Задвижка

Заявляемая полезная модель относится к отрасли арматуростроения, в частности, к трубопроводной запорной арматуре, предназначенной для перекрытия потока рабочей среды. Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении возможности встраивания винтовой передачи ШВП в ходовой узел задвижки, а также ее фиксации относительно втулки шпинделя с целью предотвращения ее самооткручивания в процессе эксплуатации. Заявлена задвижка, включающая корпус с размещенным в нем запорным органом, установленным с возможностью поступательного перемещения посредством приводного механизма или маховика через размещенный в бугеле ходовой узел, содержащий втулку шпинделя, винтовую передачу, шток и ползун. Задвижка снабжена компенсатором температурного расширения, установленным на втулке шпинделя, при этом в качестве компенсатора температурного расширения может быть использована, например, тарельчатая пружина. В качестве винтовой передачи используют шарико-винтовую передачу (ШВП), включающую винт ШВП, соединенный со штоком задвижки и гайку ШВП, соединенную со втулкой шпинделя с образованием узла соединения, выполненного с возможностью фиксации гайки ШВП. Узел соединения гайки ШВП со втулкой шпинделя снабжен стопором, выполненным в виде резьбового упорного кольца, размещенного во втулке шпинделя и зафиксированного в ней посредством стопорного винта. 1 н.п. ф-лы, 2 илл.

Заявляемая полезная модель относится к отрасли арматуростроения, в частности, к трубопроводной запорной арматуре, предназначенной для перекрытия потока рабочей среды. Полезная модель может быть использована в запорной или регулирующей арматуре, устанавливаемой на трубопроводах.

Из уровня техники известны различные конструкции задвижек, характеризующиеся оригинальными конструкциями как затворов, так и ходовых узлов.

Так, известна шиберная задвижка, содержащая корпус, в котором установлены подвижные седла, взаимодействующие с шибером, связанным с приводным механизмом, выполненным в виде шарико-винтовой передачи. Под шибером соосно выполнен сквозной канал, в котором размещен двухседельный запорный орган с уплотнительными поверхностями (а.с. СССР 1225963).

К основному недостатку данной конструкции, устраняемому в результате применения заявляемого технического решения, можно отнести достаточно большие габариты ходового узла, что неизбежно ведет к общему увеличению массы устройства.

Из текста описания изобретения «Шарико-винтовая передача» по патенту РФ 2049945 известна шиберная задвижка, функционально предназначенная для размещения в забое шахты, и содержащая корпус задвижки, в котором размещена запорная часть задвижки: шибер, седло и штурвал, и приводную часть задвижки, включающую шарико-винтовую передачу, предназначенную для преобразования вращательного движения штурвала в поступательное движение шибера.

В известном устройстве передача крутящего момента осуществляется непосредственно на шибер, что значительно увеличивает его износ. Кроме того, шпиндель, используемый в данной конструкции, в равной степени не может воспринимать высокие нагрузки при высоких температурах в различных средах (вода, газ). В данном устройстве не предусмотрена возможность фиксации запорного органа в положении «закрыто», что при использовании несамотормозящей шарико-винтовой передачи может привести к самопроизвольному открытию задвижки и неконтролируемым утечкам.

Из уровня техники также известен запорный вентиль (патент РФ 2160861), содержащий корпус, размещенное в нем седло, запорный орган в виде штока и шарико-винтовую передачу (ШВП). Гайка ШВП соединена с маховиком, причем передача снабжена устройством перепуска шариков с крайнего задействованного витка винта на другой. Седло и запорный орган выполнены с конусной уплотнительной поверхностью, гайка передачи соединена со штоком запорного органа, винт установлен концентрично штоку с возможностью его центрирования и создания усилия на уплотнении штока, а упомянутое устройство выполнено в виде установленной на гайке втулки с пазом для перепуска шариков, причем вентиль снабжен упругим элементом, воздействующим в конце закрытия на втулку с возможностью разобщения ее паза от витков передачи.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели, является шиберная задвижка с шарико-винтовой передачей, включающая верхний корпус задвижки с крышкой, ШВП и подшипниковый узел, выполненный в виде одного упорного шарикоподшипника, обоймы которого установлены с осевым зазором относительно верхнего корпуса и крышки (патент РФ на изобретение 2020347).

