RU158118U1

RU158118U1 - VALVE LATCH FOR PIPELINE

Info

Publication number: RU158118U1
Application number: RU2015118168/05U
Authority: RU
Inventors: Илья Романович Шегельман; Алексей Сергеевич Васильев; Олег Николаевич Галактионов; Юрий Владимирович Суханов; Павел Олегович Щукин
Original assignee: ОАО "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии"
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2015-12-20

Abstract

Устройство относится к машиностроению, а именно к арматуростроению и может быть использовано в качестве запорной арматуры на трубопроводах АЭС, ТЭС, магистральных нефте- и газопроводах.The device relates to mechanical engineering, namely to valve engineering and can be used as shutoff valves in pipelines of nuclear power plants, thermal power plants, trunk oil and gas pipelines.

В устройстве снижение интенсивности износа сопрягаемых поверхностей подъемного шибера и уплотнительных седел, а также высокая степень герметичности перекрытия потока рабочей среды достигается за счет того, что подъемный шибер снабжен нижней опорой, выполненной в виде четырехзвенного шарнирно-рычажного механизма, обеспечивающего плотное примыкание подъемного шибера к уплотнительному седлу выходного патрубка в положении устройства «закрыто» и при этом перемещение подъемного шибера в вертикальной плоскости без взаимодействия с уплотнительными седлами. In the device, a decrease in the wear rate of the mating surfaces of the lifting gate and the sealing seats, as well as a high degree of tightness of the shutoff of the flow of the working medium, is achieved due to the fact that the lifting gate is equipped with a lower support made in the form of a four-link articulated lever mechanism that provides a tight fit of the lifting gate to the sealing the outlet outlet saddle in the device position is “closed” and at the same time, the movement of the lifting gate in a vertical plane without interaction with saddling saddles.

Description

Известна шиберная задвижка [1] включающая: корпус, крышку, шибер, шток, привод. В корпусе установлены входной и выходной патрубки с подвижными седлами, принудительно уплотняемыми на ее рабочей поверхности. Подвижные седла соединены с патрубками подвижным соединением, с использованием уплотнительных элементов, обеспечивающих его герметичность. В месте подвижного сопряжения «шпиндель - отверстие в крышке» установлен сальниковый узел. Шпиндель приводится в движение посредством приводного устройства. На шибере по обеим сторонам в плоскостях, параллельных оси проходного сечения жестко установлены две рамки, а на поверхности седел выполнены пазы, в которых расположены продольные стороны рамок, перемещаемые в пазах седел своей передней частью и заклиниваемые в них в обоих крайних положениях.Known gate valve [1] including: body, cover, gate, stem, actuator. The inlet and outlet nozzles with movable saddles forcibly sealed on its working surface are installed in the housing. The movable saddles are connected to the nozzles by a movable joint, using sealing elements to ensure its tightness. In the place of the movable interface “spindle - hole in the cover”, a stuffing box is installed. The spindle is driven by a drive unit. Two frames are rigidly mounted on the gate on both sides in planes parallel to the axis of the bore, and grooves are made on the surface of the seats, in which the longitudinal sides of the frames are located, moved in the grooves of the seats with their front part and wedged in them in both extreme positions.

Недостатком известной конструкции [1] является ее сложность и невысокая долговечность. В известной конструкции отсутствуют направляющие для движения шибера, в результате чего при «открытии-закрытии» задвижки будет происходить колебательное движение шибера вместе со связанными через рамки подвижными седлами, что приведет к преждевременному выходу из строя уплотнительных элементов подвижного соединения седел с патрубками и появлению дополнительных динамических нагрузок на шпиндель и связанный с ним привод. Кроме того, в результате износа контактирующих поверхностей рамок шибера и пазов подвижных седел может произойти потеря герметичности перекрытия потока рабочей среды.A disadvantage of the known design [1] is its complexity and low durability. In the known construction, there are no guides for the movement of the gate, as a result of which when the valve opens and closes, the oscillating movement of the gate will occur along with the movable saddles connected through the frames, which will lead to premature failure of the sealing elements of the movable connection of the saddles to the nozzles and the appearance of additional dynamic spindle loads and associated drive. In addition, as a result of wear of the contacting surfaces of the slide frames and the grooves of the movable seats, a loss of tightness of the overlapping flow of the working medium can occur.

