Заглушка быстросъемная Российский патент 2023 года по МПК F16K3/02 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации трубопроводных систем, конкретно к уплотнительным устройствам, обеспечивающим герметичное перекрытие проходных отверстий труб, и может применяться на предприятиях нефтегазовой отрасли, в энергетике, на предприятиях пищевой отрасли, на предприятиях по производству удобрений, в целлюлозно-бумажной промышленности и практически всюду, где возникает необходимость периодического или аварийного испытания или ремонта трубопроводов.

Традиционный процесс перекрытия трубопровода при помощи стандартно применяемых типов поворотных заглушек, межфланцевых заглушек, обтюраторов и других подобных изделий затратен по времени и трудоемкости, сопряжен с возможными повреждениями трубопроводной арматуры. Однако главный недостаток стандартно применяемых заглушек в том, что для замены положения заглушки необходимо не только полностью разболтать фланцевое соединение, но и раздвинуть участки трубопроводов, что требует значительных усилий со стороны обслуживающего персонала или применения специальных силовых устройств. Большинство технических решений в этой области направлены на минимизацию процесса по времени и трудоемкости, минимизацию необходимых усилий для изменения расстояния между фланцами трубопровода или изменения строительной длины устройства в процессе изменения положения заглушки, или создание устройств для быстрой смены заглушек без изменения строительной длины устройства и сжатия-разжатия трубопровода.

Известны быстросъемные заглушки фирмы «Sammi Machinery», тип «натяжной болт» (каталог «Sammi. Быстросменные затворы», Web site: Sammiw.com). Заглушка состоит из двух полукорпусов с фланцами, затворной пластины с двухсторонним уплотнением, установленной между полукорпусами, натяжных болтов и подъемных гаек, установленных по периферии полукорпусов, а также направляющих планок, исключающих смещение подъемных гаек, центрирующей втулки, установочных штырей и устройства позиционирования. Перевод заглушки в положение открыто-закрыто осуществляется за счет ослабления натяжных болтов, при этом происходит смещение полукорпуса в направлении к трубопроводу, возникает необходимость приложения больших усилий, чтобы ослабить натяжные болты и разомкнуть полукорпуса для смены положения запорной пластины в реальной ситуации, когда заглушка соединена с двух сторон с трубопроводом.

Известна полезная модель «Заглушка механизированная» по патенту РФ 195331 МПК F16K 3/02, содержащая два полукорпуса с фланцами, соединенных между собой стяжными шпильками и ограничителями, поддерживающими постоянство строительной длины устройства, затворную пластину, нажимное седло с наклонной поверхностью, сопрягаемой с ответной поверхностью вилки, управляемой через винтовой механизм дожима маховиком. Выполнение механизма дожима с использованием наклонных поверхностей, расположенных под углом самоторможения, требует больших усилий для создания осевого давления на нажимное седло, что усложняет устройство и вызывает необходимость применения силового привода, обеспечивающего преодоление сил самоторможения. Кроме того, надо отметить нетехнологичность устройства и возможность перекоса нажимного седла при несоответствии углов самоторможения на сопрягаемых поверхностях, что не позволяет достичь герметичного положения затворной пластины в устройстве.

Известна полезная модель «Заглушка с ручным управлением» по патенту РФ 207962 МПК F16K 3/02, содержащая два полукорпуса с фланцами, соединенных между собой стяжными шпильками и ограничителем, поддерживающим постоянство строительной длины устройства, затворную пластину, нажимное седло с самотормозящим механизмом дожима, выполненным в виде эксцентрика, размещенного в пазу на нажимном седле. Недостаток устройства в том, что эксцентрик, размещенный на периферии нажимного седла, воздействуя на одну сторону, создает перекос нажимного седла относительно затворной пластины и не может обеспечить герметичное прилегание поверхности седла к затворной пластине. Кроме того, надо отметить, что применение кулачков такого типа, даже при условии их работоспособности, обеспечивает дожим седла только до определенного положения, зависящего от расстояния от оси кулачка до положения его наиболее удаленной поверхности, что требует высокой точности изготовления всех сопрягаемых деталей устройства.