К недостаткам данного устройства можно отнести передачу крутящего момента от приводного устройства на шибер, что приводит к появлению «паразитной» нагрузки на шибере. Кроме того, используемая в данной конструкции ШВП имеет невысокие ресурсные возможности, т.к., например, винт ШВП рассчитан только на определенные параметры рабочей среды, что снижает его универсальность и возможность применения задвижки при других параметрах рабочей среды.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности конструкции задвижки и ее долговечности за счет увеличения ресурса износостойкости отдельных узлов, наиболее подверженных износу, снижение входной приводной мощности при сохранении высоких эксплуатационных параметров и быстроходности.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении возможности встраивания винтовой передачи ШВП в ходовой узел задвижки, а также возможности ее фиксации относительно втулки шпинделя с целью предотвращения ее самооткручивания в процессе эксплуатации.

Поставленная задача решается следующим образом. Заявляется задвижка, включающая корпус с размещенным в нем запорным органом, установленным с возможностью поступательного перемещения посредством приводного механизма или маховика через размещенный в бугеле ходовой узел, содержащий втулку шпинделя, шарико-винтовую передачу, шток и ползун. Согласно техническому решению, заявляемая задвижка снабжена компенсатором температурного расширения, установленным на втулке шпинделя, при этом в качестве компенсатора температурного расширения может быть использована, например, тарельчатая пружина.

Кроме того, шарико-винтовая передачу (ШВП) включает винт ШВП, соединенный со штоком задвижки и гайку ШВП, соединенную со втулкой шпинделя с образованием узла соединения, выполненного с возможностью фиксации гайки ШВП и предотвращения ее самооткручивания из втулки шпинделя. Узел соединения гайки ШВП со втулкой шпинделя снабжен стопором, выполненным в виде резьбового упорного кольца, размещенного во втулке шпинделя и зафиксированного в ней посредством стопорного винта. Гайка ШВП может быть выполнена в виде детали цилиндрической формы, снабженной наружной резьбой, обеспечивающей соединение гайки ШВП со втулкой шпинделя, или в виде детали цилиндрической формы, снабженной шпоночным пазом, обеспечивающим соединение гайки со втулкой шпинделя, или в виде детали цилиндрической формы с развитой фланцевой частью, обеспечивающей соединение гайки со втулкой шпинделя..

Заявляемая задвижка поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 схематично представлен эскиз задвижки.

На фиг. 2 укрупненно представлен узел соединения гайки ШВП со втулкой шпинделя.

Позициями на чертежах обозначены:

1. корпус задвижки,

2. затвор,

3. крышка,

4. шток задвижки,

5. втулка шпинделя,

6. гайка ШВП,

7. винт ШВП,

8. тарельчатая пружина,

9. упорное кольцо стопора,

10. стопорный винт,

11. приводной механизм.

Заявляемая задвижка представляет собой устройство, монтируемое в трубопровод при помощи сварки, и предназначенное для полного перекрытия потока рабочей среды посредством изменения положения затвора относительно проточной части корпуса задвижки.

Задвижка содержит корпус 1 с крышкой 3, запорный орган-затвор 2, размещенный в корпусе и связанный со штоком 4, который, в свою очередь, соединен с элементами ходового узла, через который организована передача усилия от приводного механизма 11 или маховика.

Запорный орган-затвор 2, размещенный в корпусе, может быть выполнен, например, в виде самоустанавливающегося клинового затвора. В верхней части задвижки размещен ходовой узел, включающий в качестве винтовой передачи шарико-винтовую передачу, которая состоит из ходового винта 7 и гайки 6 с беговыми дорожками для шариков, интегрированными шариками и механизмом их возврата. Винт ШВП 7 соединен со штоком задвижки 4. Гайка ШВП 6 соединена со втулкой шпинделя 5 задвижки с образованием узла соединения, обеспечивающего надежную фиксацию гайки на штоке задвижки. Узел соединения гайки со втулкой шпинделя снабжен стопором, обеспечивающим предотвращение самооткручивания гайки ШВП при эксплуатации. Стопор представляет собой фиксирующий гайку узел, включающий упорное резьбовое кольцо 9, расположенное во втулке шпинделя в зоне контакта с гайкой ШВП, которое зафиксировано посредством стопорного винта 10. Гайка ШВП может быть выполнена различной формы. Так, одним из вариантов ее выполнения является цилиндрическая форма гайки с наружной резьбой, посредством которой и осуществляется соединение гайки ШВП с втулкой шпинделя. Иной вариант выполнения гайки предусматривает ее цилиндрическую форму и наличие шпоночного паза (на фигурах не показано), посредством которого осуществляют фиксацию гайки ШВП. Также используют, как вариант, формообразование гайки ШВП - в виде цилиндрической детали с фланцевой частью (на фигурах не показано), посредством которой осуществляют соединение гайки со втулкой шпинделя. Все перечисленные варианты формообразования гайки ШВП обеспечивают качественное соединение гайки со втулкой шпинделя, предотвращающее возможность ее самооткручивания из втулки. Также, все перечисленные варианты формообразования позволяют использовать стопор узла соединения.