Известна прямоточная задвижка [2] содержащая плоский шибер в котором встроена плашка, постоянно прижимаемая пружиной к уплотнительным поверхностям седел входного и выходного патрубков. Плашка выполнена в виде дифференциального поршня, меньшая рабочая поверхность которого связана с входной полостью задвижки через отверстие в шибере, а большая рабочая поверхность соединена с выходной полостью задвижки каналом в теле плашки. По бокам плоского шибера выполнены два ряда канавок с шариками, распределяющими усилия, передаваемые на шибер. В корпусе напротив двух рядов шариков шибера сделаны соответствующие беговые дорожки, выполняющие роль направляющих для движения шибера.Known direct-flow valve [2] containing a flat gate in which there is a die, constantly pressed by a spring to the sealing surfaces of the seats of the inlet and outlet nozzles. The die is made in the form of a differential piston, the smaller working surface of which is connected to the inlet cavity of the valve through the hole in the gate, and the large working surface is connected to the outlet cavity of the valve by a channel in the body of the plate. Two rows of grooves with balls distributing the forces transmitted to the gate are made on the sides of the flat gate. In the case opposite two rows of balls of the gate, corresponding treadmills are made, which act as guides for the movement of the gate.

Недостатком известной конструкции [2] является ее сложность и износ беговых дорожек, выполняющих роль направляющих, кроме того при нахождении рабочей среды во внутренней полости задвижки будет происходить заиливание шариков и беговых дорожек, что может привести к заклиниваю шибера в промежуточном положении. Наличие встроенной в шибер плашки существенно усложняет конструкцию и снижает ее технологичность.A disadvantage of the known design [2] is its complexity and wear of the treadmills, which play the role of guides, in addition, when the working medium is in the inner cavity of the valve, silting of the balls and treadmills will occur, which can lead to jamming of the gate in an intermediate position. The presence of a die integrated in the gate significantly complicates the design and reduces its manufacturability.

Наиболее близкой по существенным признакам к конструкции предлагаемого устройства и взятой за прототип является известная конструкция [3] шиберной задвижки, включающая корпус с подшиберным пространством, крышку с сальниковым узлом, входной и выходной патрубки, уплотнительные седла, подъемный шибер со сквозным проходным отверстием, направляющие пластины для шибера, шток, соединяющий шибер с приводом. Направляющие пластины выполнены заодно с уплотнительными седлами и снабжены уплотнительными поверхностями для шибера.The closest in essential features to the design of the proposed device and taken as a prototype is the well-known design [3] of the slide gate valve, comprising a housing with a slider space, a cover with an stuffing box, inlet and outlet pipes, sealing seats, a lifting gate with a through hole, guide plates for the gate, the rod connecting the gate to the drive. The guide plates are integral with the sealing seats and provided with sealing surfaces for the gate.

Недостатком известной конструкции [3] является повышенный износ сопряженных поверхностей соединения «шибер-седло», происходящий при движении шибера из положения задвижки «открыто» в «закрыто» и обратно.A disadvantage of the known design [3] is the increased wear of the mating surfaces of the gate-to-saddle joint that occurs when the gate moves from the valve position “open” to “closed” and vice versa.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в снижении интенсивности износа сопрягаемых поверхностей подъемного шибера и уплотнительных седел путем исключения трения между подъемным шибером и уплотнительными седлами при его движении и обеспечении высокой степени герметичности перекрытия потока рабочей среды за счет прижатия подъемного шибера к уплотнительному седлу выходного патрубка под действием давления со стороны потока рабочей среды при достижении конечного положения соответствующего полному перекрытию потока рабочей среды.The technical result of the proposed device is to reduce the wear rate of the mating surfaces of the lifting slide and the sealing seats by eliminating friction between the lifting slide and the sealing saddles during its movement and providing a high degree of tightness of the shutoff of the working medium flow by pressing the lifting slide to the sealing saddle of the outlet pipe under pressure from the side of the flow of the working medium when reaching the end position corresponding to the complete overlap ok working environment.