Известна принятая за прототип быстросъемная заглушка фирмы «Sammi Machinery» «задвижной тип» (каталог «Быстросменные затворы Sammi», стр. 8-9, Web site: Sammiw.com). Заглушка выполнена с постоянной величиной строительной длины, включает входной и выходной полукорпуса с фланцами, комплект соединительных элементов полукорпусов, включающий гайки, шпильки и ограничители, затворный узел с подвижной и неподвижной седловыми частями и затворной пластиной с проходной и непроходной частями и двухсторонними уплотнительными полями, механизм перемещения подвижной части затворного узла, направляющие и позиционирующие элементы. Механизм перемещения выполнен в виде силового привода, включающего зубчатую передачу с винтовыми зубьями, соединенную с седловой частью держателем седла, винтовой редуктор привода зубчатой передачи с толкателем и маховиком, при вращении которого задействуется зубчатая передача для перемещения седловой части и смыкания ее с затворной пластиной или освобождения затворной пластины, кроме того, заглушка содержит позиционеры, зажимной рычаг, защитную пластину с ручкой, закрепленную на затворной пластине, и элементы установки редуктора на полукорпусе.

К недостаткам приведенной конструкции быстросъемной заглушки следует отнести сложность и нетехнологичность механизма герметизации заглушки, высокие материалоемкость, трудоемкость, весовые и габаритные характеристики, ограниченность применения для трубопроводных систем высокого давления.

Целью изобретения является создание простой, технологичной и универсальной конструкции быстросъемной заглушки. Поставленная цель достигается сочетанием известных и новых признаков.

Известные признаки заключаются в том, что заглушка быстросъемная с постоянной величиной строительной длины, включает входной полукорпус с диском с седловой частью, выходной полукорпус с опорным диском с направляющей втулкой, подвижное седло, установленное на направляющей втулке с возможностью герметичного перемещения по ней, механизм перемещения подвижного седла с приводом, соединительные элементы полукорпусов, включающие гайки, шпильки и ограничители строительной длины, направляющие и позиционирующие элементы и сменную затворную пластину с двухсторонним уплотнением.

Новые признаки заключаются в том, что подвижное седло выполнено в виде диска с седловой частью на одном торце и элементами соединения с механизмом перемещения на другом торце в форме глухих отверстий, диски входного и выходного полукорпусов выполнены с элементами соединения с механизмом перемещения в форме сквозных резьбовых отверстий, механизм перемещения подвижного диска выполнен в виде комплекта функциональных болтов, включающего, по крайней мере, один болт натяжного типа с функцией перемещения диска по направляющей втулке в направлении герметизации и разгерметизации заглушки, дожимные болты с функцией перемещения диска в направлении герметизации заглушки и, по крайней мере, один отжимной болт с функцией корректировки положения диска при его перемещении по направляющей втулке, при этом болты натяжного типа и дожимные содержат резьбовую часть, установленную в резьбовых отверстиях опорного диска выходного полукорпуса, направляющую часть, установленную в глухих отверстиях подвижного диска, и головку болта, выполненную между резьбовой и направляющей частями болта и содержащую нажимной торец и элементы связи с приводом, выполненные преимущественно в виде сквозных отверстий цилиндрической формы, причем направляющая часть болта натяжного типа установлена в глухом отверстии подвижного диска и закреплена в нем с возможностью вращения и совместного с ним перемещения, направляющая часть дожимных болтов установлена в глухих отверстиях подвижного диска с возможностью вращения и перемещения в них, а отжимной болт содержит резьбовую часть, установленную в резьбовом отверстии, выполненном в диске входного полукорпуса преимущественно оппозитно болту натяжного типа. Кроме того, длина ограничителя установлена равной суммарной величине зазора между торцами направляющей втулки и входного полукорпуса и длины направляющей втулки, а длина направляющей втулки установлена равной суммарной величине толщины подвижного диска, толщины головки болтов натяжного типа и дожимных и длины зоны герметизации на направляющей втулке, при этом величина зазора между торцами направляющей втулки и входного полукорпуса установлена большей толщины затворной пластины преимущественно на 3-5 мм.

