Седло
Технической задачей является повышение надежности седел и продление срока службы в агрессивной среде.
Технический результат достигается тем, что седло имеет стенки с прорезями для упругих деформаций. При этом, стенки седел в продольном сечении представляют собой параллелограммы, прорезанные в шахматном порядке как минимум двумя встречными прорезями, параллельными плоскости торца седла, глубина которых превышает половину толщины стенки. Седло, стенки которого имеют прорези для упругих деформаций, отличающееся тем, что стенки седел в продольном сечении представляют собой параллелепипеды, прорезанные в шахматном порядке как минимум двумя встречными прорезями, глубина которых превышает половину толщины стенки. Седло снабжено как минимум одним вкладышем, установленным в наружной прорези, при этом, зазор между вкладышем и стенками наружной прорези составляет 0,1-0,6 мм в зависимости от габаритов и упругих свойств материала седла. Также, седло снабжено уплотнительными элементами, подшипником скольжения из полимерного материала и выполнено из корозионностойкого материала. Стенки прорезей, выполненных на внутренней поверхности седла, обращенные к прорези, выполненной на наружной поверхности седла параллельны опорному торцу седла и стенкам прорези, выполненной на наружной поверхности седла. Прорези выполнены с радиусами скругления.
Полезная модель относится к устройствам сопряжения запорных органов и седел, использующимся преимущественно в трубопроводной запорной арматуре для нефтяной, газовой и смежных с ними отраслях промышленности.
Такие устройства эксплуатируются в качестве седел в задвижках трубопроводов высокого давления в агрессивной среде с содержанием СО2 и H 2S до 6%.
Известна конструкция металлического седла с прорезями на внутренней поверхности седла и выступами на торцах в зоне внутреннего диаметра седла (патент US 4208035). Седло имеет возможность упруго деформироваться в зоне внутреннего диаметра седла.
Недостатком данной конструкции является то, что площадь контакта кольцевых выступов с запорным органом образована кромками кольцевых выступов, плотного соприкосновения по всей поверхности не происходит. В результате, в кольцевых выступах происходит протекание рабочей среды.
Известна дисковая задвижка (а.с. СССР №1800184), содержащая корпус с седлами, запорный орган с уплотнениями, при этом седла размещены на гофрированном упругодеформируемом элементе.
Ее недостатком является то, что эффективность уплотнения зависит от давления среды в арматуре и при низком давлении возможно протекание в уплотнении. Выполнение седел, соединенных с гофрированными элементами, не обеспечивает прижатие седел к уплотнительным кольцам равномерно по всей поверхности контакта. Кроме того, упругий гофрированный элемент, находящийся в агрессивной среде с повышенным содержанием сероводорода, будет подвержен коррозии. Выполнение гофрированного элемента из нержавеющей стали невозможно, так как нержавеющие стали имеют низкий предел упругости и не пригодны для изготовления упругодеформируемых изделий со значительной деформацией.
Известна низкотемпературная шаровая задвижка по заявке WO 84/04794, седла которой выполнены из эластичного материала и снабжены прорезями. Под нагрузкой, фаски на торцах принимают форму шарового запорного органа, обеспечивая герметичность.
Известные седла не могут быть использованы в шиберных поворотных задвижках, работающих при высоких давлениях
Известна задвижка (патент DE 2063036), включающая упругодеформируемое седло с прорезями и самоустанавливающейся торцевой поверхностью. Седло по патенту DE 2063036 выбрано в качестве прототипа.
Недостатки указанного седла следующие. Силы трения, возникающие между седлами и задвижкой при ее движении, воздействуя на самоустанавливаемый элемент, ослабленный встречными прорезями, могут привести к разрушению. Конструкция указанного седла не позволяет деформировать седло строго в осевом направлении, что также снижает срок эксплуатации устройства.
Технической задачей является повышение надежности седел и продление срока службы в агрессивной среде.
Технический результат достигается тем, что седло имеет стенки с прорезями для упругих деформаций. При этом, стенки седел в продольном сечении представляют собой параллелограммы, прорезанные в шахматном порядке как минимум двумя встречными прорезями, параллельными плоскости торца седла, глубина которых превышает половину толщины стенки. Седло снабжено как минимум одним вкладышем, установленным в наружной прорези, при этом, зазор между вкладышем и стенками наружной прорези составляет 0,1-0,6 мм в зависимости от габаритов и упругих свойств материала седла. Также, седло снабжено уплотнительными элементами, подшипником скольжения из полимерного материала и выполнено из корозионностойкого материала. Стенки прорезей, выполненных на внутренней поверхности седла, обращенные к прорези, выполненной на наружной поверхности седла параллельны опорному торцу седла и стенкам прорези, выполненной на наружной поверхности седла. Прорези выполнены с радиусами скругления.
Изобретение поясняется чертежами
Фиг.1 - Седло;
Фиг.2 - Задвижка с седлом;
Фиг.3 - Седло с радиусами скругления.
