой из торцевых поверхностей центрального клинового элемента 8 установлен неподвижный шарнир 11 с парой звеньев 12. Боковые шиберы 9 в верхней части каждой из своих торцевых поверхностей имеют выступ 13, соединенный со одним из звеньев 12 шарнира 11 с возможностью скольжения вдоль направляющей 14 звена 12.

Заявленная задвижка с составным трехэлементным шибером работает следующим образом.

При открытии задвижки с составным трехэлементным шибером первоначально в движение приходит перемещаемый вертикально вверх посредством шпинделя 6 центральный клиновый элемент 8. При этом снимается нагрузка с боковых шиберов 9, и они отходят от седел 5 с уплотнительными кольцами. Далее подъем составного шибера 7 происходит без соприкосновения с уплотнительными поверхностями седел 5. Подъем составного шибера 7 осуществляется до момента соосного совмещения проходных отверстий 10 центрального клинового элемента 8 и боковых шиберов 9, достигаемого скольжением выступов 13 боковых шиберов 9 по направляющим 14 звеньев 12 шарниров 11, установленных на торцах центрального клинового элемента 8.

При закрытии задвижки центральный клиновый элемент 8 перемещается посредством шпинделя 6 вниз и расклинивает боковые шиберы 9, прижимая их к уплотнительным поверхностям седел 5, чем обеспечивается герметичность задвижки.

Разработанная конструкция задвижки с составным трехэлементным шибером позволяет избежать трения поверхностей составного шибера 7 и седел 5 с уплотнительными кольцами во время открытия и закрытия запорной арматуры, а также обеспечивает их плотное прилегание при закрытой задвижке для обеспечения герметичности перекрытия потока перекачиваемой среды. Тем самым достигается минимизация повреждений затвора при работе задвижки с составным шибером.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования на трубопроводах, в частности к запорной арматуре, служащей для перекрытия потока среды. В предложенной задвижке шибер выполнен составным и состоит из центрального клинового элемента и боковых шиберов, в каждом из которых выполнены проходные отверстия. Центральный клиновый элемент имеет сужающуюся книзу торцевую поверхность, а боковые шиберы выполнены таким образом, что одна из их боковых поверхностей, соприкасающаяся с ответным седлом, выполнена вертикальной, а противолежащая боковая поверхность, соприкасающаяся с центральным клиновым элементом, скошена кверху таким образом, что образует с боковой стороной центрального клинового элемента конгруэнтную поверхность. Боковые шиберы соединены с центральным клиновым элементом с возможностью их углового перемещения посредством шарнирного соединения, которое выполнено таким образом, что в верхней части каждой из торцевых поверхностей центрального клинового элемента установлен неподвижный шарнир, со звеньями которого посредством выступов на своих торцевых поверхностях соединены боковые шиберы. Изобретение направлено на повышение технологичности и минимизацию повреждений затвора при работе запорно-регулирующей задвижки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Задвижка с составным трехэлементным шибером, содержащая корпус, входной и выходной патрубки с седлами, управляемый шпинделем шибер, соединенный со шпинделем с возможностью вертикального осевого перемещения перпендикулярно к потоку перекрываемой среды, отличающаяся тем, что корпус выполнен с крышкой, снабженной сальниковым узлом, шибер выполнен составным и состоит из центрального клинового элемента и боковых шиберов, в каждом из которых выполнены проходные отверстия, при этом составной шибер размещен внутри корпуса между ответными седлами, установленными в корпусе в его проточной части по обе стороны составного шибера, центральный клиновый элемент которого, соединенный со шпинделем в верхней своей части, имеет сужающуюся книзу торцевую поверхность, а боковые шиберы выполнены таким образом, что одна из их боковых поверхностей, соприкасающаяся с ответным седлом, выполнена вертикальной, а противолежащая боковая поверхность, соприкасающаяся с центральным клиновым элементом, скошена кверху таким образом, что образует с боковой стороной центрального клинового элемента конгруэнтную поверхность, причем боковые шиберы соединены с центральным клиновым элементом с возможностью их углового перемещения посредством шарнирного соединения, которое выполнено таким образом, что в верхней части каждой из торцевых поверхностей центрального клинового элемента установлен неподвижный шарнир, со звеньями которого посредством выступов на своих торцевых поверхностях соединены боковые шиберы.

2. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что ширина торцевой поверхности центрального клинового элемента выполнена сужающейся книзу симметрично относительно его вертикальной оси.