Задвижка для трубопровода

Полезная модель «Задвижка для трубопровода» относится к области арматуростроения и может быть использована для регулирования и перекрытия рабочей среды с содержанием твердых включений, транспортируемой по трубопроводам технологических систем в газовой, нефтяной, химической и угольной отраслях промышленности. Задвижка для трубопровода содержит корпус разъемного типа с наружными и внутренними фланцами, в которых выполнены входные и выходные отверстия, соединенные каналами, шибер, имеющий проходное отверстие, размещенное эксцентрично, и приводное устройство. Задвижка дополнительно снабжена шпинделем, установленным соосно с внутренними фланцами корпуса и соединенным с запорным диском с возможностью передачи крутящего момента. Внутренние фланцы задвижки расположены относительно наружных фланцев под углом 45 градусов. Составные части корпуса задвижки соосно соединены между собой внутренними фланцами с возможностью поворота одна относительно другой на 180 градусов, причем в одном положении оси внешних фланцев совпадают, а в другом' положении их оси создают угол 90 градусов. Приводное устройство выполнено в виде винтового кулисного механизма, содержащего рычаг, выполняющего функцию кулисы, ходовой винт, ползун, причем рычаг связан со шпинделем с возможностью передачи крутящего момента. Ходовой винт соединен с рукояткой таким образом, что при ее вращении вдоль винта, передвигается ползун, который, в свою очередь, связан с рычагом с возможностью поворота его на угол 90 градусов.

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использована для регулирования и перекрытия рабочей среды с содержанием твердых включений, транспортируемой по трубопроводам технологических систем в газовой, нефтяной, химической и угольной отраслях промышленности.

Известна задвижка ЗМС 1 65×35 (Устьевое оборудование нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1978, С. 150), включающая корпус, шток, подпружиненные седла, шибер, крышку. Недостатком такой конструкции являются значительные габариты, сложность в изготовлении, в частности корпуса, и неудобства в обслуживании, проявляющиеся, например, в невозможности закрыть задвижку при отложении твердых включений или при замерзании воды в нижней части корпуса.

Известна конструкция клапана, предназначенного для регулирования движения потоков среды в различных технологических системах ТЭЦ, ТЭС, ГРЕС (RU 2160860, МПК F16K 3/08, опубл. 20.12.2000), включающая корпус, шток, входной и выходной патрубки с фланцами, подвижный и неподвижный запорные диски, установленные на общей оси, привод в виде реечной передачи. Такая конструкция не обеспечивает самоторможения привода и уравновешенности воздействия давления рабочей среды на шток, который, стремясь занять верхнее положение, самопроизвольно закрывает задвижку. Кроме того, по мере износа запорных дисков появляется осевой люфт, теряется герметичность и снижается надежность задвижки.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является конструкция задвижки для трубопровода (RU 2219403, МПК F16K 3/00, опубл. 04 20.12.2003), содержащая разъемный корпус с наружными и внутренними фланцами, между которыми установлены уплотнения, кольцо, установленное между внутренними фланцами корпуса, шибер, имеющий проходное отверстие, размещенное эксцентрично и приводное устройство в виде зубчатой передачи, оснащенное рукояткой.

Недостатком данной конструкции является низкое передаточное отношение зубчатой передачи, невозможность без переустановки рукоятки выполнить полный оборот для перехода из положения «открыто» в положение «закрыто» и большие усилия на рукоятке. Кроме того, указанный тип разъема корпуса создает только проходной вариант задвижки. Например, при выполнении монтажных работ, в случае необходимости изменить направление трубопровода под углом, требуется использование вместе с задвижкой дополнительной угловой детали, увеличивая тем самым габариты трубопровода, время для переналадки и общую стоимость работ.

Технической задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание задвижки, конструкция которой должна иметь преимущества по сравнению с аналогами и прототипом, например, конфигурация внутренней полости задвижки должна предотвращать образование заторов, сохранять работоспособность в случае засорения полостей твердыми включениями или при замерзании и при этом должна быть лишена их недостатков. Кроме того, задвижка для трубопровода должна незначительной переналадкой изменять конструкцию с проходной на угловую и приобрести свойства универсальной. Конструктивные элементы задвижки должны обеспечивать незначительный крутящий момент на рукоятке при переходе из положения "открыто" в положение "закрыто".

