RU155805U1 - Шиберная задвижка - Google Patents

Abstract

1. Шиберная задвижка, содержащая корпус с проходным отверстием, входным и выходным патрубками, с размещенным в нем запорным органом в виде шибера с отверстием, установленным в подвижных седлах, снабженное уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером поверхностью, выполненной по радиусу, отличающаяся тем, что каждое седло дополнительно снабжено аналогичным уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером выполненной поверхностью по радиусу, и вставкой L-образной формы, установленной в проточке седла, опирающейся торцовой частью на его поверхность, при этом основание вставки размещено между уплотнительными элементами, на торце которого выполнен Т-образный кольцевой выступ, входящий в ответные кольцевые проточки уплотнительных элементов и удерживающий последние от смещения, при этом вставка с уплотнительными элементами поджата к седлу и шиберу прижимными элементами, размещенными над ними и между поверхностью седла и вставкой, площадь сечения кольцевой проточки в основании уплотнительных элементов превышает площадь поверхности, выполненной по радиусу.2. Шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент, размещенный между поверхностью седла и вставкой, выполнен из эластомера.3. Шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что проточка в каждом седле выполнена ступенчатой формы, а седло установлено в корпусе с образованием между седлом и корпусом конструктивного зазора с возможностью равномерного распределения давления в контакте между седлом и шибером.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной запорной арматуре, в частности, к шиберной задвижке, и может быть использована в качестве запирающего устройства на магистральных трубопроводах, транспортирующих рабочую среду при различных давлениях, а также в нефтегазовой, химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известна шиберная задвижка, содержащая корпус с установленными в нем шибером с отверстием и подпружиненными седлами, размещенными в гнездах корпуса и выполненными в виде подвижных относительно корпуса внутренних и наружных втулок, установленных с возможностью независимого перемещения относительно гнезд корпуса, упругий уплотнитель, прикрепленный к внутренней втулке с образованием кольцевой полости между наружной втулкой, уплотнителем и шибером с возможностью ее сообщения с отверстием в шибере и выполнен выступающим за торец внутренней втулки, обращенный к шиберу. (А.с. №1495554, МПК F16K 3/02, 3/30, опубл. 23.07.1989 г.).

Однако наличие связи между наружной втулкой с уплотнительным элементом и внутренней втулкой приводит к преждевременному износу уплотнительного элемента и внутренней втулки, так как вся нагрузка воспринимается этими элементами, что снижает герметичность, а следовательно долговечность и надежность эксплуатации уплотнительного узла. Для обеспечения надежности работы задвижки необходимо обеспечить высокую точность изготовления контактных поверхностей уплотнительного элемента и втулок, что приводит к сложности изготовления уплотнительного узла.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является задвижка шиберная, содержащая корпус с проходным отверстием, входным и выходным патрубками с установленными в нем запорным органом в виде шибера с отверстием, подвижными седлами с уплотни-тельным элементом и независимыми опорными втулками, каждая из которых закреплена внутри корпуса, уплотнительный элемент со стороны, обращенной к шиберу, выполнен по радиусу (Патент RU №2128308 С1, МПК F16K 3/20, от 25.03.1997, опубл. 27.03.1999 г.).

Недостатком шиберной задвижки является то, что подвижные седла с уплотнительным элементом расположены в непосредственном контакте с рабочей средой, что приводит к преждевременному износу уплотнительного элемента, так как все механические примеси рабочей среды воспринимаются данным элементом, в результате чего снижается герметичность и надежность при эксплуатации задвижки. Необходимость установки четырех элементов усложняет монтаж подвижных седел и опорной втулки, обеспечивающих контакт поверхностей.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности и эксплуатации задвижки путем обеспечения долговечности уплотнительного узла в процессе всего срока эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в шиберной задвижке, содержащей корпус с проходным отверстием, входным и выходным патрубками с размещенным в нем запорным органом в виде шибера с отверстием, установленным в подвижных седлах, каждое из которых снабжено уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером, при этом поверхность уплотнительного элемента, обращенная к шиберу, выполнена по радиусу, согласно полезной модели, каждое седло дополнительно снабжено аналогичным уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером выполненной поверхностью по радиусу, и вставкой L-образной формы, установленной в проточке седла и опирающейся торцовой частью на его поверхность, при этом основание вставки размещено между уплотнительными элементами, на торце которого выполнен Т-образный кольцевой выступ, входящий в ответные кольцевые проточки уплотнительных элементов и удерживающий последние от смещения, вставка с уплотнительными элементами поджата к седлу и шиберу прижимными элементами, размещенными над ними и между поверхностью седла и торцовой частью вставки, а площадь сечения кольцевой проточки в основании уплотнительных элементов превышает площадь поверхности, выполненной по радиусу.

При этом уплотнительный элемент, размещенный между поверхностью седла и вставкой, выполнен из эластомера.

При этом проточка в каждом седле выполнена ступенчатой формы, а седло установлено в корпусе с образованием между корпусом и седлом конструктивного зазора с возможностью равномерного распределения давления в контакте между седлом и шибером.

