Редукционная шиберная задвижка

Редукционная шиберная задвижка относится к области арматуростроения и может быть использована для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе централизованного теплоснабжения. Редукционная шиберная задвижка содержит корпус 1 в виде диска, П-образный регулирующий орган (шибер) 2, регулируемое проходное отверстие прямоугольной формы 3, шпиндель 4, вставленный в радиальное отверстие, проходящее в корпусе до регулируемого отверстия 3 и шток 5, необходимый для опускания шибера и байпасное отверстие. Тело корпуса задвижки имеет два углубленных седла 6. В радиальные отверстия 7, выполненные на поверхности корпуса вставлены манометры, позволяющие регулировать давление в системе трубопровода до и после опускания шибера. Шибер 2 расположен в зоне регулируемого отверстия 3 таким образом, что обе его пластины находятся снаружи корпуса 1, перекрывая с противоположных сторон регулируемое отверстие 3. Шпиндель 4, установленный в корпусе, образует со штоком кинематическую связь, преобразующую крутящий момент шпинделя 4 в поступательное движение штока 5 и шибера 2. Редукционная шиберная задвижка может быть установлена на трубопроводе между существующим фланцем запорной арматуры и ответным фланцем трубопровода. Техническим эффектом является простота конструкции и использования предлагаемой полезной модели, а так же ее экономичность и легкость в обслуживании. 1 с, 5 з.п.ф., 2 илл.

Устройство относится к области арматуростроения и может быть использовано для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе централизованного теплоснабжения за счет увеличения гидравлического сопротивления в проточной части. Из уровня техники известны следующие технические решения:

- Являющаяся широко известной и находящаяся в употреблении Дроссельная шайба или «дроссельная диафрагма», (так же «расходомерная диафрагма»), устройство, представляющее собой диск с отверстием, вставляемый в трубопровод для местного увеличения гидравлического сопротивления потоку жидкости, пара или газа. Данное устройство применяется в паровых котлах, теплообменниках и др. аппаратах для выравнивания расхода по параллельно включенным трубам, а также для устранения пульсаций давления в трубопроводных системах поршневых компрессоров и насосов и т.д. При специальной обработке кромки отверстия может использоваться как измерительная диафрагма. Ее преимуществами являются компактность и невысокая цена. К недостаткам можно отнести сложность изменения сечения и расхода, соответственно, так как в данном случае возникает необходимость замены всей шайбы с остановкой технологического процесса и выполнения технической работы.

- Ручные фланцевые балансировочные клапаны MSV-F2 Ду=15-400 мм, Ру=16 и 25 бар фирмы Danfoss. Ручные балансировочные клапаны MSV-F2, предназначены для монтажной наладки трубопроводных систем тепло- и холодоснабжения зданий и сооружений для обеспечения в них расчетного потокораспределения. Клапаны позволяют менять и фиксировать их пропускную способность, имеют удобный индикатор настройки. Балансировочные клапаны MSV-F2 оснащены герметичным затвором и игольчатыми измерительными ниппелями (кодовый номер 003Z0104) и могут одновременно использоваться в качестве запорной арматуры. Настройка клапанов производится с помощью измерительного прибора Danfoss PFM 5000, после чего ограничитель подъема штока может быть заблокирован для защиты от несанкционированных изменений настройки. Недостатками данного решения являются его большие размер и стоимость.

Наиболее близким техническим решением является «Регулируемая дроссельная шайба» (патент 127140, МПК F16B 43/00, опубл. 20.04.2013), относящаяся к запорно-регулирующим устройствам и предназначенная для регулирования и отпуска жидкой и/или газообразной среды путем изменения расходных, напорных характеристик среды, проходящих через данную шайбу, и которая может быть использована в технических, технологических трубопроводах теплоснабжения, водоснабжения и газоснабжения. Полезная модель состоит из корпуса с проходным овальным отверстием внутри него. Вдоль проходного овального отверстия закреплен резьбовым соединением регулировочный болт, служащий для изменения сечения проходного отверстия. Помимо этого в корпусе при помощи резьбового соединения установлен сальниковый болт с продольным резьбовым отверстием, который служит для обеспечения герметичности резьбовых соединений за счет сальниковой набивки, между корпусом, регулировочным болтом, а так же для фиксации регулировочного болта на установленной позиции относительно проходного овального отверстия.

Недостатками известной полезной модели являются резьба, служащая для перемещения регулирующего органа, которая контактирует с регулируемой средой, что способствует ее повышенному износу и засорению. Так же отсутствие зазора между регулирующим органом и корпусом может приводить к заклиниванию при попытке его смещения из-за попадания мелких посторонних частиц или образования отложений, что обусловливает повышенные требования к чистоте и составу регулируемой среды. Кроме того, резьба, служащая для перемещения регулирующего органа, взаимодействует с материалом уплотнения, что приводит к ее быстрому износу, разгерметизации устройства, и удорожанию эксплуатации. Площадь проходного сечения и максимальный регулируемый расход соответственно, ограничены поперечным сечением штока, что при необходимости увеличения проходного сечения потребует увеличения диаметра штока и соответственно толщины устройства, что в свою очередь увеличит стоимость его изготовления.

