RU139799U1

RU139799U1 - LATCH

Info

Publication number: RU139799U1
Application number: RU2013154694/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Мешалкин; Владимир Владимирович Котенков; Геннадий Николаевич Савельев; Александр Николаевич Полуянов; Дмитрий Васильевич Зародыш; Алексей Федорович Грехов; Андрей Юрьевич Максименко
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Нефтьстальконструкция"
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-04-20

Abstract

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.1. The valve, comprising a housing with a locking element installed therein, mounted for translational movement by means of a drive mechanism or a flywheel through a running assembly located in the yoke, comprising a spindle bushing, ball screw, rod and slider, characterized in that the valve is equipped with a temperature expansion compensator mounted on the spindle bushing, and the ball screw (ballscrew) includes a ballscrew screw connected to the valve stem and a ballscrew nut connected to the spindle bushing to form knots la connection made with the possibility of preventing self-loosening of the ballscrew nut from the spindle bushing. 2. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw nut connection unit with the spindle bushing is equipped with a stopper made in the form of a threaded thrust ring placed in the spindle bushing and secured therein by means of a locking screw. 3. The valve according to claim 1, characterized in that a disk spring is used as a compensator for thermal expansion. 4. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw nut is a cylindrical part equipped with an external thread that connects the ball screw with the spindle bushing. 5. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw is a cylindrical part, equipped with a keyway that provides the connection of the nut with the spindle bushing. 6. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw is a cylindrical part with a developed flange part, which provides the connection of the nut with the spindle bushing.

Description

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.The inventive utility model relates to the valve industry, in particular, to pipeline valves, designed to block the flow of the working medium. The utility model can be used in valves or control valves installed on pipelines.

Из уровня техники известны различные конструкции задвижек, характеризующиеся оригинальными конструкциями как затворов, так и ходовых узлов.The prior art various valve designs, characterized by the original design of both the valves and the running units.

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).Thus, a slide gate valve is known, comprising a housing in which movable saddles are mounted, interacting with a gate connected to a drive mechanism made in the form of a ball screw transmission. Under the gate, a through channel is coaxially made, in which a two-seat locking element with sealing surfaces is placed (USSR AS No. 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.The main disadvantage of this design, which is eliminated as a result of the application of the claimed technical solution, can be attributed to the sufficiently large dimensions of the running unit, which inevitably leads to a general increase in the mass of the device.

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.From the text of the description of the invention "Ball screw transmission" according to the patent of Russian Federation No. 2049945, a gate valve is known that is functionally designed for placement in the mine face, and comprising a valve body in which the gate part of the gate is located: gate, seat and steering wheel, and the gate drive part, including a ball screw transmission, designed to convert the rotational movement of the helm into translational movement of the gate.

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.In the known device, the transmission of torque is carried out directly on the gate, which significantly increases its wear. In addition, the spindle used in this design is equally unable to absorb high loads at high temperatures in various environments (water, gas). This device does not provide for the possibility of fixing the locking element in the closed position, which when using a non-self-locking ball screw transmission can lead to spontaneous opening of the valve and uncontrolled leaks.

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.The prior art also known shut-off valve (RF patent No. 2160861), containing a housing placed in it a saddle, a locking element in the form of a rod and a ball screw transmission (ball screw). The ball screw nut is connected to the flywheel, and the transmission is equipped with a ball bypass device from the last engaged turn of the screw to another. The seat and the locking element are made with a conical sealing surface, the transmission nut is connected to the locking element rod, the screw is mounted concentrically to the rod with the possibility of centering it and creating a force on the rod seal, and the said device is made in the form of a sleeve mounted on the nut with a groove for passing balls, moreover the valve is equipped with an elastic element acting at the end of the closure on the sleeve with the possibility of separation of its groove from the transmission turns.

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).Closest to the technical nature of the claimed utility model is a slide gate valve with a ball screw transmission, including the upper housing of the gate valve with a cover, a ball screw and a bearing assembly made in the form of one thrust ball bearing, the cages of which are installed with axial clearance relative to the upper body and cover ( RF patent for the invention No. 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.The disadvantages of this device include the transfer of torque from the drive device to the gate, which leads to the appearance of a "spurious" load on the gate. In addition, the ball screw used in this design has low resource capabilities, because, for example, the ball screw is designed only for certain parameters of the working environment, which reduces its versatility and the ability to use the valve with other parameters of the working environment.

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.The task to which the claimed technical solution is directed is to increase the reliability of the valve design and its durability by increasing the wear life of individual components most susceptible to wear, reducing the input drive power while maintaining high operating parameters and high speed.

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.The technical result achieved by using the claimed utility model consists in providing the possibility of embedding the screw gear of the ballscrew into the gate valve assembly, as well as the possibility of its fixing relative to the spindle bushing in order to prevent its self-loosening during operation.

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.The problem is solved as follows. A gate valve is disclosed, comprising a housing with a locking member installed therein, mounted for translational movement by means of a drive mechanism or a flywheel through a travel assembly comprising a spindle, a spindle bushing, a ball screw transmission, a rod and a slider. According to the technical solution, the inventive valve is equipped with a thermal expansion compensator mounted on the spindle bushing, while, for example, a disk spring can be used as a thermal expansion compensator.

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..In addition, a ball screw transmission (ball screw) includes a ball screw connected to a valve stem and a ball screw connected to a spindle bushing to form a joint assembly configured to fix the ball screw and prevent it from loosening from the spindle bushing. The ball screw nut connection node with the spindle bushing is equipped with a stopper made in the form of a threaded thrust ring placed in the spindle bushing and fixed in it by means of a locking screw. The ball screw can be made in the form of a cylindrical part equipped with an external thread that provides the connection of the ball screw with the spindle bushing, or in the form of a cylindrical part equipped with a keyway for connecting the nut to the spindle bushing, or in the form of a cylindrical part with a developed flange the part that connects the nut to the spindle bushing ..