Новые признаки заключаются также в том, что ограничители установлены между торцов полукорпусов по обеим сторонам затворной пластины, при этом по одну сторону ограничители установлены с контактом с ней как направляющие и позиционирующие элементы заглушки, а по другую сторону ограничители установлены с зазором относительно затворной пластины преимущественно с величиной зазора 1-3 мм, кроме того, затворная пластина оснащена позиционерами длины хода затворной пластины до установки ее проходной или непроходной части в положение заглушки «открыто» или «закрыто», выполненными в форме планок, закрепленных преимущественно совместно с рукоятками на затворной пластине, при этом расстояние от контактных с ограничителями поверхностей планок до оси проходных отверстий полукорпусов и до центров проходных и непроходных частей затворной пластины выполнены равными. Кроме того, новые признаки заключаются в том, что при использовании в заглушке затворных пластин поворотного типа отжимной болт снабжен цилиндрической частью с возможностью вращения на ней затворной пластины, причем отжимной болт установлен во входном полукорпусе на расстоянии между его осью и осью проходных отверстий полукорпусов равным расстоянию от оси поворота затворной пластины до центров ее проходной и непроходной частей, а ограничители, установленные между торцами полукорпусов в зоне вращения затворной пластины, выполнены съемными и установлены в открытых пазах диска входного полукорпуса и опорного диска выходного полукорпуса, при этом установленные в открытых пазах ограничители, выполнены преимущественно в виде раздвижных втулок с резьбовым соединением, установленных на шпильках, соединяющих полукорпуса заглушки.

Предложенное выполнение заглушки позволяет сделать процесс смены положения затворной пластины и смены уплотнительных элементов максимально упрощенным, а саму заглушку сделать низкозатратной, как в процессе ее эксплуатации, так и в процессе изготовления за счет высокой технологичности, низкой трудоемкости и металлоемкости. При этом обеспечивается полная герметичность, минимальное время на смену положения затворной пластины, удобство технического обслуживания и универсальность применения, что в совокупности позволит расширить область применения заглушек.

Изобретение поясняется описанием устройства и чертежами, где изображено:

- на фиг.1 - вид заглушки в сборе;

- на фиг.2 - вид А на фиг.1;

- на фиг.3 - продольный разрез заглушки в рабочем положении затворной пластины нажимного типа с открытым проходом;

- на фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.3;

- на фиг.5 - продольный разрез заглушки в разгерметизированном состоянии при смене положения затворной пластины на фиг.3 с открытого прохода на закрытый проход;

- на фиг.6 - сечение по В-В на фиг.5;

- на фиг.7 - продольный разрез заглушки в рабочем положении с затворной пластиной поворотного типа;

- на фиг.8 - сечение по Г-Г на фиг.7;

- на фиг.9 - продольный разрез заглушки на фиг.7 в разгерметизированном состоянии при смене положения затворной пластины со снятыми ограничителями;

- на фиг.10 - сечение Д-Д на фиг.9.

Заглушка быстросъемная 1 с постоянной строительной длиной «L» включает входной 2 и выходной 3 полукорпуса с проходными отверстиями 4, затворную пластину 5, механизм перемещения 6 элементов герметизации и разгерметизации заглушки, соединительные элементы 7, ограничители 8 строительной длины, направляющие 9 и позиционирующие 10 элементы и элементы 11 привода.