Указанная техническая задача решается за счет создания задвижки, которая, как и прототип, содержит разъемный корпус, составленный из двух частей с внешними и внутренними фланцами, в которых выполнены входные и выходные отверстия, соединенные каналами, запорный диск, имеющий проходные отверстия, размещенные эксцентрично, приводное устройство, оснащенное рукояткой, но в которой, в отличие от известных конструкций:

- внутренние фланцы расположены относительно внешних фланцев под углом 45 градусов;

- части корпуса соосно соединены между собой внутренними фланцами с возможностью поворота одна относительно другой на 180 градусов, причем в одном положении оси внешних фланцев совпадают, а в другом положении их оси создают угол 90 градусов;

- шпиндель установлен соосно с внутренними фланцами корпуса и соединен с запорным диском с возможностью передачи крутящего момента;

- приводное устройство с рукояткой выполнено в виде винтового кулисного механизма, содержащего рычаг, выполняющего функцию кулисы, ходовой винт, ползун, причем рычаг связан со шпинделем с возможностью передачи крутящего момента, а ходовой винт соединен с рукояткой таким образом, что при ее вращении вдоль винта передвигается ползун, который, в свою очередь, связан с рычагом с возможностью поворота его на угол 90 градусов.

Предлагаемая конфигурация внутренней полости задвижки обеспечивает рабочее состояние при образовании заторов в результате засорения трубопровода твердыми включениями или при замерзании рабочей среды. В случае необходимости, задвижка может изменять конструкцию с проходной на угловую без особых переналадок и, таким образом, становится универсальной по своему назначению.

Применение винтового кулисного механизма в указанном варианте позволяет решить задачу снижения крутящего момента на рукоятке при переходе с положения «открыто» в положение «закрыто», благодаря соединению винтовой передачи с кулисным механизмом, который имеет максимальный крутящий.момент в крайних положениях рычага в тот момент, когда на запорный диск действует максимальная сила давления рабочей среды.

Указанные существенные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от аналогов и прототипа, являются новыми, необходимыми и достаточными для достижения поставленной цели.

Суть полезной модели поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена задвижка для трубопровода с корпусом в проходном варианте сборки, вид сбоку.

На фиг. 2 - задвижка с корпусом в проходном варианте сборки, вид сверху.

На фиг. 3 - задвижка с корпусом в проходном варианте сборки в продольном разрезе.

На фиг. 4 - задвижка с корпусом в проходном варианте сборки в поперечном разрезе, положение открыто.

На фиг. 5 - задвижка с корпусом в угловом варианте, вид сбоку.

На фиг. 6 - задвижка с корпусом в угловом варианте сборки, вид сверху.

На фиг. 7 - задвижка в разобранном виде.

На фиг. 8 - разрез полукорпуса вдоль каналов.

Задвижка (фиг. 1) содержит два одинаковых штампованных или литых полукорпуса 1 и 2 с наружными и внутренними фланцами, соединенных между собой с помощью шипов 3 и гаек 4 (фиг. 4), разъем между корпусами герметизирован кольцом 5, между внутренними фланцами полукорпусов 1 и 2 размещены запорный диск 6, переменные седла 7 с упругими элементами, выполненными в виде тарельчатых пружин 8. В каждом полукорпусе ось внутреннего фланца повернута относительно оси наружного фланца на угол 45° (фиг. 1). Во внешнем фланцы входное отверстие соединено с двум эксцентричными каналами (фиг. 8), которые распространяются от торца входного отверстия к торцам выходных отверстий во внутренних фланцев где расположены седла 7 (фиг. 4). Соосно в запорном диске 6 выполнено квадратное отверстие, в котором установлен шпиндель 9, благодаря чему передается крутящий момент. Шпиндель 9 герметизирован относительно окружающей среды с помощью сальниковых колец 10, 11 и манжет 12, расположенных в каждом из полукорпусов 1 и 2. Для обжима сальниковых колец 10, 11 манжет 12 на резьбе установлены втулки 13. На шпинделе установлен рычаг 14 (фиг. 3), между ними расположена шпонка 12. Рычаг 14 зафиксирован шайбой 15 и болтом 16. Для поворота рычага 14 на полукорпусе 1 закреплена с помощью болтов 17 силовая пластина 18. Пластина имеет вид вилки, по бокам которой выполнены приливы для размещения опор ходового винта 19 (фиг. 2) и направляющей 20. Ходовой винт 19 вращается с помощью рукоятки 21, при этом вдоль него и направляющей передвигается ползун. Ползун имеет выступ, на котором с возможностью вращения установлен сухарик 23. Сухарик 23 заведен в паз рычага 14. Седла 7 имеют уплотнения 24 (фиг. 4), расположенные на наружном диаметре, и уплотнения 25, расположенные на торце.