Заявляемая задвижка поясняется следующими чертежами.The inventive valve is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 схематично представлен эскиз задвижки.In FIG. 1 schematically shows a sketch of a valve.

На фиг. 2 укрупненно представлен узел соединения гайки ШВП со втулкой шпинделя.In FIG. 2, an enlarged representation of the ball screw nut connection unit with the spindle bushing.

Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:

1. корпус задвижки,1. valve body,

2. затвор,2. shutter

3. крышка,3. cap

4. шток задвижки,4. valve stem

5. втулка шпинделя,5. spindle sleeve,

6. гайка ШВП,6. ball screw nut,

7. винт ШВП,7. ball screw,

8. тарельчатая пружина,8. Belleville spring

9. упорное кольцо стопора,9. stop ring

10. стопорный винт,10. locking screw

11. приводной механизм.11. The drive mechanism.

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.The inventive valve is a device mounted in the pipeline by welding, and designed to completely shut off the flow of the working medium by changing the position of the valve relative to the flow part of the valve body.

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.The valve comprises a housing 1 with a cover 3, a shutoff member 2 located in the housing and connected to the stem 4, which, in turn, is connected to the elements of the running assembly through which the transmission of force from the drive mechanism 11 or the flywheel is organized.

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.The shutter-shutter 2, located in the housing, can be made, for example, in the form of a self-aligning wedge shutter. In the upper part of the gate valve there is a running unit, which includes a ball screw transmission as a screw drive, which consists of a lead screw 7 and a nut 6 with treadmills for balls, integrated balls and a mechanism for their return. The screw of the ball screw 7 is connected to the valve stem 4. The ball screw 6 is connected to the spindle 5 of the valve to form a connection unit that provides reliable fixation of the nut on the valve rod. The connection unit of the nut with the spindle bushing is equipped with a stopper, which ensures the prevention of self-loosening of the ball screw during operation. The stopper is a nut-fixing assembly including a thrust thrust ring 9 located in the spindle bushing in the area of contact with the ball screw, which is fixed by means of the locking screw 10. The ball screw can be made in various shapes. So, one of the options for its implementation is the cylindrical shape of the nut with an external thread, through which the ball screw nut is connected to the spindle bushing. Another embodiment of the nut provides for its cylindrical shape and the presence of a keyway (not shown in the figures), by means of which the ball screw nut is fixed. They also use, as an option, the shaping of the ballscrew nut - in the form of a cylindrical part with a flange part (not shown in the figures), through which the nut is connected to the spindle bushing. All of the above options for shaping the ballscrew nut provide a high-quality connection of the nut with the spindle bushing, preventing its self-loosening from the bushing. Also, all of the above forming options allow you to use the stopper connection node.

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.The valve, in addition, is equipped with a compensator for thermal expansion, which can be used as a disk spring 8, which also performs a damping function. Spring 8 is installed in the upper part of the valve above or below the spindle bushing in a pre-compressed (stressed) state. During operation of the valve, with temperature fluctuations, linear dimensions in the chain of parts of the valve, stem, ball screw, ball screw, spindle bushing, bearings can vary. In the absence of a temperature compensator, there is a possibility of gaps or interference between the parts, which negatively affects the quality characteristics of the device, since the interference, as a rule, leads to jamming, and the gap to vibration, shock load. The Belleville spring, as a temperature compensator, is deformed by linear deformation of the valve parts and, thereby, prevents the formation of a gap or interference.

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.Due to the above-described constructive solution for integrating ballscrews into the valve, it becomes possible to significantly increase the efficiency of screw transmission as a result of reduced friction losses, high load capacity with small dimensions. The use of ballscrews in the valve provides an increase in the speed of the valve, as well as dimensional translational movement of the locking element with high accuracy.

Заявляемая задвижка работает следующим образом.The inventive valve operates as follows.

Задвижка готова к эксплуатации после ее монтажа в трубопровод и гидравлических испытаний.The valve is ready for operation after its installation in the pipeline and hydraulic tests.

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.The electric drive is turned on or the flywheel is manually rotated, as a result of which the rotation is transmitted to the spindle bushing rigidly connected to the ball screw nut. Then, the torque is transmitted through the ballscrews to the ballscrew screw connected to the valve stem, which, in turn, is connected to the locking element. A slide is installed on the ball screw, which rests on the guide surfaces of the yoke when opening and closing the valve and eliminates the transmission of torque to the rod and, accordingly, to the valve. Thus, the force is transmitted from the control mechanism to the shutter, and the locking element is set in motion.

Claims

1. The valve, comprising a housing with a locking element installed therein, mounted for translational movement by means of a drive mechanism or a flywheel through a running assembly located in the yoke, comprising a spindle bushing, ball screw, rod and slider, characterized in that the valve is equipped with a temperature expansion compensator mounted on the spindle bushing, and the ball screw (ballscrew) includes a ballscrew screw connected to the valve stem and a ballscrew nut connected to the spindle bushing to form knots la connection made with the possibility of preventing self-loosening of the ball screw nuts from the spindle bushing.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw nut connection unit with the spindle bushing is equipped with a stopper made in the form of a threaded thrust ring placed in the spindle bushing and secured in it by means of a locking screw.

3. The valve according to claim 1, characterized in that a disk spring is used as a compensator for thermal expansion.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw is a cylindrical part equipped with an external thread that connects the ball screw with the spindle bushing.

5. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw is a cylindrical part equipped with a keyway that provides the connection of the nut with the spindle bushing.

6. The valve according to claim 1, characterized in that the ball screw is a cylindrical part with a developed flange part, which provides the connection of the nut with the spindle bushing.