Затвор задвижки

Изобретение относится к запорной и запорно-регулирующей арматуре и предназначено для регулирования и перекрытия потоков рабочих сред жидкостей и газов с большим давлением и с высокой температурой в клиновых задвижках и задвижках с параллельными седлами. Затвор задвижки содержит корпус с двумя седлами в виде втулок с уплотнительными поверхностями и запорный орган. Запорный орган имеет две тарелки. Эти тарелки установлены в крестовину с двумя тарелкодержателями. Также имеется элемент, обеспечивающий самоустановку уплотнительных поверхностей запорного органа и седел корпуса. Воспринимающая перепад давления рабочей среды тарелка снабжена кольцом. Кольцо размещено на выполненном соосно с посадочной сферической поверхностью тарелки цилиндрическом пояске и имеет с одного торца уплотнительную поверхность. Другой торец контактирует с тарелкой через кольцевой выступ. Этот выступ выполнен или на кольце или на тарелке. Средний диаметр кольцевого выступа равен диаметру окружности, делящей уплотнительную поверхность кольца на две равновеликие по площади части. Между кольцом и тарелкой размещен гибкий уплотнительный элемент. Тарелка снабжена устройством, обеспечивающим осевое поджатие кольца к тарелке. Изобретение направлено на повышение износостойкости уплотнительных поверхностей затвора задвижки при его закрытии или открытии, а также на повышение его герметичности. 5 ил.

 

Изобретение относится к запорной и запорно-регулирующей арматуре и может быть использовано для регулирования и перекрытия потоков рабочих сред жидкостей и газов с большим давлением и с высокой температурой в клиновых задвижках и задвижках с параллельными седлами (шиберах).

Известны конструкции клапанов с поршневым приводом (см. “Арматура ядерных энергетических установок” Д.Ф.Гурович и др., Атомиздат, 1978, рис.6.17). Указанные конструкции клапанов имеет существенный недостаток - большой износ уплотнительных поверхностей затвора, что снижает герметичность и ресурс клапанов.

Известна конструкция затвора клапана по патенту SU №1828525, который содержит запорный орган и седло, снабженные уплотнительными элементами в виде колец. На торцовой поверхности кольца, соединенного с запорным органом, выполнен контактирующий с ним кольцевой выступ со средним диаметром, равным диаметру окружности, делящей уплотнительную поверхность кольца на две равновеликие по площади части. Кольцо соединено с запорным органом с возможностью самоустановки, а между ними размещен гибкий уплотнительный элемент. Однако данное конструктивное решение не ставит перед собой задачу об устранении износа уплотнительных поверхностей затвора в момент его закрытия или открытия, так как в данной конструкции направление запорного органа совпадает с направлением потока рабочей среды, что устраняет взаимное скольжение уплотнительных поверхностей.

Наиболее близким техническим решением является конструкция клиновой задвижки (см. “Технико-аналитический обзор выпускаемой промышленной трубопроводной арматуры”, Москва, Московская посредническая компания, 1992, стр.130).

Данный затвор задвижки содержит корпус с двумя седлами в виде втулок с уплотнительными поверхностями, запорный орган, имеющий две тарелки, установленные в крестовину с двумя тарелкодержателями, и элемент, обеспечивающий самоустановку уплотнительных поверхностей запорного органа и седел корпуса. Направление потока рабочей среды перпендикулярно перемещению затвора задвижки, что вызывает взаимное скольжение уплотнительных поверхностей.

Недостатком прототипа является высокий износ уплотнительных поверхностей затвора задвижки при его закрытии или открытии и невысокая герметичность.

Задача изобретения - повышение износостойкости уплотнительных поверхностей затвора задвижки при его закрытии или открытии, а также повышение его герметичности.

Сущность решения технической задачи заключается в том, что в затворе задвижки, содержащей корпус с двумя седлами в виде втулок с уплотнительными поверхностями, запорный орган, имеющий две тарелки, установленные в крестовину с двумя тарелкодержателями, и элемент, обеспечивающий самоустановку уплотнительных поверхностей запорного органа и седел корпуса, тарелка, воспринимающая перепад давления рабочей среды, снабжена кольцом, размещенным на выполненном цилиндрическом пояске тарелки, имеющим с одного торца уплотнительную поверхность и контактирующим другим торцом с тарелкой через кольцевой выступ, выполненный на кольце или тарелке, при этом средний диаметр кольцевого выступа равен диаметру окружности, делящей уплотнительную поверхность кольца на две равновеликие по площади части, а между кольцом и тарелкой размещен гибкий уплотнительный элемент, причем тарелка снабжена устройством, обеспечивающим осевое поджатие кольца к тарелке.

В проиллюстрированном примере выполнения изобретения, который приведен на фиг.1, представлен общий вид затвора задвижки; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - вид Б фиг.2; на фиг.4 - общий вид варианта исполнения затвора задвижки для низкотемпературных режимов; на фиг.5 - вид В фиг.4.

Затвор задвижки состоит из корпуса 1 с седлами в виде втулок 2, 3, запорного органа, выполненного в виде тарелки 4 и тарелки 5, воспринимающей перепад рабочей среды. Тарелки 4, 5 установлены в крестовину 6 и фиксируются тарелкодержателями 7, 8 и элементом 9. В тарелке 5 соосно с посадочной сферической поверхностью 10 выполнен цилиндрический поясок 11 и резьба 12 с гарантированным осевым зазором. Тарелка 5 снабжена кольцом 13, размещенным на цилиндрическом пояске 11. Кольцо 13 имеет с одного торца уплотнительную поверхность, а с другого торца - кольцевой выступ 15. Кольцо 13 установлено на тарелке до упора выступом 15 в тарелку 5 и герметично соединено гибким уплотнительным элементом 16, например, в виде усеченного тора.

