Задвижка запорно-регулирующая

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к арматуростроению, конкретно к защите внутренней полости корпусов трубопроводной арматуры от кавитационного разрушения и может быть использована в технологических трубопроводных линиях различных отраслей промышленности. Технической задачей полезной модели является повышение срока службы корпусных деталей запорно-регулирующих задвижек. Поставленная задача решается тем, что задвижка запорно-регулирующая, содержащая с присоединенными ответными фланцами корпус с входным и выходным патрубками в которых установлены седла, охватывающие с двух сторон шибер, торец которого снабжен канавками зеркально-взаимодействующими и вкупе образующими протоки с ответными канавками стабилизатора подпружиненного относительно корпуса, при этом между ответным фланцем и фланцем выходного патрубка корпуса установлен наружный бурт вставки, длинный рукав которой размещен внутри патрубка корпуса, а короткий в проходном канале ответного фланца, и внутренняя поверхность вставки выполнена цилиндрической с входным и выходным конусами, либо конфузорная поверхность в длинном рукаве переходящая в коротком рукаве в диффузорную, либо в форме сопла Лаваля, причем длинный рукав более пологий, чем короткий.

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к арматуростроению, конкретно к защите внутренней полости корпусов трубопроводной арматуры от кавитационного разрушения и может быть использована в технологических трубопроводных линиях различных отраслей промышленности.

Известна клиновая задвижка (см. статья «Кавитация в шиберных задвижках», авторы И.Р. Чиняев, А.В. Фоминых, B.C. Ерошкин, журнал «Территория Нефтегаз» 2013 г. 5, с. 24-25) применение которой для регулирования потока рабочей среды приводит к разрушению деталей узла затвора, так как при прохождении потока рабочей среды (жидкости) между клином и седлом скорость потока возрастает, вследствие чего происходит переход части потенциальной энергии (энергии давления) в кинетическую при этом давление понижается до некоторого критического значения, при котором происходит «вскипание» жидкости (кавитация).

На первой стадии кавитации при понижении давления выделяются пузыри газа увеличивающиеся по мере понижения давления.

На второй стадии когда поток жидкости пройдет между клином и седлом скорость потока снижается, достигая прежнего значения вызывая обратный переход энергии из кинетической в потенциальную при этом образовавшие газовые пузырьки разрушаются (захлопываются). Это захлопывание происходит с очень большой скоростью и сопровождается своего рода гидравлическим ударом с шумом и треском.

Именно на этой второй стадии кавитации происходит разрушение поверхностей седла и клина клиновой задвижки.

Недостатком клиновых задвижек является невозможность их использования в режиме регулирования из-за быстрого кавитационного разрушения деталей затвора.

Известна также запорно-регулирующая задвижка (см. RU 2464470 С2 F16K 3/12), прототип, содержащая фланцевый корпус с входным и выходным каналами, с установленными в них седлами, между которыми размещен управляемый шибер, взаимодействующий нижней торцевой профилированной поверхностью с зеркально выполненной поверхностью стабилизатора подпружиненного относительно корпуса. Как правило, запорно-регулирующая задвижка поставляется с ответными фланцами соединяемые сваркой с трубопроводом.

Профилируемая поверхность, например круглые отверстия (протоки) образованные взаимодействующими торцевыми поверхностями шибера и стабилизатора выполняют роль в начальной стадии открытия разделителя потока проводимой среды на отдельные струи, которые протекают с большой скоростью вдоль нижней стенки отводящего патрубка корпуса, что и позволяет перенести вторую стадию кавитационного процесса от затвора на нижнюю стенку отводящего патрубка корпуса запорно-регулирующей задвижки (см. статья «Повышение надежности и эффективности работы шиберных задвижек», авторы И.Р. Чиняев, А.В. Фоминых, С.А. Сухов, журнал «Экспозиция Нефть Газ» 2013 г. 3, с. 80-82).

К недостаткам известной конструкции следует отнести наличие кавитационного износа нижней части стенки отводящего патрубка задвижки, что снижает срок службы корпуса.

Технической задачей полезной модели является повышение срока службы корпусных деталей запорно-регулирующих задвижек.