Достигается технический результат тем, что к подъемному шиберу в нижней его части крепится четырехзвенный шарнирно-рычажный механизм, состоящий из двух длинных рычагов одинаковой длины в срединной своей части накрест соединенных меду собой шарнирным соединением и двух коротких рычагов, длина которых в два раза короче по отношению к длинным рычагам, каждый их которых одним концом шарнирно соединен со свободными концами длинных рычагов, находящимися с одной стороны от шарнирного соединения длинных рычагов между собой, другие концы коротких рычагов шарнирно соединены между собой и с подъемным шибером в нижней его части, причем на свободных концах длинных рычагов установлены втулки, образующие поступательную кинематическую пару с направляющей, расположенной в подшиберном пространстве корпуса, втулки и направляющая имеют такие размер и форму сечения при которых обеспечивается движение подъемного шибера в вертикальной плоскости без его соприкосновения с уплотнительными седлами, причем в срединной части направляющая имеет утончение размер которого выбирается таким образом, чтобы под воздействием потока рабочей среды за счет перекоса втулок обеспечивалось бы плотное примыкание подъемного шибера к уплотнительному седлу выходного патрубка при нахождении подъемного шибера в положении соответствующем полному перекрытию потока рабочей среды.A technical result is achieved by the fact that a four-link articulated lever mechanism is fastened to the lifting gate in its lower part, consisting of two long levers of the same length in its middle part criss-cross by honey and two short levers, the length of which is two times shorter with respect to to long levers, each of which at one end is pivotally connected to the free ends of long levers located on one side of the hinged connection of long levers to each other, the other ends are short of the levers are pivotally connected to each other and with the lifting gate in its lower part, and at the free ends of the long levers there are bushings forming a translational kinematic pair with a guide located in the under-casing space of the housing, the bushings and the guide have such a size and shape of the cross section that the movement is provided lifting gate in a vertical plane without contact with the sealing seats, and in the middle part of the guide has a thinning, the size of which is chosen so azom to flow under the influence of the working environment due to a skew bushing ensures a tight abutment of the lifting slide against the sealing seat outlet when the lifting slide in the position corresponding to a complete overlap of the working fluid.

На фиг. 1 представлено устройство в продольном разрезе в положении «открыто». На фиг. 2 представлено устройство в продольном разрезе в положении «закрыто». На фиг. 3 показано подшиберное пространство с четырехзвенным шарнирно-рычажным механизмов в положении устройства «закрыто».In FIG. 1 shows a device in longitudinal section in the open position. In FIG. 2 shows a device in longitudinal section in the closed position. In FIG. Figure 3 shows the under-baffle space with a four-link articulated link mechanism in the closed position of the device.

Устройство включает корпус 1, с подшиберным пространством 2, входной 3 и выходной 4 патрубки с уплотнительными седлами 5, 6, соответственно, крышку 7 с сальниковым узлом 8, подъемный шибер 9 со сквозным проходным отверстием 10, шток 11, связывающий подъемный шибер 9 с приводом 12. К подъемному шиберу 9 в нижней его части крепится четырехзвенный шарнирно-рычажный механизм, обеспечивающий движение подъемного шибера 9 строго в вертикальной плоскости без взаимодействия с уплотнительными седлами 5,6. Таким образом, подъемный шибер 9 имеет две опоры: одну в верхней части - соединение со штоком 11, другую в нижней части - четырехзвенный шарнирно-рычажный механизм. Благодаря этому будет исключаться возможность контакта подъемного шибера 9 под действием давления со стороны рабочей среды при движении его в вертикальной плоскости, проходящей через входной 3 и выходной 4 патрубки корпуса 1.The device includes a housing 1, with a chimney space 2, an input 3 and an output 4 nozzles with sealing seats 5, 6, respectively, a cover 7 with a stuffing box 8, a lifting gate 9 with a through hole 10, a rod 11 connecting the lifting gate 9 to the drive 12. A four-link articulated lever mechanism is attached to the lifting gate 9 in its lower part, which ensures the movement of the lifting gate 9 strictly in the vertical plane without interacting with the sealing seats 5.6. Thus, the lifting gate 9 has two supports: one in the upper part — the connection with the rod 11, and the other in the lower part — the four-link articulated lever mechanism. This will exclude the possibility of contact of the lifting gate 9 under the action of pressure from the working medium when it moves in a vertical plane passing through the inlet 3 and outlet 4 nozzles of the housing 1.

Четырехзвенный шарнирно-рычажный механизм состоит из двух длинных рычагов 13, 14 одинаковой длины BF=СЕ в срединной своей части накрест соединенных меду собой шарнирным соединением (точка D) таким образом, что соблюдается условие BD=DF=CD=DE и двух коротких рычагов 15, 16 одинаковой длины AB=AC. Короткие рычаги 15, 16 имеют длину в два раза меньшую, чем длинные рычаги 13, 14.The four-link articulated lever mechanism consists of two long levers 13, 14 of the same length BF = CE in the middle part crosswise connected to each other by a swivel (point D) in such a way that the condition BD = DF = CD = DE and two short levers 15 , 16 of the same length AB = AC. The short levers 15, 16 have a length two times smaller than the long levers 13, 14.

