Задвижка

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия потоков жидких и газообразных сред. Задвижка содержит корпус с патрубками и проточной частью для рабочей среды, направляющими поверхностями и упорами для соединенного с приводным шпинделем затвора. Он включает запорные диски, распорно-сводящий клин и подвижные стопоры. Стопоры фиксируют попеременно взаимное расположение элементов затвора при его возвратно-поступательном перемещении и затвор - в корпусе при закрытом положении задвижки. Соосный шпинделю шток связан со шпинделем с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещения на открытие-закрытие задвижки. Затвор установлен и зафиксирован при своем возвратно-поступательном перемещении на штоке. Распорно-сводящий клин соединен со штоком жестко и снабжен, в направлении движения на закрытие задвижки, упругой опорой. При возвратно-поступательном перемещении затвора упругая опора зафиксирована на штоке. Соединения «шток - шпиндель» и/или «запорный диск - распорно-сводящий клин» выполнены шарнирными. Изобретение повышает надежность работы и долговечность дисковой задвижки с распорно-сводящим клиновым устройством за счет повышения эластичности ее затвора. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия потоков жидких и газообразных сред, и может быть использовано в энергетической, газовой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна задвижка с запорными дисками и клиновым распорно-сводящим узлом, защищенная патентом US2977086, МПК⁸ F16K 3/18, F16K 3/02, опубл. 28.03.1961. Задвижка содержит корпус с входным и выходным патрубками, проточной частью и расположенной перпендикулярно к проточной части горловиной, в которой предусмотрены направляющие поверхности для перемещения затвора задвижки из положения «открыто» в положение «закрыто» и обратно. Затвор задвижки состоит из запорных дисков, соединенных с приводным шпинделем при помощи распорно-сводящего клина так, что наклонные поверхности клина имеют возможность проскальзывания относительно тыльных поверхностей запорных дисков. Для обеспечения совместного перемещения запорных дисков и распорно-сводящего клина по направляющим поверхностям корпуса их взаимное расположение фиксируется с помощью стопорных шариков, которые находятся в фиксирующих пазах, выполненных на ответных поверхностях запорных дисков и клина. Стопорные шарики перемещаются совместно с затвором по направляющим поверхностям корпуса до упора запорных дисков в ограничители их движения, после чего выкатываются из своих пазов в специальные окна, выполненные на направляющих поверхностях корпуса. Происходит расфиксация взаимного расположения запорных дисков и распорно-сводящего клина, в результате которой при дальнейшем перемещении приводного шпинделя в прежнем направлении распорный клин скользит по тыльным поверхностям запорных дисков и раздвигает запорные диски навстречу входному и выходному отверстиям в патрубках соответственно, то есть в направлении, перпендикулярном направлению перемещения шпинделя. Происходит плотное прилегание запорных дисков к входному и выходному отверстиям корпуса. Задвижка закрывается.

При движении приводного шпинделя на открытие задвижки стопорные шарики занимают свое первоначальное положение, запорные диски занимают свое фиксированное положение относительно клина, и затвор перемещается по направляющим поверхностям корпуса в обратном направлении.

Недостатком аналога является то, что его конструкция требует высокой точности изготовления деталей задвижки для обеспечения ее работоспособности и надежности. При этом неравномерные температурные деформации элементов задвижки в условиях эксплуатации могут приводить к нарушениям в работе устройства.