Снабжение шиберной задвижки дополнительным аналогичным уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером, размещение в каждом седле уплотнительных элементов между вставкой, выполненной L-образной формы способствует надежной фиксации уплотнительных элементов в седле, исключает смещение их относительно вставки, что приводит к надежной герметизации уплотнительного узла за счет упругих свойств уплотнительных элементов и давления рабочей среды на них, защищает уплотнительные элементы подвижного седла от прямого воздействия рабочей среды, в результате чего увеличивается долговечность работы уплотнительного узла, а, следовательно, повышается и надежность конструкции задвижки.

Выполнение контактирующей с шибером поверхности дополнительного уплотнительного элемента по радиусу исключает выдавливание уплотнительного элемента при перестановке шибера из одного крайнего положения в другое и предотвращает разрушение уплотнительного элемента за счет деформации и заполнения полости, в которую данная поверхность заключена, в результате чего обеспечивает тем самым герметичное уплотнение по поверхности шибера.

Наличие конструктивного зазора между корпусом и седлом и выполнение седла ступенчатой формы, в которых установлены уплотнительные элементы с расположенной между ними вставкой, позволяет снизить контактные напряжения между седлом и шибером за счет согласования жесткости (угла поворота в следствии деформации) седла и шибера, что, при увеличении перепада давления на шибере, позволяет поворачиваться седлу вслед за шибером, при этом обеспечивается равномерное распределение давления в контакте седло-шибер, что приводит к повышению надежности и эксплуатации задвижки.

Снабжение задвижки вставкой L-образной формы, установление ее в проточке седла так, что она опирается торцовой частью на поверхность седла, а также размещение основания вставки между уплотнительными элементами с выполненным на его торце Т-образным кольцевым выступом, входящим в ответные кольцевые проточки уплотнительных элементов, обеспечивает надежную установку и фиксацию вставки и уплотнительных элементов в седле, в результате чего уменьшается износ выполненной по радиусу поверхности посредством пластической деформации уплотнений, что увеличивает долговечность уплотнительного узла и повышается надежность конструкции задвижки в процессе всего срока эксплуатации.

Размещение прижимных элементов над вставкой с уплотнительными элементами и между поверхностью седла и торцовой частью вставки способствует дополнительной фиксации вставки с уплотнительными элементами к седлу, что повышает надежность конструкции задвижки путем обеспечения долговечности уплотнительного узла в процессе всего срока эксплуатации.

Выполнение площади сечения кольцевой проточки в основании уплотнительных элементов больше площади поверхности, выполненной по радиусу, обращенной к шиберу, позволяет уменьшить износ данной поверхности посредством пластической деформации уплотнительных элементов, что способствует увеличению долговечности уплотнительного узла в процессе всего срока эксплуатации шиберной задвижки.

Наличие кольцевых проточек в основании уплотнительных элементов, при прижатии седла к шиберу, позволяет деформироваться уплотнительным элементам и заполнять полость, в которую они заключены, тем самым, предотвращая протечки транспортируемой среды через задвижку, обеспечивая герметичное и надежное уплотнение по поверхности шибера и деталям седла.

Полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 - представлен общий вид шиберной задвижки, продольный разрез;

на фиг. 2 - узел I на фиг. 1, показаны уплотнительные элементы, установленные в седле и контактирующие с шибером в положении «закрыто»;

на фиг. 3 - узел II на фиг. 2, показано выполнение вставки L-образной формы, расположение ее в проточке седла и опирающейся торцовой частью на его поверхность, основание вставки размещено между уплотнительными элементами, на наружном торце вставки выполнен Т-образный кольцевой выступ, входящий в ответные кольцевые проточки уплотнительных элементов (увеличено).