Задачей предлагаемой полезной модели является регулирование давления или расхода рабочей среды в системах трубопроводного транспорта посредством периодического изменения положения регулирующего органа (шибера), без усложнения конструкции при этом и существенном снижении затрат на изготовление, установку и эксплуатацию устройства, а также расширение диапазона регулируемого расхода.

Поставленная задача решается с помощью установки данной редукционной шиберной задвижки в трубопроводе, в непосредственной близости от запорной арматуры.

Сущностью заявленной полезной модели является то, что в систему трубопровода (между существующим фланцем запорной арматуры и ответным фланцем трубопровода) включена редукционная шиберная задвижка, в которой выполнено проходное отверстие прямоугольной формы, перекрывающееся превышающим его по ширине П-образным регулирующим органом, к которому жестко присоединен шток, перемещающий данный регулирующий орган по вертикали и изменяющий, таким образом, сечение проходного отверстия. Помимо этого в корпусе задвижки выполнено радиальное отверстие переменного сечения, от проходного отверстия до наружной поверхности корпуса, в котором размещены шпиндель и шток, два канала для присоединения манометров (для измерения давления среды до и после задвижки) и байпасное отверстие.

Устройство поясняется графической частью:

на фиг. 1 - общий вид редукционной шиберной задвижки с частичным разрезом;

на фиг. 2 - разрез А-А редукционной шиберной задвижки;

на фиг. 3 - общий вид редукционной шиберной задвижки на фотографическом изображении (аксонометрия) с поясняющим вырезом трубопровода;

на фиг. 4 - вид редукционной шиберной задвижки на фотографическом изображении с поясняющим вырезом трубопровода.

Редукционная шиберная задвижка содержит корпус 1 (фиг. 1), который представляет собой диск толщиной 12-25 мм (определяется расчетом на прочность), выполненный из стали, чугуна или цветных сплавов, П-образного регулирующего органа (шибера) 2 (фиг. 1, 2), представляющего собой частично водозапорный орган, проходного отверстия прямоугольной формы 3 (фиг. 1), шпинделя 4 (фиг. 1, 2) и штока 5 (фиг. 2). В теле корпуса задвижки выполнены два углубленных седла 6 (фиг. 1).

Корпус задвижки 1 имеет проходное отверстие прямоугольной формы 3, радиальное отверстие для установки шпинделя 4, проделанное до проходного отверстия 3, в котором размещен шток, два радиальных отверстия 7 (фиг. 1) заканчивающихся внутренней резьбой для присоединения манометров и байпасное отверстие 8 (фиг. 1). Проходное отверстие 3 перекрывается П-образным шибером 2, выполненным в виде двух параллельных пластин прямоугольной формы, соединенных перемычкой, которая жестко соединена со штоком 5.

Шибер 2 расположен в зоне проходного отверстия 3 так, что обе его пластины находятся снаружи корпуса 1, причем с противоположных сторон, перекрывая, таким образом, регулируемое отверстие 3. Ширина и высота шибера 2 на 3-8 мм (определяется расчетом на прочность) больше ширины и высоты регулируемого отверстия 3. Расстояние между параллельными пластинами шибера 2 больше толщины корпуса 1 в месте размещения седел на 1-2 мм.

Шпиндель 4 установлен в предназначенное для него отверстие в корпусе и образует со штоком 5 кинематическую связь, которая преобразует крутящий момент шпинделя 4 в поступательное движение штока 5 и шибера 2.

В шпинделе 4 выполнены проточки 9 (фиг. 2), в которые установлены уплотнительные кольца (на фиг. не показаны). Конец шпинделя 4, находящийся наружи корпуса 1 обработан под стандартный гаечный ключ для возможности его вращения.

К корпусу 1 с помощью болтов 10 (фиг. 1) прикреплена стальная пластина 11 (фиг. 1), обеспечивающая фиксацию шпинделя 4 от радиального перемещения относительно корпуса 1. Через осевое отверстие в пластине 11 проходит квадратный хвостовик шпинделя 4.

Два радиальных отверстия 7 выполнены от наружной поверхности корпуса 1 до седла 6 и выполняют функцию импульсных линий для измерения давления регулируемой среды до и после опускания редукционной шиберной задвижки.

Два отверстия 7 на наружной поверхности корпуса 1 имеют резьбу для крепления манометров (на фиг. не показаны), и выходят на поверхности седел 6 каждое с противоположной стороны.

