Бесклиновой затвор параллельного типа для запорных устройств Российский патент 2022 года по МПК F16K3/18 

Изобретение относится к трубопроводной запорной арматуре, в частности к устройству задвижек, и может быть использовано в трубопроводах воды и пара тепловых и атомных электростанций, а также химических и нефтегазовых предприятий. Бесклиновой затвор параллельного типа, в котором использован ползунный механизм, позволяет преобразовывать продольное движение управляющего шпинделя в прямолинейное движение уплотнительных дисков затвора, соосное уплотнительным поверхностям корпуса арматуры при его закрывании и открывании. Изобретение позволяет увеличить срок службы запорной арматуры за счет изменения траектории движения уплотнительных дисков затвора, позволяющей исключить наличие трения скольжения между уплотнительными поверхностями затвора и корпуса.

Известны конструкции запорной арматуры (задвижек) с использованием затворов клинового и параллельного типов. Затвор параллельного типа использован в главной запорной задвижке D_у 850 АЭС с реактором ВВЭР-1000. Затворы клиновидного типа используются в запорной арматуре на трубопроводах воды и пара контуров АЭС с реакторами РБМК и ВВЭР [1].

Известна задвижка по патенту RU 2193129 С1, которая относится к области арматуростроения и предназначена для использования в запорных устройствах, устанавливаемых на трубопроводах, транспортирующих жидкие и газообразные среды. Задвижка содержит корпус с седлами и двумя запорными дисками. Диски выполнены с крыльями. Задвижка выполнена с направляющими. Последние обеспечивают перемещение дисков между уплотнительными поверхностями седел. Между дисками размещен распорный клин. Он выполнен отдельно от шпинделя и обеспечивает при закрытии задвижки прижим дисков к седлам для уплотнения и их отвод от седел в начале открытия задвижки. Направляющие выполнены в корпусе. В направляющих выполнены верхние и нижние окна различной высоты. Крылья выполнены со скосами и расположены на дисках с возможностью их входа в окна для обеспечения прижима и отвода дисков соответственно. Изобретение позволяет упростить конструкцию задвижки.

Основным недостатком известных технических решений вышеупомянутых затворов, ограничивающим срок их службы, является наличие трения скольжения между уплотнительными поверхностями в момент закрытия и открытия, что может приводить к задиранию уплотнительных поверхностей. Дополнительным фактором, ограничивающим срок службы затворов при наличии трения скольжения, является повышенный износ уплотняющих поверхностей при наличии в рабочей среде абразивных частиц (шлама). Применяемая в настоящий момент дорогостоящая технология нанесения на уплотнительные поверхности твердосплавных наплавок с их последующей высокоточной механической обработкой, частично решает проблему износа, но не устраняет ее.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение главного недостатка существующих затворов - наличия трения скольжения уплотнительных поверхностей, и тем самым увеличение срока службы запорной арматуры между техническим регламентным обслуживанием.

Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение надёжности и срока службы запорной арматуры.

1. Технический результат достигается за счёт того, что бесклиновой затвор параллельного типа состоит из платформы, серьги с подпятником, двух уплотнительных дисков в сборе со сферическими шарнирами, имеющих один центр вращения, ползунов, распоров и пружины, отличающийся тем, что в промежуточном положении «приоткрыто» перемещение затвора обеспечивается вдоль направляющей в направлении нижнего упора, диски поджаты к платформе пружиной посредством ползунов, а между уплотнительными дисками и уплотнительными поверхностями корпуса задвижки присутствуют гарантированные зазоры, исключающие контакт между поверхностями при движении, в момент остановки затвора при упоре платформы в упор, проходное сечение трубопровода минимальное и определяется величиной зазоров, диски по-прежнему поджаты к платформе пружиной через ползуны, положение затвора соответствует началу движения дисков в направлении перпендикулярном направляющей и шпинделя вплоть до положения «закрыто» за счет ползунов, в положении «закрыто» диски поджаты к уплотнительным поверхностям корпуса за счет преобразованного осевого усилия на шпинделе через ползуны.

Особенностью предлагаемого затвора, является движение уплотнительных дисков относительно уплотнительных поверхностей корпуса (седел), исключающее трение скольжения уплотнительных поверхностей относительно друг друга во всех режимах работы запорной арматуры.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция затвора. Затвор состоит из следующих основных деталей: платформы 1, серьги с подпятником 2, уплотнительных дисков 3 в сборе со сферическими шарнирами и распорами, валика со стопорными кольцами 4, пружины 5 и ползунов 6.

Принцип работы, предлагаемого затвора, в составе запорной арматуры объясняется последовательно на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4.

На фиг. 2 предлагаемый затвор показан в момент его движения, совпадающего с направлением движения управляющего шпинделя 10, в промежуточном положении «приоткрыто». Перемещение затвора происходит вдоль направляющей 9 в направлении нижнего упора 8. Диски 3 поджаты к платформе 1 пружиной 5 посредством ползунов 6. Между уплотнительными дисками 3 и уплотнительными поверхностями 7 корпуса задвижки присутствуют гарантированные зазоры А, исключающие контакт между поверхностями при движении.