Конструкция аналога усовершенствована в конструкции прототипа, который защищен патентом US4162057, МПК⁷ F16K 25/00, опубл. 24.07.1979. Задвижка-прототип также содержит корпус с входным и выходным патрубками, проточной частью и расположенной перпендикулярно к проточной части горловиной, в которой предусмотрены направляющие поверхности для перемещения затвора задвижки из положения «открыто» в положение «закрыто» и обратно. Затвор задвижки также состоит из запорных дисков, соединенных с приводным шпинделем при помощи распорно-сводящего клина так, что наклонные поверхности клина имеют возможность проскальзывания относительно тыльных поверхностей запорных дисков. Для обеспечения совместного перемещения запорных дисков и распорно-сводящего клина по направляющим поверхностям корпуса их взаимное расположение фиксируется с помощью стопорных роликов, которые установлены в фиксирующих пазах, выполненных на ответных поверхностях запорных дисков и клина. Стопорные ролики перемещаются совместно с затвором по направляющим поверхностям корпуса до упора запорных дисков в ограничители их движения, после чего выкатываются из своих пазов в специальные окна, выполненные на направляющих поверхностях корпуса. Происходит расфиксация взаимного расположения запорных дисков и распорно-сводящего клина, в результате которой при дальнейшем перемещении приводного шпинделя в прежнем направлении распорный клин скользит по тыльным поверхностям запорных дисков и раздвигает запорные диски навстречу входному и выходному отверстиям в патрубках соответственно, то есть в направлении, перпендикулярном направлению перемещения шпинделя. Происходит плотное прилегание запорных дисков к входному и выходному отверстиям корпуса. Задвижка закрывается. Стопорные ролики, находясь внутри пазов, выполненных на ответных поверхностях запорных дисков и распорно-сводящего клина, предотвращают преждевременное разведение запорных дисков с помощью распорно-сводящего клина. После того как стопорные ролики выкатились в окна, выполненные на направляющих поверхностях корпуса, и до возвращения их в исходное положение перемещение затвора на открытие задвижки не возможно. Это возвратное перемещение затвора начинается только после разуплотнения входного и выходного отверстий в патрубках и смыкания запорных дисков на распорно-сводящем клине.

Недостатком прототипа также является чрезмерная жесткость конструкции затвора, требующая высокой точности изготовления ее деталей. Надежность работы задвижки при этом низка, возможен преждевременный износ уплотнительных поверхностей затвора из-за его ограниченной компенсирующей способности при самоустановке в каждом из рабочих положений.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения надежности работы и долговечности дисковой задвижки с распорно-сводящим клиновым устройством за счет повышения эластичности, компенсирующей способности и ремонтопригодности ее затвора.

Поставленная задача достигается в заявляемой задвижке, содержащей корпус с патрубками и проточной частью для рабочей среды, направляющими поверхностями и упорами для соединенного с приводным шпинделем затвора. Затвор включает запорные диски, распорно-сводящий клин и подвижные стопоры, фиксирующие попеременно взаимное расположение элементов затвора при его возвратно-поступательном перемещении на открытие-закрытие задвижки и затвор - в корпусе при закрытом положении задвижки. Задвижка содержит соосный шпинделю шток, связанный со шпинделем с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещения на открытие-закрытие задвижки. Затвор установлен и зафиксирован при своем возвратно-поступательном перемещении на штоке, при этом распорно-сводящий клин соединен со штоком жестко и снабжен в направлении движения на закрытие задвижки упругой опорой, которая при возвратно-поступательном перемещении затвора также зафиксирована на штоке. Соединения «шток-шпиндель» и/или «запорный диск - распорно-сводящий клин» выполнены шарнирными. Затвор установлен в обойме. Обойма выполнена разъемной. В обойме выполнены цилиндрические направляющие поверхности для запорных дисков. На обойме выполнена шаровая поверхность для опоры на корпус в закрытом положении задвижки. В обойме установлены подвижные стопоры и подвижные упоры для затвора. Подвижные стопоры выполнены составными из жестких элементов, разделенных упругими элементами.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где

фиг.1 - заявляемая задвижка в разрезе;

фиг.2 - затвор задвижки в закрытом положении;

фиг.3 - то же, сечение А-А;

фиг.4 - затвор задвижки в открытом положении;

фиг.5 - то же, сечение Б-Б.