Входной полукорпус 2 включает фланец 12 и соединенный с ним диск 13 с седловой частью на торце 14. Выходной полукорпус 3 включает фланец 15 и соединенные с ним опорный диск 16 с направляющей втулкой 17, на которую с возможностью герметичного перемещения по ней установлен подвижный диск 18 с седловой частью на торце 19. Затворная пластина 5 задвижного типа (фиг.1-6) содержит проходную 20 и непроходную 21 части, двухсторонние поля со сменными уплотнениями 22 и 23 соответственно, направляющие торцы 24 и 25 и ограничительные торцы 26 и 27, на которых установлены позиционеры длины хода затворной пластины до занятия ее проходной или непроходной части в заглушке положения «открыто» или «закрыто» в форме планок 28 и 29. Механизм перемещения 6 элементов герметизации и разгерметизации заглушки: подвижного диска 18 и затворной пластины 5, включает комплект функциональных болтов, состоящий в представленном на фигурах виде из болта 30 натяжного типа с функцией перемещения подвижного диска 18 по направляющей втулке 17 с установленным на ней уплотнением 31 в направлении герметизации или разгерметизации заглушки, дожимных болтов 32 с функцией перемещения диска 18 в направлении герметизации заглушки, отжимного болта 33 с функцией корректировки положения диска 18 при его перемещении по направляющей втулке 17. Болты натяжного типа и дожимные содержат резьбовую часть 34, установленную в резьбовых отверстиях 35 опорного диска 16, направляющую часть 36, установленную в глухих отверстиях 37 подвижного диска 18, и головку 38 с нажимным торцом 39 и элементы связи механизма перемещения с приводом в форме сквозных цилиндрических отверстий 40. Направляющая часть болта 30 натяжного типа содержит кольцевую канавку 41, винты 42, установленные в канавке, соединяют болт 30 с подвижным диском, обеспечивая совместное их перемещение при вращении болта 30 в направлении герметизации или разгерметизации. Направляющая часть дожимных болтов 32 установлена в глухих отверстиях подвижного диска с возможностью свободного вращения и перемещения в них. Отжимной болт 33 включает последовательно выполненные головку 43, резьбовую часть 44, установленную в резьбовом отверстии 45 диска 13 входного полу корпуса, и цилиндрическую часть 46. Установлен отжимной болт оппозитно болту нажимного типа. Входной и выходной полукорпуса соединяются между собой с установленной постоянной строительной длиной через соединительные элементы в виде шпилек 47, гаек 48 и ограничителей 8, установленных на шпильках между торцами диска 13 входного полукорпуса и опорного диска 16 выходного полукорпуса преимущественно в форме втулок, длина «L₁» которых установлена (см. фиг.5) равной суммарной величине зазора «а» между торцами направляющей втулки 17 и диска 13 входного полукорпуса и длины «б» направляющей втулки, длина которой в свою очередь равна суммарной величине толщины «в» подвижного диска и толщины «г» головки болтов натяжного типа и дожимных и длины «ж» зоны герметизации на направляющей втулке. Величина зазора «а» установлена большей толщины «д» затворной пластины с двухсторонним уплотнением на 3-5 мм. Ограничители установлены между торцами дисков 13 и 16 по обе стороны от направляющих торцов 24 и 25 затворной пластины. Со стороны торца 24 ограничители 49 и 50 установлены с контактом с ним как направляющие и позиционирующие элементы, при этом расстояние «з» от контактных поверхностей затворной пластины и ограничителей до оси центров проходных отверстий 4 выполнены равными, а со стороны торца 25 ограничители 51 и 52 установлены с зазором «и» величиной 1-3 мм. Планки 28 и 29 ограничивают длину хода затворной пластины по направляющим ограничителям 49 и 50 и контактируют в положении «открыто» (фиг.4) с ограничителями 49 и 51, а в положении «закрыто» (фиг.6) контактируют с ограничителями 50 и 52, при этом расстояния «к» от контактных поверхностей ограничителей и планок до осей проходного отверстия заглушки и проходной и непроходной частей затворной пластины установлены равными.

Эксплуатация заглушки 1 с затворной пластиной задвижного типа (фиг.1-6) осуществляется следующим образом. В действующем трубопроводе затворная пластина 5 установлена в заглушке 1 открытой проходной частью 20 (фиг.3 и 4), опирается на ограничители 49 и 50, планка 28 контактирует с ограничителями 49 и 51. Болты натяжного типа и дожимные обеспечивают герметичное соединение затворной пластины с седловыми поверхностями диска 13 входного полукорпуса и подвижного диска 18. Постоянство строительной длины «L» обеспечивается соединением полукорпусов через ограничители. Для смены положения затворной пластины на «закрыто» производят следующие действия. Ослабляют соединение болтов нажимного типа и дожимных с подвижным диском, используя в качестве привода стержень (не показан), устанавливаемый поочередно в отверстия головки болтов и отводят болты и подвижный диск на расстояние «а» торца 14. Затем по направляющим ограничителям 49 и 50 из положения «открыто» (фиг.3 и 4) перемещают затворную пластину до упора планки 29 в ограничители 50 и 52 (фиг.5 и 6), после чего с помощью болта натяжного типа и корректирующего его положение, исключающее заклинивание резьбовой части, отжимного болта, подводят подвижный диск до контакта с затворной пластиной, дожимные болты подводят до контакта их нажимных торцов с подвижным диском, производят дожим затворной пластины всеми болтами до состояния полного герметичного соединения ее с седловыми частями диска входного полукорпуса и подвижного диска.

