Заглушка поворотная Российский патент 2024 года по МПК F16K43/00 F16K3/06 

Заглушки поворотные предназначены для временного перекрытия движения потока среды на отдельных участках трубопроводной системы.

Конструктивно поворотная задвижка состоит из соединенных между собой непроходной части, служащей для перекрытия потока среды, и проходной части, служащей для возобновления движения среды. Соединительная часть снабжена посадочным отверстием цилиндрической или прямоугольной формы, относительно которого поворотная заглушка поворачивается в одно из положений: «проход закрыт» - «проход открыт».

Поворотные заглушки нашли широкое применение в нефтегазовой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности, особенно там, где требуется перераспределение потоков. Однако, при увеличении массы заглушек, связанной с увеличением диаметра прохода или увеличением давления среды, возникает проблема безопасной смены положения заглушки. Решается проблема применением различных поддерживающих заглушку устройств при смене ее положения.

Известно применение поворотных заглушек в «Устройстве для перекрытия трубопровода» по патенту РФ 2716938 С2 МПК F16K 3/06. Устройство оснащено грузоподъемным механизмом смены положения поворотной заглушки, содержащем стойку, закрепленный на стойке блок и проходящую через блок цепь с такелажной скобой. Стойка закреплена на устройстве так, что блок расположен над той частью заглушки, которая находится вне фланцевого соединения, с возможностью закрепления такелажной скобы в рым-болте, установленном на заглушке. При необходимости перекрыть или открыть трубопровод в рым-болте крепят такелажную скобу, цепь фиксируют, чтобы предотвратить падение поворотной заглушки, затем демонтируют шпильки с гайками, находящиеся в зоне поворота, разводят фланцы и, поддерживая заглушку подъемным механизмом, производят поворот ее в новое положение, устанавливают удаленные шпильки и гайки, сводят фланцы и производят затяжку фланцев и заглушки. Обеспечение безопасного поворота заглушки и снижение физической нагрузки обслуживающего персонала достигается усложнением конструкции устройства, его массы и стоимости, и увеличением обслуживающего персонала и времени обслуживания.

Известно применение поворотных заглушек в устройствах компании R&M Inc (каталог R&M Energy sistems. HAMER. Line Blind Valves. 2004 г. р. 9). В устройствах модели VW подъемный механизм смены положения заглушки выполнен винторычажного типа. При этом не только усложнилась конструкция устройства, но и резко выросли масса, габариты и стоимость устройства.

Известно применение поворотных заглушек в «Устройстве для перекрытия трубопровода» по патенту РФ 2720177 С1, F16K 3/06. Устройство содержит самотормозящий редуктор, корпус которого закреплен на одной из бобышек, расположенных на фланце. Ведомое звено редуктора соединено с валом, на котором неподвижно закреплен поворотный кронштейн с поворотной заглушкой. Вал опирается на подшипники, размещенные в отверстиях бобышек. Перестановка поворотной заглушки и безопасное удержание ее от самопроизвольного поворота производится ведомым звеном самотормозащегося редуктора. Достижение безопасных условий применения поворотных заглушек обеспечивается усложнением конструкции устройства и его удорожанием.

Конструкция заглушки поворотной по стандарту «АТК 26-18-5-93. Заглушки поворотные стальные для фланцев арматуры. Конструкция, размеры и технические требования» принята за прототип предлагаемого технического решения. Заглушка поворотная содержит соединенные между собой непроходную и проходную части. Соединительная часть снабжена посадочным отверстием, относительно которого происходит поворот и установка одной из частей в рабочее положение. Непроходная и проходная части снабжены седловыми поверхностями с местами под установку уплотнений. Центры седловых поверхностей расположены на равном расстоянии от центра посадочного отверстия. Недостатки поворотных заглушек заложены в их конструкции и заключаются в том, что глухая непроходная часть и проходная часть с проходным отверстием имеют разные массы, что делает поворотные заглушки неуравновешенными относительно оси центров посадочного отверстия. Неуравновешенная заглушка, установленная в устройстве для перекрытия трубопровода, становится элементом повышенной опасности. Неуравновешенность приводит к тому, что при любом ослаблении затяжки поворотной заглушки, связанным с переводом ее в новое положение или с температурными изменениями, или с вибрационным воздействием, заглушка стремится занять устойчивое положение путем самопроизвольного поворота. При этом возникает опасность травмирования обслуживающего персонала, а при больших массах заглушки, ее практически стремительное падение и последующее раскачивание до момента занятия устойчивого положения, создает возможность нарушения целостности самого устройства и прилегающей части трубопровода.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании безопасных условий эксплуатации поворотных заглушек в устройствах для временного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводных системах.