Короткий рычаг 15 одним концом шарнирно соединен с длинным рычагом 13 в точке В, а другой короткий рычаг 16 одним своим концом шарнирно соединен с длинным рычагом 16 в точке C. Другими своими концами короткие рычаги 15, 16 в точке A шарнирно соединены между собой и с нижней частью подъемного шибера 9.The short lever 15 is pivotally connected at one end to the long lever 13 at point B, and the other short lever 16 is pivotally connected at one end to the long lever 16 at point C. The short levers 15, 16 at point A are pivotally connected to each other and to bottom of the lifting gate 9.

В точках E и F к длинным рычагам 13, 14 шарнирно крепятся втулки 17, 18 образующие поступательную кинематическую пару с направляющей 19, расположенной в подшиберном пространстве 2 корпуса 1.At points E and F, bushings 17, 18 are pivotally attached to the long levers 13, 14, forming a translational kinematic pair with a guide 19 located in the under-neck space 2 of the housing 1.

Втулки 17, 18 и направляющая 19 имеют такие размер и форму сечения при которых обеспечивается поступательное движение втулок 17, 18 вдоль направляющей 19 при движении подъемного шибера 9 в вертикальной плоскости без его соприкосновения с уплотнительными седлами 5, 6.The bushings 17, 18 and the guide 19 have such a size and cross-sectional shape that the translational movement of the bushings 17, 18 along the guide 19 is ensured when the lifting gate 9 is moved in a vertical plane without its contact with the sealing seats 5, 6.

В срединной части направляющая 19 имеет утончение 20 размер которого выбирается таким образом, чтобы под воздействием потока рабочей среды за счет перекоса втулок 17, 18 относительно направляющей 19 обеспечивалось бы плотное примыкание подъемного шибера 9 к уплотнительному седлу 6 выходного 3 патрубка при нахождении подъемного шибера 9 в положении соответствующем полному перекрытию потока рабочей среды.In the middle part, the guide 19 has a thinning 20, the size of which is selected so that under the influence of the flow of the working medium due to the misalignment of the bushings 17, 18 relative to the guide 19, the lifting gate 9 is tightly adjoined to the sealing seat 6 of the outlet 3 pipe when the lifting gate 9 is in the position corresponding to the complete shutdown of the flow of the working medium.

Расстояние между уплотнительными седлами 5, 6 выбирается таким, чтобы обеспечить движение подъемного шибера 9 в вертикальной плоскости без взаимодействия с уплотнительными седлами 5, 6.The distance between the sealing seats 5, 6 is chosen so as to ensure the movement of the lifting gate 9 in a vertical plane without interacting with the sealing seats 5, 6.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device operates as follows.

При нахождении устройства в положении «открыто» подъемный шибер 9 находится в нижнем положении, таким образом, что сквозное проходное отверстие 10 в нем находится напротив входного 3 и выходного 4 патрубков.When the device is in the “open” position, the lifting gate 9 is in the lower position, so that the through passage 10 in it is opposite the input 3 and output 4 nozzles.

При необходимости перекрытия потока рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу через устройство, привод 12 через шток 11 обеспечивает поступательное движение подъемного шибера 9 вверх. При этом благодаря наличию четырехзвенного шарнирно-рычажного механизма, шарнирно связанного с подъемным шибером 9, происходит движение подъемного шибера 9 строго вертикально без соприкосновения с уплотнительными седлами 5, 6, а, следовательно, и подъемный шибер 9 и уплотнительные седла 5, 6 не подвергается износу. При этом движении втулки 17, 18, шарнирно связанные с длинными рычагами 13, 14 четырехзвенного шарнирно-рычажного механизма, совершают поступательное движение вдоль направляющей 19 навстречу друг другу. При достижении своего крайнего положения, соответствующего положению при котором подъемный шибер 9 полностью перекрывает поток рабочей среды, втулки 17, 18, являющиеся опорами шарнирно-рычажного механизма, оказываются в суженной части 20 направляющей 19, в результате чего, за счет перекоса втулок 17, 18 относительно направляющей 19 вследствие увеличенного зазора меду ними, подъемный шибер 9 под действием рабочей среды сместится в сторону выходного 4 патрубка и плотно прижмется к уплотнительному седлу 6, обеспечив тем самым герметичность перекрытия потока рабочей среды.If it is necessary to block the flow of the working medium transported through the pipeline through the device, the actuator 12 through the rod 11 provides the forward movement of the lifting gate 9 upwards. Moreover, due to the presence of a four-link articulated lever mechanism pivotally connected with the lifting gate 9, the movement of the lifting gate 9 is strictly vertical without contact with the sealing seats 5, 6, and, therefore, the lifting gate 9 and the sealing seats 5, 6 are not subject to wear . With this movement of the sleeve 17, 18, pivotally connected with the long levers 13, 14 of the four-link articulated lever mechanism, perform translational motion along the guide 19 towards each other. Upon reaching its extreme position corresponding to the position at which the lifting slide 9 completely blocks the flow of the working medium, the bushings 17, 18, which are the bearings of the articulated lever mechanism, are in the narrowed part 20 of the guide 19, as a result of which the bushings 17, 18 are skewed relative to the guide 19 due to the increased clearance between them, the lifting gate 9 under the influence of the working medium will shift towards the outlet 4 of the nozzle and tightly pressed against the sealing seat 6, thereby ensuring the tightness of the shutter Ia working medium flow.