Перед установкой редукционной шиберной задвижки устанавливаются уплотнительные кольца (на фиг. не показаны) на предварительно смазанную поверхность шпинделя 4 и колец (на фиг. не показаны). В отверстие корпуса 1, вращающими движениями устанавливают шпиндель 4, который образует кинематическую связь со штоком 5 и шибером 2. Шпиндель 4 вращают до тех пор, пока шибер 2 не откроет полностью отверстие 3 в корпусе 1. После этого шпиндель 4 фиксируется пластиной 11 с помощью болтов 10 (фиг. 1).

В корпусе 1 высверлено байпасное отверстие 8 (диаметр которого определяется по результатам гидравлических расчетов), а к отверстиям 7 прикреплены измерительные манометры (фиг. 3, 4).

Редукционная задвижка установлена в трубопроводе между существующим фланцем запорной арматуры и ответным фланцем трубопровода. Для этого были раздвинуты существующие трубопроводы на 15-25 см (при наличии технической возможности), либо из существующего трубопровода была вырезана катушка длиной 15-25 мм.

Между уплотнительными поверхностями фланцев и уплотнительными поверхностями корпуса 1 устанавливаются уплотнительные прокладки. Фланцы трубопровода и запорной арматуры стянуты крепежными болтами (фиг. 3, 4). Так обеспечена фиксация положения уплотнительных поверхностей корпуса 1 относительно уплотнительных поверхностей фланцев. Редукционная шиберная задвижка готова к работе.

Так как система теплоснабжения состоит из источника тепловой энергии, тепловой трубопроводной сети и подключенных к ней двух или более потребителей, расход теплоносителя, поступающий из тепловой сети к потребителю, должен соответствовать расчетным значениям. Поэтому в связи с распределением теплоносителя между несколькими потребителями, выполняется гидравлический расчет, по которому определяются размеры проходного отверстия дросселирующих устройств, которые устанавливаются на вводе у каждого потребителя. Изменение перепада давления теплоносителя происходит постоянно, поэтому диаметр дросселирующих устройств корректируется в большую или меньшую сторону. В качестве дросселирующего устройства устанавливается редукционная шиберная задвижка.

Работа редукционной шиберной задвижки (например, при ее использовании в водяной тепловой сети) обеспечивается следующим образом.

Теплоноситель поступает из тепловой сети на ввод к потребителю и регулируется вращением шпинделя 4 с помощью стандартного гаечного ключа. При вращении шпинделя по часовой стрелке шибер перемещается вверх с увеличением сечения проходного отверстия 3, (при вращении шпинделя против часовой стрелки, шибер перемещается вниз с уменьшением сечения проходного отверстия). Таким образом, изменяются расход среды через редукционную шиберную задвижку и разница давлений до и после нее.

Вращая шпиндель, можно контролировать разницу давлений регулируемой среды до и после опускания редукционной шиберной задвижки с помощью измерительных манометров (фиг. 3, 4), прикрепленных к отверстиям 7. Когда разница давлений до и после редукционной шиберной задвижки и соответственно расхода через редукционную шиберную задвижку приходят в соответствие с заданными значениями, вращение шпинделя прекращается.

Принятые технические решения позволяют обеспечить изготовление устройства с толщиной корпуса не превышающей 15-25 смм, что снижает металлоемкость при производстве устройства, а так же не требует больших затрат при установке. Так же масса устройства позволяет переносить и монтировать его вручную одним человеком без использования специальных устройств и механизмов. Для монтажа измерительных манометров не требуется изготовления штуцеров в существующих трубопроводах, так как они устанавливаются в корпусе устройства. Так как к устройству не предъявляются требования по классу герметичности, то и требования к точности изготовления регулирующего элемента гораздо ниже, чем для запорной арматуры.

Таким образом задача по регулированию давления или расхода рабочей среды в системах трубопроводного транспорта периодическим изменением положения шибера, без усложнения конструкции, со снижением затрат на изготовление, установку и эксплуатацию устройства, увеличение диапазона регулируемого расхода осуществлена.

1. Редукционная шиберная задвижка, содержащая корпус с проходным отверстием и регулирующий орган, для изменения сечения проходного отверстия, отличающаяся тем, что проходное отверстие выполнено прямоугольной формы, а регулирующий орган имеет П-образную форму, и жестко прикреплен к штоку, установленному с возможностью перемещения в радиальном направлении.

2. Редукционная шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что регулирующий орган установлен с возможностью перекрытия проходного отверстия в корпусе с обеих сторон одновременно.

3. Редукционная шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что между прилегающими поверхностями регулирующего органа и корпусом выполнен зазор.

4. Редукционная шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что резьба перемещения шпинделя не контактирует с регулируемой средой.

5. Редукционная шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что рядом с проходным отверстием в корпусе выполнено байпасное отверстие для пропуска нерегулируемого расхода среды.

6. Редукционная шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что в корпусе выполнены каналы для присоединения манометров.