Задвижка содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3, проточной частью 4 для рабочей среды, направляющими поверхностями 5 и 6 для затвора 7, приводной шпиндель 8 и соединенный со шпинделем 8 через шарнир 9 шток 10. Затвор 7 установлен на штоке 10, включает соединенный со штоком резьбой 11 распорно-сводящий клин 12, установленные в шаровых опорах (сегментах) 13 и 14 запорные диски 15 и 16 и разъемную обойму, состоящую из двух частей 17 и 18. В обойме выполнены цилиндрические направляющие поверхности 19 и 20 для запорных дисков 15 и 16. На полуобойме 18 выполнена шаровая поверхность 21 для опоры на корпус 1 в закрытом положении задвижки. На штоке 10 с опорой на полуобойму 18 установлены также опорная втулка 22 и опорная планка 23 для клина 12, пружина 24. Полуобойма 17 содержит полости 25 для размещения в них подвижных стопоров, включающих стопорный штифт 26, стопорный шарик 27, пружину 28. На направляющих поверхностях 5 и 6 корпуса 1 выполнена фиксирующая канавка 29 для стопорных штифтов 26, на штоке 10 выполнена фиксирующая канавка 30 для стопорных шариков 27. На штоке 10 выполнена также вторая фиксирующая канавка 31 для стопорных шариков 32, размещенных между опорной втулкой 22 и опорной планкой 23. Полуобойма 18 содержит сквозные отверстия 33, в которых установлены подвижные упорные стержни 34 для опорной планки 23.

Заявляемая задвижка работает следующим образом.

В первой фазе закрытия задвижки запорные диски 15 и 16 находятся в сведенном положении, затвор 7 перемещается на закрытие по направляющим поверхностям 5 и 6 корпуса 1 перпендикулярно оси патрубков 2 и 3 (оси трубопровода). При движении шпинделя 8 совместно со штоком 10 полуобоймы 17 и 18 скользят по направляющим поверхностям 5 и 6, запорные диски 15 и 16 установлены в направляющих цилиндрических поверхностях 19 и 20. Затвор 7 во время движения зафиксирован на штоке 10 стопорными шариками 27 и 32, размещенными в фиксирующих канавках 30 и 31 соответственно. Распорно-сводящий клин 12 в сборе с запорными дисками 15 и 16 упруго оперт через пружину 24, опорную втулку 22 и опорную планку 23 на полуобойму 18.

После соприкосновения подвижных упорных стержней 34 с донной частью корпуса 1 их дальнейшее поступательное перемещение прекращается, так же, как и перемещение опертой на них опорной планки 23. Шпиндель 8, шток 10 и жестко связанный со штоком 10 распорно-сводящий клин 12 сжимают пружину 24, в результате чего затвор 7 получает возможность дополнительного продольного перемещения на закрытие задвижки до упора шаровой поверхности 21 полуобоймы 18 в донную часть корпуса 1. В этом положении затвора стопорные штифты 26 достигают уровня фиксирующей канавки 29 в корпусе 1 и под нажимом пружины 28 утапливаются в ней, высвобождая стопорные шарики 27 из фиксирующей канавки 30. Одновременно с этим опертая на полуобойму 18 опорная втулка 22 выталкивает стопорные шарики 32 из фиксирующей канавки 31 на штоке 10. Происходит расфиксация запорных дисков 15 и 16 относительно распорно-сводящего клина 12, а также фиксация затвора 7 в продольном направлении на корпусе 1.

Во второй фазе закрытия задвижки происходит перемещение запорных дисков 15 и 16 до положения «закрыто» при зафиксированном затворе 7. Распорно-сводящий клин 12 получает возможность скольжения вдоль тыльных поверхностей шаровых опор 13 и 14 запорных дисков 15 и 16, в процессе которого запорные диски 15 и 16 разводятся в поперечном направлении по цилиндрическим направляющим поверхностям 19 и 20 обоймы и уплотняют входное и выходное отверстия в патрубках 2 и 3 соответственно. Задвижка закрыта и затвор 7 заблокирован в закрытом положении.

В первой фазе открытия задвижки происходит сведение запорных дисков 15 и 16 при зафиксированном затворе 7. Движение шпинделя 8 и связанного с ним штока 10 в обратном направлении при зафиксированном затворе позволяет распорно-сводящему клину 12 свести запорные диски 15 и 16 вдоль цилиндрических направляющих поверхностей 19 и 20 обойм и разуплотнить входное и выходное отверстия в патрубках 2 и 3. Пружина 24 при этом возвращает опорную планку 23 в исходное положение, вводя стопорные шарики 32 в фиксирующую канавку 31 на штоке 10. В то же время пружины 28 заводят стопорные шарики 27 в фиксирующую канавку 30 на штоке 10, отжимая при этом стопорные штифты 26 из фиксирующей канавки 29 на направляющих поверхностях 5 и 6 и разблокируя затвор 7 от фиксации в корпусе 1.