При движении подъемного шибера 9 в низ в направлении открытия движения потоку рабочей среды втулки 17, 18 выйдут из сужения 20 направляющей 19 и перейдут на более широкие ее участки, за счет чего подъемный шибер 9 отодвинется от уплотнительного седла 6 выходного 4 патрубка и займет свое положение в вертикальной плоскости между уплотнительными седлами 5, 6 входного 3 и выходного 4 патрубков и будет двигаться не касаясь их.When the lifting gate 9 moves downward in the direction of the movement of the working medium flow, the sleeves 17, 18 exit the narrowing 20 of the guide 19 and move to its wider sections, due to which the lifting gate 9 moves away from the sealing seat 6 of the outlet 4 pipe and takes its position in the vertical plane between the sealing seats 5, 6 of the inlet 3 and the outlet 4 nozzles and will move without touching them.

В предложенном устройстве вертикальное движение подъемного шибера 9 относительно уплотнительных седел 5, 6 будет осуществляться без их взаимодействия. Взаимодействие поверхностей подъемного шибера 9 и уплотнительных седел 5, 6 будет происходить лишь малый промежуток времени при минимальном перемещении в момент прижатия подъемного шибера 9 к уплотнительному седлу 6 при достижении подъемным шибером 9 крайнего положения соответствующего полному перекрытию потока рабочей среды, что позволит существенного снизить интенсивность износа сопрягаемых поверхностей подъемного шибера 9 и уплотнительных седел 5, 6.In the proposed device, the vertical movement of the lifting gate 9 relative to the sealing seats 5, 6 will be carried out without their interaction. The interaction of the surfaces of the lifting gate 9 and the sealing seats 5, 6 will occur only a small period of time with minimal movement at the moment the lifting gate 9 is pressed against the sealing seat 6 when the lifting gate 9 reaches the extreme position corresponding to the complete overlap of the working fluid flow, which will significantly reduce the wear rate the mating surfaces of the lifting gate 9 and the sealing seats 5, 6.

Предлагаемое устройство обладает высокой степенью герметичности, а также высоким сроком службы благодаря снижению интенсивности износа взаимодействующих поверхностей подъемного шибера 9 и уплотнительных седел 5, 6.The proposed device has a high degree of tightness, as well as a high service life due to the reduced wear rate of the interacting surfaces of the lifting gate 9 and the sealing seats 5, 6.

БИБЛИОГРАФИЯBIBLIOGRAPHY

1. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 517733, приоритет от 14.02.1975, опубликовано 16.06.1976.1. Description of the invention to the copyright certificate SU 517733, priority dated 02.14.1975, published 06.16.1976.

2. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 394614, приоритет от 18.01.1971, опубликовано 22.08.1973.2. Description of the invention to the copyright certificate SU 394614, priority of 01/18/1971, published 08/22/1973.

3. Описание изобретения к патенту RU 2342579, приоритет от 18.12.2006, опубликовано 27.12.2008.3. Description of the invention to patent RU 2342579, priority of December 18, 2006, published December 27, 2008.

Claims

A slide gate valve for a pipeline, including a housing with a chambered space, inlet and outlet nozzles, sealing seats, a cover with a gland assembly, a lifting gate with a through hole, a stem, an actuator, characterized in that a four-link hinged element is attached to the lifting gate in its lower part lever mechanism, consisting of two long levers of the same length, in the middle part crosswise connected by a swivel, and two short levers, the length of which is two times shorter than the long levers , each of the short levers is pivotally connected at one end to the free end of the long lever, and the other ends of the short levers are pivotally connected to each other and to the lower part of the lifting gate, with bushings at the other ends of the long levers forming a translational kinematic pair with a guide located in the sub-shear the space of the housing, and in the middle part of the guide has a thinning, the size of which is selected so that under the influence of the flow of the working medium due to the distortion of the bushings provided if the lifting gate is tightly connected to the sealing seat of the outlet pipe when the lifting gate is in the position corresponding to the complete shutoff of the working medium flow.