Износостойкая задвижка поворотного типа
Владельцы патента RU 2320910:
Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Центральное конструкторское бюро арматуростроения" (RU)
Изобретение относится к области трубопроводной арматуры и предназначено для перекрытия потоков жидких и газообразных абразивных сред в газовой, нефтяной, химической, энергетической, угольной, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности. В корпусе износостойкой задвижки поворотного типа установлен пакет из трех соосных металлических дисков с проходными окнами для рабочей среды и износостойкой защитной фурнитурой. Задвижка снабжена механизмом тангенциального поворота центрального запорного диска относительно неподвижных крайних дисков. Износостойкая защитная фурнитура включает концентричные кольца. Эти кольца установлены попарно на смежных торцевых поверхностях дисков, периферийно от проходных окон и снабжены поверхностями взаимного контакта. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности поворотной задвижки за счет повышения ее износостойкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, предназначено для перекрытия потоков жидких и газообразных абразивных сред. Изобретение может быть использовано в газовой, нефтяной, химической, энергетической, угольной, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности.
Известна износостойкая задвижка поворотного типа, содержащая сборный корпус, в полости которого установлены три запорных диска из керамического материала, контактирующие между собой торцевыми прецизионными поверхностями (патент RU 2135867, МПК7 F16K 3/08, дата публикации - 27.08.99). Крайние запорные диски установлены в корпусе неподвижно, а средний - с возможностью поворота вокруг своей оси. Запорные диски имеют проходные окна и запорные части, расположенные равномерно по окружности. Окна неподвижных дисков расположены друг против друга. Привод подвижного диска выполнен в виде червячного вала и входящего с ним в зацепление червячного венца, установленного на наружной поверхности подвижного диска. Ось вращения червячного вала расположена поперек оси поворота подвижного диска. В открытом положении шиберной задвижки окна в подвижном диске расположены напротив окон в неподвижных дисках, и проходные каналы в затворе открыты. При закрытии задвижки подвижный диск тангенциально смещается так, что проходы в неподвижных дисках задвижки перекрываются.
Недостатками аналога являются дороговизна керамических дисков при их низкой эксплуатационной стойкости к напряженному состоянию: усилия изгиба и сдвига, передаваемые на керамические диски в процессе эксплуатации, приводят к их скалыванию.
Прототипом заявляемого устройства является износостойкая задвижка поворотного типа, описанная в заявке RU 2004111043, МПК7 F16K 3/08, опубликованной 20.10.2005. Прототип содержит сборный корпус и запорный орган в виде трех соосных дисков, контактирующих между собой прецизионными торцевыми поверхностями. Крайние диски неподвижны, а центральный - тангенциально подвижен от червячного привода. Диски снабжены равномерно смещенными по окружности проходными окнами для рабочей среды и запорными частями. Задача повышения прочности дисков при сохранении их износостойкости к абразивным и агрессивным средам решена за счет изготовления дисков из металла и оснащения металлических дисков защитной износостойкой фурнитурой в виде разрезных керамических втулок с буртами для проходных окон и керамических торцевых колец для запорных частей. В процессе работы задвижки массивные металлические диски поглощают и рассеивают динамические нагрузки, возникающие в запорном узле при переводе его из закрытого состояния в открытое и наоборот. Червячный венец закреплен по периферии подвижного диска и находится в зацеплении с червячным валом. Приводная червячная пара размещена в полости корпуса задвижки.
В процессе рабочего поворота подвижного диска происходит смещение проходных окон подвижного диска относительно проходных окон неподвижных дисков, вследствие чего нарушается герметичность проточной части задвижки. Поток абразивосодержащей рабочей среды при этом защемляется, ускоряется и проникает под действием возросшего давления в щелевые зазоры между рабочими дисками и во внутренние полости корпуса. В результате этого расположенная в полости корпуса приводная червячная пара подвергается преждевременному абразивному износу. При этом велика вероятность заклинивания привода и разрушения задвижки.
Заявляемое изобретение решает техническую задачу повышения надежности и долговечности поворотной задвижки за счет повышения ее износостойкости.