В другом случае кольцевой выступ 15 может быть выполнен не на торце кольца 13, а на тарелке 5.

Гибкий уплотнительный элемент 16 может быть выполнен конструктивно иначе, например, в виде резинового кольца (см. фиг.4). Радиальное усилие при трении уплотнительных поверхностей 14 и седла 2 воспринимается цилиндрическим пояском 11, а поджатие выступа 15 кольца 13 к тарелке 5 осуществляется кольцом 17 и крепежом 18.

Резьба 12 с гарантированным осевым зазором, а в другом случае - кольцо 17 с крепежом 18 представляют собой устройство, обеспечивающее осевое поджатие кольца 13 к тарелке 5.

Затвор задвижки работает следующим образом.

При работе на закрытие под перепадом давления затвор задвижки воспринимает гидродинамическое усилие потока рабочей среды и прижимается пазами, выполненными в крестовине 6 к шпонкам корпуса 1 задвижки. При приближении затвора к седлам 2, 3 гидродинамическое усилие среды увеличивается и, когда кольцо 13 тарелки 5 касается уплотнительной поверхностью 14 седла 2, происходит переход усилия с пазов крестовины 6 на уплотнительные поверхности кольца 13 и седла 2. Полное усилие от перепада давления рабочей среды воздействует на тарелку 5 и кольцо 13 через кольцевой выступ 15, равномерно распределяя усилие по уплотнительным поверхностям, что не нарушает плоскостности уплотнительной поверхности 14 кольца и седла, и что благоприятно сказывается на износостойкости поверхностей трения. Сила трения двух уплотнительных поверхностей от этого усилия воспринимается цилиндрическим пояском 11, тарелки 5 и сферической поверхностью 10. Тарелка 4 усилием от перепада давления отжимается от седла 3 и контакт их уплотнительных поверхностей наступает только в конце закрытия затвора, когда движение затвора приостанавливается, при этом уплотнительные поверхности седла 3 и тарелки 4 служат больше как направляющие при самоцентрировании клина затвора по клину, образованному седлами корпуса 3. В закрытом положении усилие от перепада давления и составляющей усилия штока действует на тарелку 5 через кольцевой выступ 15, равномерно распределяя усилие по уплотнительным поверхностям 14 кольца 13 и седла 2. Под действием суммарного усилия тарелка 5 прогибается в пределах упругой деформации, передавая усилие на кольцевой выступ 15. Поэтому на кольцо 13 действуют только силы деформации сжатия, не вызывающие нарушение плоскостности уплотнительной поверхности как при движении, так и в статике, а расположение кольцевого выступа 15, у которого средний диаметр окружности делит уплотнительную поверхность 14 кольца 13 на две равновеликие по площади части, обеспечивает равномерные удельные давления на всей уплотнительной поверхности кольца 13 и седла 1. Это благоприятно сказывается на герметичности затвора задвижки в закрытом положении. Деформационные перемещения тарелки 5 относительно выступа 15 кольца 13 воспринимается элементом 16 и резьбовым соединением 12. Под воздействием усилия Р величина зазора f (см. фиг.3) уменьшается, тем самым воздействие усилия на кольцо 13 через резьбу 11 не происходит.

При открывании затвора под воздействием давления происходит сильное трение между уплотнительными поверхностями кольца 13 и седла 2. Сила трения выше, чем при закрывании затвора. Эта сила воспринимается цилиндрическим пояском 11 и сферической поверхностью тарелки 5. Поскольку плоскостность уплотнительных поверхностей не нарушена, а удельные давления на уплотнительных поверхностях равномерно распределены, то износ уплотнительной поверхности 14 тарелки 13 и уплотнительной поверхности седла 2 при перемещении запорного органа минимальный. При дальнейшем перемещении затвора усилие от перепада рабочей среды перекладывается с уплотнительной поверхности кольца 13 и седла 2 на паз крестовины 6 и шпонку корпуса 1.

Работа затвора задвижки, изображенного на фиг.4, аналогична описанному выше, только при нагружении тарелки 5 усилием и ее деформаций, все микроперемещения относительно кольца 13 герметично воспринимаются резиновым кольцом 16, а между кольцом 17 и кольцом 13 по плоскости контакта Г образуется зазор, который позволяет свободно самоустанавливаться уплотнительной поверхности 14 кольца 13 относительно поверхности седла 2 через кольцевой выступ 15.

Опытное изготовление предлагаемой конструкции доказало ее эффективность. Предложенная конструкция значительно повысила герметичность работы затвора задвижки, работающего при высоких давлениях рабочей среды, увеличилась долговечность его работы.

Затвор задвижки, содержащий корпус с двумя седлами в виде втулок с уплотнительными поверхностями и запорный орган, имеющий две тарелки, установленные в крестовину с двумя тарелкодержателями, и элемент, обеспечивающий самоустановку уплотнительных поверхностей запорного органа и седел корпуса, отличающийся тем, что тарелка, воспринимающая перепад давления рабочей среды, снабжена кольцом, размещенным на выполненном цилиндрическом пояске тарелки, имеющим с одного торца уплотнительную поверхность и контактирующим другим торцом с тарелкой через кольцевой выступ, выполненный на кольце или тарелке, при этом средний диаметр кольцевого выступа равен диаметру окружности, делящей уплотнительную поверхность кольца на две равновеликие по площади части, а между кольцом и тарелкой размещен гибкий уплотнительный элемент, причем тарелка снабжена устройством, обеспечивающим осевое поджатие кольца к тарелке.