На фиг. 3 предлагаемый затвор показан в момент его остановки при упоре платформы 1 в упор 8. Положение «на упоре». Проходное сечение трубопровода минимальное и определяется величиной зазоров А. Диски 3 по-прежнему поджаты к платформе 1 пружиной 5 через ползуны 6. Между уплотнительными дисками 3 и уплотнительными поверхностями 7 корпуса задвижки по-прежнему присутствуют гарантированные зазоры А, исключающие контакт между поверхностями. Положение затвора соответствует началу движения дисков в направлении перпендикулярном направляющей 9 и шпинделя 10 вплоть до положения «закрыто» (см. фиг. 4) за счет ползунов 6.

На фиг. 4 предлагаемый затвор показан в положении «закрыто». Проходное сечение трубопровода перекрыто. Диски 3 поджаты к уплотнительным поверхностям корпуса (седлам) 7 за счет преобразованного осевого усилия на шпинделе 10 через ползуны 6.

Для увеличения прочности и уменьшения массы изделия уплотнительные диски могут иметь фрагменты сферической формы.

Торцы платформы, к которым прижимаются диски в сборе со сферическими шарнирами и распорами под действием пружины, могут иметь сферические поверхности, образованные радиусом равным наружному радиусу диска, что обеспечивает наличие зазоров между дисками и уплотнительными поверхностями корпуса арматуры.

Сферические поверхности дисков и ползунов обеспечивают самоустановку дисков при их касании уплотнительных поверхностей корпуса арматуры.

Для обеспечения уплотнения между дисками и уплотнительными поверхностями корпуса задвижки, касание выполнено по линии «тор по плоскости» (высшая механическая пара).

Источники информации:

1 . Арматура энергетическая для АЭС и ТЭС, НИИ Экономики в энергетическом машиностроении, 1986 г.

Изобретение относится к трубопроводной запорной арматуре и может быть использовано в трубопроводах воды и пара тепловых и атомных электростанций, а также химических и нефтегазовых предприятий. Бесклиновой затвор параллельного типа состоит из платформы, серьги с подпятником, двух уплотнительных дисков в сборе со сферическими шарнирами, имеющих один центр вращения, ползунов, распоров и пружины. В промежуточном положении «приоткрыто» перемещение затвора обеспечивается вдоль направляющей в направлении нижнего упора, диски поджаты к платформе пружиной посредством ползунов, а между уплотнительными дисками и уплотнительными поверхностями корпуса задвижки присутствуют гарантированные зазоры, исключающие контакт между поверхностями при движении. В момент остановки затвора при упоре платформы в упор проходное сечение трубопровода минимальное и определяется величиной зазоров, диски по-прежнему поджаты к платформе пружиной через ползуны, положение затвора соответствует началу движения дисков в направлении, перпендикулярном направляющей, и шпинделя вплоть до положения «закрыто» за счет ползунов. В положении «закрыто» диски поджаты к уплотнительным поверхностям корпуса за счет преобразованного осевого усилия на шпинделе через ползуны. Изобретение направлено на увеличение надёжности и срока службы запорной арматуры. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Бесклиновой затвор параллельного типа, состоящий из платформы, серьги с подпятником, двух уплотнительных дисков в сборе со сферическими шарнирами, имеющих один центр вращения, ползунов, распоров и пружины, отличающийся тем, что в промежуточном положении «приоткрыто» перемещение затвора обеспечивается вдоль направляющей в направлении нижнего упора, диски поджаты к платформе пружиной посредством ползунов, а между уплотнительными дисками и уплотнительными поверхностями корпуса задвижки присутствуют гарантированные зазоры, исключающие контакт между поверхностями при движении, в момент остановки затвора при упоре платформы в упор проходное сечение трубопровода минимальное и определяется величиной зазоров, диски по-прежнему поджаты к платформе пружиной через ползуны, положение затвора соответствует началу движения дисков в направлении, перпендикулярном направляющей, и шпинделя вплоть до положения «закрыто» за счет ползунов, в положении «закрыто» диски поджаты к уплотнительным поверхностям корпуса за счет преобразованного осевого усилия на шпинделе через ползуны.

2. Бесклиновой затвор по п. 1, отличающийся тем, уплотнительные диски имеют фрагменты сферической формы.

3. Бесклиновой затвор по п. 1, отличающийся тем, что торцы платформы, к которым прижимаются диски в сборе со сферическими шарнирами и распорами под действием пружины, имеют сферические поверхности, образованные радиусом, равным наружному радиусу диска.

4. Бесклиновой затвор по п. 1, отличающийся тем, что сферические поверхности дисков и ползунов обеспечивают самоустановку дисков при их касании уплотнительных поверхностей корпуса арматуры.

5. Бесклиновой затвор по п. 1, отличающийся тем, что касание между дисками и уплотнительными поверхностями корпуса задвижки выполнено по линии «тор по плоскости».