Поставленная задача решается сочетанием известных и новых признаков.

Известные признаки заключаются в том, что заглушка поворотная содержит проходную и непроходную части и соединительную часть с посадочным отверстием, проходная и непроходная части содержат периферийную часть и торцевые части с седловыми поверхностями с уплотнительными элементами, оси центров седловых поверхностей проходной и непроходной частей расположены на равном расстоянии от оси посадочного отверстия.

Новые признаки заключаются в том, что заглушка поворотная выполнена статически уравновешенной относительно посадочного отверстия, проходная и/или непроходная части содержат элементы уравновешивания масс и выполнены с измененными массоразмерными формами проходной части в виде увеличенной по размерам и массе периферийной и/или торцевой части и/или в виде присоединенных к ее периферийной части балансировочных грузов, а непроходной части в виде уменьшенной по размерам и массе периферийной и/или торцевой части и/или в виде выборок на периферийной и/или торцевой части, выполненных в форме проточек и/или выемок и/или отверстий.

Изобретение поясняется описанием и графическими материалами, где изображено:

- на фиг. 1 - пример стандартной неуровновешенной заглушки (прототип);

- на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1;

- на фиг. 3 - пример уравновешенной заглушки с измененной периферийной частью проходного и глухого дисков;

- на фиг. 4 - пример уравновешенной заглушки с измененной торцевой частью глухого диска;

- на фиг. 5 - пример уравновешенной заглушки с выемками на периферии глухого диска;

- на фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 5;

- на фиг. 7 - пример уравновешенной заглушки с отверстиями на периферии глухого диска;

- на фиг. 8 - разрез по В-В на фиг. 7;

- на фиг. 9 - пример уравновешенной заглушки с балансировочными грузиками на периферии проходного диска;

- на фиг. 10 - разрез по Г-Г на фиг. 9;

- на фиг. 11 - пример установки уравновешенной заглушки в устройстве для перекрытия потока в положении «проход открыт»;

- на фиг. 12 - промежуточное положение уравновешенной заглушки на фиг. 11 при смене положения на перекрытие потока.

Поворотная заглушка содержит проходную 1 и непроходную 2 части и соединительную 3 часть с посадочным отверстием 4. Проходная часть выполнена в форме диска с проходным отверстием 5, а непроходная часть выполнена в форме глухого диска. Каждый диск содержит периферийную 6 и торцевую 7 части. На торцевых частях с выступанием относительно них на величину «а» расположены седловые 8 поверхности с уплотнительными 9 элементами. Оси 10 и 11 центров седловых поверхностей проходной и непроходной частей расположены на равном расстоянии «L» от оси 12 посадочного отверстия. В общепринятом исполнении (фиг. 1 и 2 - прототип) диаметры «Д» периферийной части дисков и толщины «В» между седловыми поверхностями и выступанием «а» седловых поверхностей относительно торцевых частей приняты равными для дисков проходной и непроходной частей заглушки, при этом наличие проходного отверстия 5 в проходной части приводит к неуравновешенности по массе проходной и непроходной частей относительно посадочного отверстия.