Задвижка работает следующим образом.

В открытом положении задвижки отверстия в запорном диске 6 совпадают с выходными отверстиями во внутренних фланцах корпусов 1 и 2. Поток рабочей среды во входном отверстии внешнего фланца корпуса 1 разделяется на два потока, проходит через эксцентричные каналы, проходные отверстия запорного диска 6 и затем в выходном отверстии наружного фланца корпуса 2 снова соединяется в один поток. При этом уплотняющие поверхности седел 7 защищены от « вымывания » потоком рабочей среды. Седла 7 прижаты к запорному диску 6 тарельчатыми пружинами 8. Незначительный объем в полости между внутренними фланцами корпусов 1 и 2, где расположен запорный диск 6, исключает засорение задвижки твердыми включениями, содержащимися в рабочей среде. При необходимости закрыть задвижку, вращением рукоятки 21 с ходовым винтом 19 перемещаем ползунок 22 вдоль направляющей 20, которая воспринимает радиальные составляющие осевой силы. На выступе ползуна 22 установлен сухарик 23, который заведен в продольный паз на рычаге 14, поэтому при перемещении ползуна 22 вдоль направляющей 20, рычаг 14 поворачивается на угол 90 градусов, а так как последний соединен со шпинделем 9 с помощью шпонки 12, то на такой же угол вместе со шпинделем 9 возвращается и запорный диск 6. После поворота запорного диска 6 на угол 90°, он занимает такое положение, при котором седла 7 упираются в поверхность запорного диска 6, тем самым полностью перекрывая проход для рабочей среды. За счет расположения уплотнений 24 на внешнем диаметре седел 7, последние под воздействием давления рабочей среды прижимаются к запорному диску 6, т.е. самоуплотняются, надежно герметизируя задвижку. Для отслеживания положения запорного диска 6 при управлении задвижкой на поверхности направляющей 20 нанесена шкала угла поворота.

Открытие задвижки выполняется в обратной последовательности.

1. Задвижка для трубопровода, содержащая корпус разъемного типа с наружными и внутренними фланцами, в которых выполнены входные и выходные отверстия, соединенные каналами, запорный диск, имеющий проходное отверстие, размещенное эксцентрично и приводное устройство с рукояткой, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена шпинделем, внутренние фланцы корпуса задвижки расположены относительно наружных фланцев под углом 45°, составные части корпуса соосно соединены между собой внутренними фланцами с возможностью поворота одна относительно другой на 180 градусов, причем в одном положении оси внешних фланцев совпадают, а в другом положении их оси создают угол 90°.

2. Задвижка для трубопровода по п. 1, отличающаяся тем, что шпиндель установлен соосно с внутренними фланцами корпуса и соединен с запорным диском с возможностью передачи крутящего момента.

3. Задвижка для трубопровода по п. 1, отличающаяся тем, что приводное устройство выполнено в виде винтового кулисного механизма, содержащего рычаг, выполняющего функцию кулисы, ходовой винт, ползун, причем рычаг связан со шпинделем с возможностью передачи крутящего момента, ходовой винт соединен с рукояткой таким образом, что при ее вращении вдоль винта передвигается ползун, который, в свою очередь, связан с рычагом с возможностью поворота его на угол 90°.