При необходимости замены уплотнителей 31 между подвижным диском и направляющей втулкой подвижный диск отводят за зону «ж», с затворной пластины снимают с одной из сторон позиционирующую планку, например, планку 29 и удаляют затворную пластину из зоны заглушки, после чего производят замену уплотнителей, осмотр седловых частей дисков и устранение выявленных дефектов. Сборку заглушки и перевод ее в герметичное состояние производят в обратном порядке, описанном выше.

Заглушка 1 без изменения составляющих ее элементов может использоваться как с затворными пластинами задвижного типа, так и с затворными пластинами поворотного типа, при этом все действия механизма перемещения по герметизации, разгерметизации, смене положений затворной пластины и замене уплотнений, а также и сам механизм перемещения сохраняются в неизменном виде.

Эксплуатация заглушки 1 с затворной пластиной поворотного типа (фиг.7-10) осуществляется следующим образом. Затворная пластина 53 с центральным отверстием 54 и симметрично расположенными относительно него проходной 55 и непроходной 56 частями установлена на цилиндрическую часть 46 отжимного болта 33 с возможностью вращения на ней. Отжимной болт установлен в диске 13 входного полукорпуса 2 на расстоянии «м» между его осью и осью проходных отверстий 4 полукорпусов 2 и 3 равным расстоянию между осью поворота затворной пластины и центрами ее проходной и непроходной частей. Ограничители 51 и 52 выполнены из двух раздвижных втулок 57 и 58 с резьбовым соединением. В рабочем положении (фиг.7 и 8) длина «L₁» всех втулок на ограничителях 49, 50, 51 и 52 установлена равной, затворная пластина контактирует с ограничителями 51 и 52, установленными в открытых пазах 59.

Для смены положения затворной пластины 53 на «закрыто» производят следующие действия механизмом перемещения, отводят подвижный диск 18 на расстояние «а» от диска 13 входного полу корпуса, втулки 57 и 58 сдвигают по резьбе, уменьшая их общую длину «L₁», ослабляют затяжку соединяющих полу корпуса шпилек и удаляют ограничители 51 и 52 вместе с шпильками и гайками, освобождая зону вращения 60 затворной пластины (фиг.9 и 10). Затем поворачивают затворную пластину на 180°, используя отжимной болт 33 как ось поворота, устанавливают в открытые пазы шпильки с гайками и ограничителями до контакта втулок ограничителей с боковыми поверхностями 61 и 62 затворной пластины, раздвигают втулки 57 и 58 до восстановления общей длины «L₁» и производят затяжку соединения полукорпусов. После чего перемещают подвижный диск и затворную пластину механизмом перемещения до полного герметичного соединения их с седловой частью диска 13 входного полукорпуса.