На фиг. 3-10 приведены некоторые примеры выполнения поворотных заглушек с уравновешенными относительно посадочного отверстия проходной и непроходной частями. У заглушки на фиг. 3 (вид в разрезе) уравновешивание по массе выполнено за счет уменьшения периферийной 13 части глухого диска 14 до диаметра Д₁ и увеличения периферийной 15 части проходного диска 16 до диаметра Д₂. У заглушки на фиг. 4 (вид в разрезе) уравновешивание по массе выполнено за счет уменьшения торцевых 17 частей глухого диска 18 на величину «a₁». У заглушки на фиг. 5 и 6 уравновешивание по массе выполнено за счет выемок 19 на периферийной 20 части глухого диска 21. У заглушки на фиг. 7 и 8 уравновешивание по массе выполнено за счет выполнения отверстий 22 на периферийной 23 части глухого 24 диска. У заглушки на фиг. 9 и 10 уравновешивание по массе выполнено за счет частичного уменьшения массы глухого диска по одному из вариантов на фиг. 3-8 и увеличения массы диска 25 с проходным отверстием путем присоединения к периферийной 26 части балансировочных грузиков 27 механическим путем, как показано на примере, или путем их приварки. При этом балансировочные грузики установлены на периферийной части в пределах радиуса R поворота заглушки относительно посадочного отверстия 28.

Уравновешивание заглушки производится следующим образом. В системе трехмерного моделирования КОМПАС-3D строится 3D-модель заглушки, устанавливается центр масс, как центр посадочного отверстия, и относительно установленного центра масс производится корректировка масс проходной или непроходной частей или обеих частей известными способами, ряд которых показан на примерах фиг. 3-10. По полученной модели разрабатывают конструкторскую документацию и изготавливают заглушку. При необходимости, в связи с возможными отклонениями расчетных масс при изготовлении заглушки, производится контроль состояния уравновешенности и доработка путем удаления или присоединения материала к той или иной части заглушки.

Использование уравновешенной заглушки показано на примере установки ее в устройство 29 для перекрытия потока, часть устройства, представленная на фиг.11 и 12, включает полукорпус 30 с проходным отверстием 31 и стяжными шпильками 32. Уравновешенная за счет уменьшения массы непроходной 33 части заглушка установлена на одну из стяжных шпилек посадочным отверстием 34 как на ось поворота заглушки. На фиг. 11 в рабочее положение «проход открыт» установлена проходная 35 часть заглушки. На фиг. 12 показан момент перемещения заглушки из положения «проход открыт» в положение «проход закрыт». При этом в любой момент перемещения заглушка, оставаясь в уравновешенном состоянии, обеспечивает безопасные условия работы обслуживающего персонала. Кроме того, при выполнении заглушки уравновешенной отпадает необходимость при ее перемещении из одного рабочего положения в другое в применении подъемных или поддерживающих устройств независимо от массогабаритных параметров заглушки. Этим дополнительно обеспечивается снижение количества обслуживающего персонала и времени смены положения заглушки.

Заглушка поворотная предназначена для временного перекрытия движения потока среды на отдельных участках трубопроводной системы. Заглушка состоит из соединенных между собой проходной и непроходной частей с седловыми поверхностями и элементами уплотнения и посадочного отверстия между ними. Оси центров седловых поверхностей проходной и непроходной частей расположены на равном расстоянии от центральной оси посадочного отверстия. Заглушка выполнена статически уравновешенной относительно центральной оси посадочного отверстия и содержит элементы уравновешивания масс: проходной части путем увеличения ее массы, а непроходной части путем уменьшения массы. Уравновешенные заглушки при установке в устройства для временного перекрытия трубопроводов обеспечивают безопасные условия работы обслуживающего персонала. 12 ил.

Заглушка поворотная, содержащая проходную и непроходную части и соединительную часть с посадочным отверстием, проходная и непроходная части содержат периферийную часть и торцевые части с седловыми поверхностями с уплотнительными элементами; оси центров седловых поверхностей проходной и непроходной частей расположены на равном расстоянии от оси посадочного отверстия, отличающаяся тем, что выполнена статически уравновешенной относительно посадочного отверстия, проходная и/или непроходная части содержат элементы уравновешения масс и выполнены с измененными массоразмерными формами проходной части в виде увеличенной по размерам и массе периферийной и/или торцевой части и/или в виде присоединенных к периферийной части балансировочных грузов, а непроходной части в виде уменьшенной по размерам и массе периферийной и/или торцевой части и/или выборок на периферийной и/или торцевой части, выполненных преимущественно в форме проточек, и/или выемок, и/или отверстий.