Шиберная задвижка состоит из корпуса 1 с проходным отверстием 2 и крышки 3 (фиг. 1). В корпусе 1 установлен запирающий орган в виде плоского шибера 4 с проходным отверстием 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса 1 посредством шпинделя 6, связанного с приводным механизмом (на рис. не показан). Шибер 4 установлен между подвижными кольцевыми седлами 7 с возможностью его осевого перемещения. Подвижные седла 7 расположены в гнездах корпуса 1 соосно проходному отверстию 2. В седлах выполнены проточки ступенчатой формы, в которых установлено по два уплотнительных элемента 8 и 9 и вставка 10 (фиг. 2). Поверхность вставки 10 выполнена L-образной формы и опирается торцовой частью 20 на ступенчатую поверхность седла 7. Основание 21 вставки 10 размещено между уплотнительными элементами 8 и 9. На торце основания 21 вставки 10 выполнен Т-образный кольцевой выступ 11 (фиг. 3). На уплотнительных элементах 8 и 9 выполнены ответные аналогичной формы кольцевые проточки 12. Для надежной установки и фиксации от смещения уплотнительных элементов 8 и 9 в седлах 7 кольцевой выступ Т-образной формы 11 входит в соответствующие кольцевые проточки 12 уплотнительных элементов 8 и 9. Уплотнительные элементы 8 и 9 с размещенной между ними вставкой 10 в каждом седле 7 сверху поджаты прижимным элементом, например, кольцевой втулкой 13, закрепленной посредством крепежных деталей. Поверхность каждого из уплотнительных элементов 8 и 9, обращенная к шиберу 4 и взаимодействующая с ним, выполнена по радиусу 14, для исключения среза уплотнительных элементов при перестановке шибера 4 из одного крайнего положения в другое. Вставки 10 поджаты к шиберу 4 прижимным элементом, например, уплотнительным кольцом 15, предотвращающим протечки транспортируемой среды через задвижку и обеспечивают герметизацию узла затвора. Уплотнительное кольцо 15 выполнено из эластомера. В основании уплотнительных элементов 8, 9 выполнена кольцевая проточка 16, площадь которой превышает площадь поверхности с радиусом 14, обращенной к шиберу 4, что позволяет уменьшить износ радиуса 14 посредством пластической деформации уплотнительных элементов 8, 9. Седла 7 прижаты к шиберу 4 пружинами 17 и герметизируются с корпусом 1 уплотнительными кольцами 18 (фиг. 2). Седла 7 и уплотнительные кольца 18 образуют с корпусом 1 кольцевые силовые камеры, необходимые для обеспечения герметичности шибера 4. Седло 7 установлено в корпусе 1 с образованием конструктивного зазора 19.

Шиберная задвижка работает следующим образом.

В исходном состоянии, при отсутствии транспортируемой среды в полости корпуса 1 задвижки, герметичность узла затвора обеспечивается усилием пружин 17, за счет которых достигается уплотнение «металл-уплотнительный элемент», обеспечивая его надежную герметизацию за счет упругих свойств элементов.

При возникновении давления в один из проходных отверстий 2 корпуса 1 задвижки в закрытом положении шибера 4 подвижные седла 7 с уплотнительными элементами 8 и 9, в кольцевые проточки 12 которых установлены Т-образные кольцевые выступы 11, выполненные на торце основания 21 вставок 10, под действием пружины 17 и давления транспортируемой среды прижимаются к шиберу 4, обеспечивая уплотнение "металл - металл" и надежную герметизацию узла затвора за счет давления рабочей среды на них. Поверхность уплотнительных элементов 8 и 9, выполненная по радиусу 14 со стороны, обращенной к шиберу 4, деформируется и заполняет полость, в которую заключены, тем самым, предотвращая протечки транспортируемой среды через задвижку и разрушение уплотнительных элементов 8 и 9, а также позволяет исключить срез уплотнительных элементов при перестановке шибера 4 из одного крайнего положения в другое, обеспечивая тем самым герметичное уплотнение по поверхности шибера 4 и деталям седла 7 стороной, выполненной по радиусу 14. За счет того, что в уплотнительных элементах 8 и 9 площадь кольцевой проточки 16, выполненная в основании, превышает площадь поверхности с радиусом 14, обращенной к шиберу 4, уменьшается износ поверхности, выполненной по радиусу 14 посредством пластической деформации уплотнительных элементов 8, 9. При нагрузках от давления среды на шибер 4, последний прогибается, при этом наличие конструктивного зазора 19 между седлом 7 и корпусом 1, а также выполнение в седле 7 проточек ступенчатой формы, позволяет поворачиваться седлу 7 вслед за шибером 4, обеспечивая тем самым равномерное распределение контактных напряжений между седлом 7 и шибером 4 за счет согласования жесткостей (углов поворота).

Таким образом, предлагаемая конструкция шиберной задвижки обеспечивает повышение надежности в эксплуатации, долговечности уплотнительного узла в процессе всего срока эксплуатации задвижки.

Claims (3)

1. Шиберная задвижка, содержащая корпус с проходным отверстием, входным и выходным патрубками, с размещенным в нем запорным органом в виде шибера с отверстием, установленным в подвижных седлах, снабженное уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером поверхностью, выполненной по радиусу, отличающаяся тем, что каждое седло дополнительно снабжено аналогичным уплотнительным элементом, взаимодействующим с шибером выполненной поверхностью по радиусу, и вставкой L-образной формы, установленной в проточке седла, опирающейся торцовой частью на его поверхность, при этом основание вставки размещено между уплотнительными элементами, на торце которого выполнен Т-образный кольцевой выступ, входящий в ответные кольцевые проточки уплотнительных элементов и удерживающий последние от смещения, при этом вставка с уплотнительными элементами поджата к седлу и шиберу прижимными элементами, размещенными над ними и между поверхностью седла и вставкой, площадь сечения кольцевой проточки в основании уплотнительных элементов превышает площадь поверхности, выполненной по радиусу.

2. Шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент, размещенный между поверхностью седла и вставкой, выполнен из эластомера.

3. Шиберная задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что проточка в каждом седле выполнена ступенчатой формы, а седло установлено в корпусе с образованием между седлом и корпусом конструктивного зазора с возможностью равномерного распределения давления в контакте между седлом и шибером.

Images