Стенки седла 1 (фиг.1) в продольном сечении представляют собой параллелограммы, прорезанные в шахматном порядке как минимум двумя встречными прорезями 2 (на рисунке показано три встречных прорези), параллельными плоскости рабочего 3 и опорного 4 торцов, глубина которых превышает половину толщины стенки. Наличие прорезей 2 обеспечивает возможность упругих деформаций седла 1 в направлении, перпендикулярном плоскости торцов 3, 4. Дополнительно, седло 1 снабжено подшипником 5 скольжения контактирующим при работе с запорным элементом 9 задвижки. Так же, седло может быть снабжено уплотнительным элементом 6. Во внешних прорезях 2 седла 1 могут быть помещены вкладыши 7.
Задвижка (фиг.2) состоит из двух полукорпусов 8, запорного органа 9, двух седел 1.
Толщина седла 1 с подшипником 5 скольжения до сборки задвижки больше чем глубина соответствующих углублений (гнезд) в собранной задвижке, седло 1 находится в упругодеформированном состоянии за счет наличия в них встречных прорезей 2, расположенных в шахматном порядке.
Седло в составе задвижки работает следующим образом.
При закрытом положении задвижки, давление в трубопроводе действует на стенки полостей, образованными внутренними прорезями 2 в седле 1 входного полукорпуса 8 и стремится увеличить толщину седла 1, поскольку давление, действующее на стенки внутренних прорезей 2 из-за большей площади поперечного сечения выше, чем давление на внутренних стенках седла без прорезей. Благодаря этому, обеспечивается плотное прижатие рабочего торца 3 седла 1 к запорному органу 9. При открытой задвижке, давление жидкости действует на стенки полостей, образованными внутренними прорезями 2 обоих седел 1 и усиливает прижатие рабочих торцов 3 к запорному органу 9. Таким образом, при открытой и закрытой задвижке, седла 1 обеспечивают герметичность в узлах задвижки.
Выполнение прорезей 2 в количестве не менее двух позволяет сохранить параллельность контактных поверхностей седел 1 с запорным органом 9. Тем самым достигается плотный контакт по всей поверхности рабочих торцов 3 седел 1.
Седла 1 выполнены из корозионностойкого материала, например, нержавеющей стали. Выполнение седел 1 с прорезями 2 позволяет использовать нержавеющую сталь в качестве упругодеформируемого элемента с достаточной деформацией седел 1, так как малые деформации в коленах прорезей 2 приводят к значительным смещениям колен, пропорциональным глубине прорезей 2. Дополнительно, для более легкого хода запорного органа 9, седла 1 снабжены подшипником 5 скольжения, выполненного из полимерного материала, например, фторопласта.
Под воздействием высокого давления колено, образованное прорезями 2 деформируется и может быть разрушено. Для предотвращения разрушения колена, во внешней прорези 2 помещаются металлические вкладыши 7, которые ограничивают деформацию колена. При этом, толщина вкладышей 7 подбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточный зазор для упругих деформациях при сжатии седла 1. Например, зазор между вкладышем и стенками наружной прорези может составлять 0,1-0,6 мм в зависимости от габаритов и упругих свойств материала седла. Вкладыши 7 могут быть выполнены в виде разрезанного кольца или из отдельных секторов.
Стенки прорезей 2, выполненных на внутренней поверхности седла 1, обращенные к прорези 2, выполненной на наружной поверхности седла, параллельны опорному торцу 4 и стенкам прорези 2, выполненной на наружной поверхности седла. Такое исполнение прорезей по отношению к торцовым поверхностям седла позволяет исключить деформации седла в направлениях, отличных от продольных осевых, например, при поворотах шибера.
Прорези 2 могут быть выполнены с радиусами скругления (фиг.3). Благодаря этому уменьшается напряжение на поверхности прорезей и увеличивается долговечность работы седла под воздействием высокого давления.
Описанная конструкция исключает применение традиционной пружины, которая в агрессивной среде с повышенным содержанием сероводорода подвергается коррозии и выходит из строя в течение двух-трех лет. Кроме того, повышается эффективность уплотнения между седлами и запорным органом путем придания седлам упругих свойств с сохранением параллельности контактирующих поверхностей упругодеформированных седел и запорного органа.
1. Седло, стенки которого имеют прорези для упругих деформаций, отличающееся тем, что стенки седел в продольном сечении представляют собой параллелограммы, прорезанные в шахматном порядке как минимум двумя встречными прорезями, параллельными плоскости торца седла, глубина которых превышает половину толщины стенки.
2. Седло по п.1, отличающееся тем, что снабжено как минимум одним вкладышем, установленным в наружной прорези.
3. Седло по п.1, отличающееся тем, что выполнено из коррозионно-стойкого материала.
4. Седло по п.1, отличающееся тем, что снабжено уплотнительными элементами.
5. Седло по п.1, отличающееся тем, что снабжено подшипником скольжения из полимерного материала.
6. Седло по п.1, отличающееся тем, что стенки прорезей, выполненных на внутренней поверхности седла, обращенные к прорези, выполненной на наружной поверхности седла параллельны опорному торцу седла и стенкам прорези, выполненной на наружной поверхности седла.
7. Седло по п.1, отличающееся тем, что прорези выполнены с радиусами скругления.
8. Седло по п.2, отличающееся тем, что зазор между вкладышем и стенками наружной прорези составляет 0,1-0,6 мм в зависимости от габаритов и упругих свойств материала седла.