Замену уплотнителей 31 между подвижным диском и направляющей втулкой осуществляют так же, как и с затворным диском нажимного типа, при отведенном на расстояние «ж» подвижном диске и удаленной затворной пластиной.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для периодического или аварийного испытания или ремонта трубопроводов. Заглушка выполнена с постоянной величиной строительной длины, сохраняемой как в рабочем положении, так и при смене рабочих положений. Заглушка состоит из двух полукорпусов, затворного узла с подвижной и неподвижной седловой частью и затворной пластины с проходной и непроходной частями. Заглушка содержит механизм перемещения подвижной части затворного узла, направляющих и позиционирующих элементов. Механизм перемещения состоит из комплекта функциональных болтов: натяжного, дожимных и отжимного. Болт натяжного типа перемещает подвижную часть затворного узла в направлении его герметизации и разгерметизации. Дожимные болты герметизируют затворный узел. Отжимной болт компенсирует возможные перекосы положения подвижной части относительно неподвижной части затворного узла и используется в качестве оси поворота для затворных пластин поворотного типа. Достигается возможность отсутствия необходимости использования энергетических средств механизма перемещения и обеспечения минимального времени перевода затворной пластины из положения «открыто» в положение «перекрыто». 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Заглушка быстросъемная с постоянной величиной строительной длины включает входной полукорпус с диском с седловой частью, выходной полукорпус с опорным диском с направляющей втулкой, подвижное седло, установленное на направляющей втулке с возможностью герметичного перемещения по ней, механизм перемещения подвижного седла с приводом, соединительные элементы полукорпусов, включающие гайки шпильки и ограничители строительной длины, направляющие и позиционирующие элементы и сменную затворную пластину с проходной и непроходной частями с двухсторонним уплотнением, отличающаяся тем, что подвижное седло выполнено в виде диска с седловой частью на одном торце и элементами соединения с механизмом перемещения на другом торце в форме глухих отверстий, диски входного и выходного полукорпусов выполнены с элементами соединения с механизмом перемещения в форме сквозных резьбовых отверстий, механизм перемещения подвижного диска выполнен в виде комплекта функциональных болтов, включающего, по крайней мере, один болт натяжного типа с функцией перемещения диска по направляющей втулке в направлении герметизации и разгерметизации заглушки, дожимные болты с функцией перемещения диска в направлении герметизации заглушки и, по крайней мере, один отжимной болт с функцией корректировки положения диска при его перемещении по направляющей втулке, при этом болты натяжного типа и дожимные содержат резьбовую часть, установленную в резьбовых отверстиях опорного диска выходного полукорпуса, направляющую часть, установленную в глухих отверстиях подвижного диска, и головку болта, выполненную между резьбовой и направляющей частями болта и соединяющую нажимной торец и элементы связи с приводом, выполненные преимущественно в виде сквозных отверстий цилиндрической формы, причем направляющая часть болта натяжного типа установлена в глухом отверстии диска и закреплена в нем с возможностью вращения и совместного с ним перемещения, направляющая часть дожимных болтов установлена в глухих отверстиях подвижного диска с возможностью вращения и перемещения в них, а отжимной болт содержит резьбовую часть, установленную в сквозном резьбовом отверстии, выполненном в диске входного полукорпуса преимущественно оппозитно болту натяжного типа.

2. Заглушка быстросъемная по п. 1, отличающаяся тем, что длина ограничителя установлена равной суммарной величине зазора между торцами направляющей втулки и входного полукорпуса и длины направляющей втулки, а длина направляющей втулки установлена равной суммарной величине толщины подвижного диска и толщины головки болтов натяжного типа и дожимных и длины зоны герметизации на направляющей втулке, при этом величина зазора между торцами направляющей втулки и входного полукорпуса установлена больше толщины затворной пластины преимущественно на 3-5 мм.

3. Заглушка быстросъемная по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ограничители установлены между торцов полукорпусов по обеим сторонам затворной пластины, при этом по одну сторону ограничители установлены с контактом с ней как направляющие и позиционирующие элементы заглушки, а по другую сторону ограничители установлены с зазором относительно затворной пластины преимущественно с величиной зазора 1-3 мм.

4. Заглушка быстросъемная по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что затворная пластина оснащена позиционерами длины хода затворной пластины до установки ее проходной или непроходной части в положение заглушки «открыто» или «закрыто», выполненными в форме планок, закрепленных преимущественно совместно с рукоятками на затворной пластине, при этом расстояние от контактных с ограничителями поверхностей планок до оси проходных отверстий полукорпусов и до центров проходных и непроходных частей затворной пластины выполнены равными.

5. Заглушка быстросъемная по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что отжимной болт снабжен цилиндрической частью с возможностью вращения на ней затворной пластины, причем отжимной болт установлен в диске входного полукорпуса на расстоянии между его осью и осью проходных отверстий полукорпусов равным расстоянию от оси поворота затворной пластины до центров ее проходной и непроходной частей, а ограничители, установленные между торцами полукорпусов в зоне вращения затворной пластины, выполнены съемными и установлены в открытых пазах диска входного полукорпуса и опорного диска выходного полукорпуса, при этом установленные в открытых пазах ограничители выполнены преимущественно в виде раздвижных втулок с резьбовым соединением.