Задвижка, кроме того, снабжена компенсатором температурного расширения, в качестве которого может быть использована тарельчатая пружина 8, выполняющая также и демпфирующую функцию. Пружина 8 установлена в верхней части задвижки над или под втулкой шпинделя в предварительно сжатом (напряженном) состоянии. В процессе эксплуатации задвижки, при температурных колебаниях, могут изменяться линейные размеры в цепи деталей затвор, шток, винт ШВП, гайка ШВП, втулка шпинделя, подшипники. В случае отсутствия температурного компенсатора существует вероятность образования зазоров или натяга между деталями, что негативно сказывается на качественных характеристиках устройства, так как натяг, как правило, приводит к заклиниванию, а зазор - к вибрации, ударной нагрузке. Тарельчатая пружина, в качестве температурного компенсатора, деформируется при линейной деформации деталей задвижки и, тем самым, предотвращает образование зазора или натяга.

За счет описанного выше конструктивного решения встраивания ШВП в задвижку, становится возможным существенно повысить КПД винтовой передачи в результате снижения потерь на трение, высокой нагрузочной способности при малых габаритах. Применение ШВП в задвижке обеспечивает повышение быстродействия задвижки, а также размерное поступательное перемещение запорного органа с высокой точностью.

Заявляемая задвижка работает следующим образом.

Задвижка готова к эксплуатации после ее монтажа в трубопровод и гидравлических испытаний.

Включают электропривод или вручную приводят во вращение маховик, в результате чего вращение передают на втулку шпинделя, жестко соединенную с гайкой ШВП. Затем крутящий момент через шарики ШВП передается на винт ШВП, соединенный со штоком задвижки, который, в свою очередь, соединен с запорным органом. На винте ШВП установлен ползун, который опирается на направляющие поверхности бугеля при открытии и закрытии задвижки и исключает передачу крутящего момента на шток и соответственно на затвор. Таким образом, передается усилие от управляющего механизма на затвор, и запорный орган приводят в движение.

1. Задвижка, включающая корпус с размещенным в нем запорным органом, установленным с возможностью поступательного перемещения посредством приводного механизма или маховика через размещенный в бугеле ходовой узел, содержащий втулку шпинделя, шариковинтовую передачу, шток и ползун, отличающаяся тем, что задвижка снабжена компенсатором температурного расширения, установленным на втулке шпинделя, а шариковинтовая передача (ШВП) включает винт ШВП, соединенный со штоком задвижки, и гайку ШВП, соединенную со втулкой шпинделя с образованием узла соединения, выполненного с возможностью предотвращения самооткручивания гайки ШВП из втулки шпинделя.

2. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что узел соединения гайки ШВП со втулкой шпинделя снабжен стопором, выполненным в виде резьбового упорного кольца, размещенного во втулке шпинделя и закрепленного в ней посредством стопорного винта.

3. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве компенсатора температурного расширения использована тарельчатая пружина.

4. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что гайка ШВП представляет собой деталь цилиндрической формы, снабженную наружной резьбой, обеспечивающей соединение гайки ШВП со втулкой шпинделя.

5. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что гайка ШВП представляет собой деталь цилиндрической формы, снабженную шпоночным пазом, обеспечивающим соединение гайки со втулкой шпинделя.

6. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что гайка ШВП представляет собой деталь цилиндрической формы с развитой фланцевой частью, обеспечивающей соединение гайки со втулкой шпинделя.