Поставленная задача решается тем, что задвижка запорно-регулирующая, содержащая с присоединенными ответными фланцами корпус с входным и выходным патрубками в которых установлены седла, охватывающие с двух сторон шибер, торец которого снабжен канавками зеркально-взаимодействующими и вкупе образующими протоки с ответными канавками стабилизатора подпружиненного относительно корпуса, при этом между ответным фланцем и фланцем выходного патрубка корпуса установлен наружный бурт вставки, длинный рукав которой размещен внутри патрубка корпуса, а короткий в проходном канале ответного фланца, и внутренняя поверхность вставки выполнена цилиндрической с входным и выходным конусами, либо конфузорная поверхность в длинном рукаве переходящая в коротком рукаве в диффузорную, либо в форме сопла Лаваля, причем длинный рукав более пологий, чем короткий.

На фиг. 1 изображен разрез задвижки запорно-регулирующей; на фиг. 2 разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 выноска I на фиг. 1.

Задвижка состоит из корпуса 1 со входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, в которых установлены подпружиненные седла 4 и 5 охватывающие с двух сторон шибер 6 соединенный со шпинделем 7 управляемым приводом 8 посредством маховика 9. На нижней профилированной части торца 10 шибера 6 выполнены, например полукруглые канавки 11 образующие с зеркально расположенными канавками 12 стабилизатора 13 подпружиненного относительно стакана 14 соединенного с корпусом 1, каналы протоки.

Стабилизатор 13 выполнен с заплечиками 15 взаимодействующими при закрытии задвижки седлами 4 и 5.

В выходном патрубке 3 корпуса 1 между ответным фланцем 16 установлена вставка 17, выполненная из кавитационно стойкого материала, имеющая наружный бурт 18 помещенный между фланцами корпуса 1 и ответным фланцем 16, причем длинный рукав 19, вставки 17, размещен в проходном канале выходного патрубка 3, а короткий рукав 20 в проходном канале ответного фланца. При этом внутренняя проточная часть вставки 17 может иметь различные формы, например цилиндрическая, либо конфузор в соединении с диффузором, либо формы сопла Лаваля, либо переменной толщины по окружности с утолщением в нижней части.

На верхнем торце шпинделя 7 закреплен указатель 21, показывающей положение шибера 6 на градуированной шкале 22, кожуха 23.

Задвижка запорно-регулирующая работает следующим образом.

Поток рабочей среды (жидкость) поступает через фланец 16 во входной патрубок 2 корпуса 1 и при закрытом шибере 6 упирается в него.

При подъеме шибера 6 подпружиненный стабилизатор 13 поднимается под действием пружины вслед за шибером 6 без образования зазора между ними.

После упирания заплечиков 15 стабилизатора 13 в седла 4 и 5 протоки образованные канавками Ни 12, появляются в проходном сечении седла 5 и поток рабочей среды разделяется и проходит по отдельным протокам, при этом скорость среды увеличивается и наступает первая стадия кавитационного процесса, то есть вскипание (образование пузырьков). В зависимости от длины и диаметра протоков, параметров рабочей среды, формы внутренней поверхности протоков подбирается такая скорость, что вторая стадия кавитационного процесса (всхлапывание пузырьков) происходит в зоне вставки 17, которая и защищает материал корпуса от разрушения.

При дальнейшем открытии задвижки, когда шибер будет подниматься вверх критическое число кавитации находящееся в зависимости от отношения площади проходного сечения затвора и проходного сечения вставки в выходном патрубке уменьшается, и процесс кавитации прекращается.

Таким образом, применение вставки во входном патрубке, установленном между ответным фланцем и корпусом, причем длинным рукавом в сторону шибера позволяет перенести вторую стадию кавитационного процесса со стенки корпуса на стенку длинного рукава вставки. Выполняя внутреннюю поверхность вставки с различным профилем в зависимости от рабочей среды и ее параметров достигается наибольше возможный срок службы корпусов запорно-регулирующих задвижек.

1. 3адвижка запорно-регулирующая, содержащая корпус с присоединенными ответными фланцами и с входным и выходным патрубками, в которых установлены седла, охватывающие с двух сторон шибер, торец которого снабжен канавками, зеркально-взаимодействующими и совместно образующими протоки с ответными канавками стабилизатора, подпружиненного относительно корпуса, отличающаяся тем, что она снабжена вставкой, причем между ответным фланцем и фланцем выходного патрубка корпуса установлен наружный бурт вставки, длинный рукав которой размещен внутри патрубка корпуса, а короткий - в проходном канале ответного фланца.

2. Задвижка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность вставки выполнена цилиндрической с входным и выходным конусами, либо конфузорная поверхность в длинном рукаве, переходящая в коротком рукаве в диффузорную, либо в форме сопла Лаваля, причем длинный рукав более пологий, чем короткий.