Заявленная техническая задача решена в износостойкой задвижке поворотного типа, в корпусе которой установлен пакет из трех соосных металлических дисков с проходными окнами для рабочей среды и износостойкой защитной фурнитурой, а также механизм тангенциального поворота центрального запорного диска относительно неподвижных крайних дисков. Износостойкая защитная фурнитура включает концентричные кольца, установленные попарно на смежных торцевых поверхностях дисков и снабженные поверхностями взаимного контакта. Кольца установлены периферийно от проходных окон, а также между центром диска и проходными окнами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 изображена заявляемая задвижка в продольном разрезе, на фиг.2 - то же, поперечный разрез.
Заявляемая износостойкая задвижка содержит корпус 1, в котором установлен пакет из двух неподвижных металлических дисков 2 и 3 и подвижного запорного диска 4. Диски объединены центрирующей осью 5, размещенной в полости 6, и снабжены проходными окнами, соответственно 7, 8 и 9. Проходные окна 7, 8 и 9 равны по количеству, взаимно соответствуют по конфигурации и образуют в открытом положении задвижки сплошные проходные каналы с равномерным угловым смещением друг относительно друга в поперечнике проточной части задвижки. Проходные окна 7, 8 и 9 в дисках чередуются с запорными частями. Диски 2, 3 и 4 снабжены защитной износостойкой фурнитурой в виде разрезных износостойких, например твердосплавных, керамических, втулок 10 для проходных окон, износостойких торцевых колец 11 для запорных частей и концентричных износостойких торцевых колец 12 и 13 для герметизации проточной части задвижки при любом промежуточном положении подвижного запорного диска 4. Концентричные износостойкие кольца 12 и 13 установлены попарно на смежных торцевых поверхностях дисков 2, 3 и 4 и снабжены поверхностями взаимного контакта. Кольца 12 установлены периферийно от проходных окон 7, 8 и 9, а кольца 13 установлены между центром диска "О" и проходными окнами 7, 8 и 9.
На корпусе 1 задвижки установлен корпус 14 червячного привода подвижного диска 4. Привод включает червячный венец 15, который закреплен по периферии подвижного диска 4 винтами 16 и зацеплен с червячным валом 17. Уплотнение между корпусом 1 и неподвижными дисками 2 и 3 осуществляется манжетой 18, между корпусом 1 и корпусом 14 привода - резиновыми кольцами 19.
Заявляемая износостойкая задвижка поворотного типа работает следующим образом.
При вращении червячного вала 17 вращательное движение от червяка передается на червячный венец 15 запорного диска 4. Запорный диск 4 поворачивается относительно центрирующей оси 5 на рабочий угол из положения "закрыто" в положение "открыто". В открытом положении задвижки проходные окна 9 в запорном диске 4 устанавливаются напротив проходных окон 7 и 8 в неподвижных дисках 2 и 3 соответственно и открывают проход рабочей среде. Концентричные износостойкие торцевые кольца 12 и 13 при работе поворотной задвижки находятся в постоянном попарном контакте и надежно герметизируют проходные каналы при любом положении запорного диска 4.
В процессе поворота запорного диска 4 на закрытие происходит защемление и ускорение потока абразивосодержащей рабочей среды, который под действием повышенного давления нагнетается в щелевые торцевые зазоры между дисками 2, 3 и 4. При этом концентричные износостойкие торцевые кольца 12 преграждают путь абразивосодержащему потоку в полость корпуса 14, где размещена червячная пара приводного механизма задвижки, а концентричные износостойкие торцевые кольца 13 преграждают проход потоку в полость 6, где находится центрирующая ось 5.
Таким образом, концентричные износостойкие торцевые кольца 12 и 13 защищают механизм поворота подвижного диска задвижки от попадания на него абразивных частиц из проточной части при любом промежуточном положении подвижного диска, предотвращают заклинивание привода, его преждевременный абразивный износ, а соответственно, и разрушение поворотной задвижки.
1. Износостойкая задвижка поворотного типа, в корпусе которой установлен пакет из трех соосных металлических дисков с проходными окнами для рабочей среды и износостойкой защитной фурнитурой, а также механизм тангенциального поворота центрального запорного диска относительно неподвижных крайних дисков, отличающаяся тем, что износостойкая защитная фурнитура включает концентричные кольца, установленные попарно на смежных торцевых поверхностях дисков, периферийно от проходных окон, и снабженные поверхностями взаимного контакта.
2. Износостойкая задвижка поворотного типа по п.1, отличающаяся тем, что износостойкая защитная фурнитура включает концентричные кольца, установленные попарно на смежных торцевых поверхностях дисков, между центром диска и проходными окнами, и снабженные поверхностями взаимного контакта.