Во второй фазе открытия задвижки запорные диски 15 и 16 находятся в сведенном положении, затвор 7 перемещается по направляющим поверхностям 5 и 6 на открытие задвижки перпендикулярно оси патрубков 2 и 3 (оси трубопровода).

Таким образом, при открытии и закрытии задвижки запорные диски 15 и 16 отведены от уплотнительных поверхностей патрубков 2 и 3, что предотвращает износ уплотнительных поверхностей.

Наличие в конструкции затвора 7 шарнирных соединений штока 10 со шпинделем 8, запорных дисков 15, 16 с распорно-сводящим клином 12, а также шаровой опорной поверхности 21 позволяет затвору самоустанавливаться в корпусе 1, при этом происходит компенсация неравномерных температурных деформаций и технологических допусков на изготовление деталей задвижки. Присутствие в затворе упругих элементов 24 и 28 также повышает эластичность конструкции, что сказывается положительным образом на ее работоспособности, надежности и долговечности.

Наличие в конструкции затвора 7 задвижки разъемной обоймы обеспечивает:

- строгое ориентирование и направленное движение запорных дисков 15 и 16 при их сведении и разведении по цилиндрическим направляющим поверхностям 19 и 20, что гарантированно исключает трение скольжения и расклинивание дисков в момент соприкосновения их уплотнительных поверхностей с седлами патрубков 2 и 3 при закрытии и открытии задвижки при полном соблюдении эффекта плоского уплотнения входного и выходного отверстий задвижки по клапанному типу;

- конструктивную согласованность фиксации затвора 7 на корпусе 1 подвижными стопорными штифтами 26 в закрытом положении задвижки с фиксацией стопорными шариками 27 и 32 на штоке 10 взаимного расположения деталей затвора;

- взаимозаменяемость и ремонтопригодность узла затвора 7 в условиях эксплуатации за счет размещения в разъемной обойме ремонтопригодных узлов распорно-сводящего клина 12, запорных дисков 15 и 16, подвижных стопоров.

1. Задвижка, содержащая корпус с патрубками и проточной частью для рабочей среды, направляющими поверхностями и упорами для соединенного с приводным шпинделем затвора, который включает запорные диски, распорно-сводящий клин и подвижные стопоры, фиксирующие попеременно взаимное расположение элементов затвора при его возвратно-поступательном перемещении на открытие-закрытие задвижки и затвор - в корпусе при закрытом положении задвижки, отличающаяся тем, что она содержит соосный шпинделю шток, связанный со шпинделем, с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещения на открытие-закрытие задвижки, затвор установлен и зафиксирован при своем возвратно-поступательном перемещении на штоке, при этом распорно-сводящий клин соединен со штоком жестко и снабжен, в направлении движения на закрытие задвижки, упругой опорой, которая при возвратно-поступательном перемещении затвора также зафиксирована на штоке, а соединения "шток-шпиндель" и/или "запорный диск - распорно-сводящий клин" выполнены шарнирными.

2. Задвижка по п.1, отличающаяся тем, что затвор установлен в обойме.

3. Задвижка по п.2, отличающаяся тем, что обойма выполнена разъемной.

4. Задвижка по п.2, отличающаяся тем, что в обойме выполнены цилиндрические направляющие поверхности для запорных дисков.

5. Задвижка по п.2, отличающаяся тем, что на обойме выполнена шаровая поверхность для опоры на корпус в закрытом положении задвижки.

6. Задвижка по п.2, отличающаяся тем, что в обойме установлены подвижные стопоры и подвижные упоры для затвора.

7. Задвижка по п.6, отличающаяся тем, что подвижные стопоры выполнены составными из жестких элементов, разделенных упругими элементами.