шиберная задвижка

Формула изобретения

Шиберная задвижка, содержащая корпус с проходным каналом для рабочей среды и подшиберным пространством, подъемный шибер со сквозным проходным отверстием и торцевыми уплотнительными поверхностями, уплотнительные седла, эластичные уплотнительные кольца и направляющие для шибера, отличающаяся тем, что направляющие пластины выполнены заодно с уплотнительными седлами и снабжены уплотнительными поверхностями для шибера, эластичные уплотнительные кольца расположены на шибере, при этом по периферии торцевых уплотнительных поверхностей шибера установлены дополнительные эластичные уплотнительные кольца, изолирующие подшиберное пространство от проточной части корпуса на протяжении всего хода шибера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования на трубопроводах, транспортирующих вязкие рабочие среды.

Вязкие рабочие среды отличаются высокой температурой застывания, что создает большие проблемы при их транспортировке по трубопроводам. Используемые на трубопроводах прямоточные задвижки имеют проточную часть, выполненную в виде отрезка трубы с малым коэффициентом местного гидравлического сопротивления. Наряду с этим корпусы шиберных задвижек содержат полость, в которой размещается шибер в своем крайнем нижнем положении. Транспортируемые по трубопроводу вязкие продукты, попадая в эту полость и не имея возможности дальнейшего продвижения по трубопроводу, застаиваются в ней и затвердевают, препятствуя рабочим перемещениям шибера.

Известна шиберная задвижка, защищенная патентом Германии DE 4310124, МПК (2006) F16K 3/18; F16K 3/02, дата публикации - 29.09.1994. Для предотвращения попадания рабочей среды во внутреннюю полость корпуса задвижки уплотнительные поверхности шибера снабжены герметично сваренными тонкими листовыми накладками-мембранами. Емкости, образованные мембранами у поверхностей шибера, могут быть нагружены давлением, соответствующим давлению рабочей среды в задвижке. Мембраны под воздействием давления подвергаются упругой деформации, за счет чего зашиберное пространство корпуса отсекается от проточной полости последнего.

Недостатками аналога являются его высокая трудоемкость, низкая технологичность, ремонтопригодность и работоспособность, обусловленные сложностью создания с помощью металлических мембран герметичного уплотнения между проточной полостью корпуса и его зашиберным пространством. Металлические мембраны, будучи нагруженными изнутри давлением, не обеспечивают плоскостности прилегания к корпусу по всей его уплотнительной поверхности, а также чрезмерно изнашивают эти уплотнительные поверхности за счет своей жесткости. Для подачи рабочего давления в подмембранные емкости последние должны быть сообщены с проточной частью задвижки, что значительно снижает общую герметичность задвижки.

Известна шиберная задвижка, защищенная патентом Германии DE 972087, МПК (2006) F16K 3/02; F16K 3/316, дата публикации - 21.05.1959. Задвижка-прототип содержит корпус со сквозным каналом для прохода рабочей среды, выполненными в корпусе стационарными уплотнительными седлами для подъемного шибера и установленным в пазах корпуса эластичным уплотнением. Эластичное уплотнение выполнено в виде эластичного кольца сложной конфигурации, предназначенного одновременно уплотнять как затвор задвижки, так и внутреннюю полость корпуса от попадания в нее рабочей среды.

Недостатком аналога является его низкая ремонтопригодность и экологическая безопасность, так как в случае износа элементов затвора требуется снятие задвижки с трубопровода в полевых условиях, чему сопутствует слив рабочей среды в окружающее пространство.

Прототипом заявляемого устройства является шиберная задвижка, защищенная патентом US 4281819, F16K 3/02, 04.08.1981. Прототип содержит корпус с проходным каналом для рабочей среды и подшиберным пространством, подъемный шибер со сквозным проходным отверстием и торцевыми уплотнительными поверхностями, уплотнительные седла, эластичные уплотнительные кольца и направляющие пластины для шибера. Подшиберное пространство сообщено с проточной частью корпуса сквозными отверстиями в направляющих пластинах. Попавшая в подшиберное пространство рабочая среда выводится в окружающую атмосферу через отверстие в днище корпуса.

Недостатком прототипа является его низкая экологическая безопасность при эксплуатации на нефтепроводах.

Заявляемое изобретение решает техническую задачу повышения экологической безопасности шиберной задвижки.

Поставленная техническая задача достигнута в шиберной задвижке, содержащей корпус с проходным каналом для рабочей среды и подшиберным пространством, подъемный шибер со сквозным проходным отверстием и торцевыми уплотнительными поверхностями, уплотнительные седла, эластичные уплотнительные кольца и направляющие пластины для шибера. Направляющие пластины выполнены заодно с уплотнительными седлами и снабжены уплотнительными поверхностями для шибера, эластичные уплотнительные кольца расположены на шибере, при этом по периферии торцевых уплотнительных поверхностей шибера установлены дополнительные эластичные уплотнительные кольца, изолирующие подшиберное пространство от проточной части корпуса на протяжении всего хода шибера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображена шиберная задвижка, продольный разрез;

на фиг.2 - вид А фиг.1;

на фиг.3 - вид Б фиг.1;

на фиг.4 - вид В фиг.1;

на фиг.5 - разрез по Г-Г фиг.2;

на фиг.6 - элемент Д на фиг.5 без эластичных уплотнительных колец;

на фиг.7 - элемент Д на фиг.5 с эластичными уплотнительными кольцами.

Шиберная задвижка содержит корпус 1 с проходным каналом 2 для рабочей среды и подшиберным пространством 3, установленные в корпусе упруго-жестко уплотнительные седла 4 и 5, соединенный с приводным штоком 6 подъемный шибер 7. Уплотнительные седла 4 и 5 снабжены направляющими пластинами 8 и 9, на которых выполнены уплотнительные поверхности 10 и 11 для шибера 7. Шибер 7 снабжен сквозным проходным отверстием 12 для рабочей среды, торцевыми уплотнительными поверхностями 13 и 14, образующими с уплотнительными поверхностями 10 и 11 затвор. Шибер 7 выполнен составным и включает тело шибера 15, в котором по периферии торцевых поверхностей выполнены кольцевые пазы 16 и 17 для эластичных уплотнительных колец 18 и 19, и съемные крепежные элементы 20 и 21 для эластичных колец 18 и 19. На торцевых уплотнительных поверхностях 13 и 14 шибера 7 по периферии сквозного проходного отверстия 12 установлены эластичные уплотнительные кольца 22 и 23. На седлах 4 и 5 выполнены ребра жесткости 24 и 25. В корпусе 1 установлены жесткие регулировочные упоры 26 для поджатия седел 4 и 5 к шиберу 7 и эластичные элементы 27 для герметизации корпуса 1, а также упругие элементы 28 для поджатия седел 4 и 5 к шиберу 7. Тело шибера 15 включает детали 29, 30, 31 и 32.

Шиберная задвижка работает следующим образом.

В момент начала закрытия шиберной задвижки подъемный шибер 7 перемещается вдоль направляющих пластин 8 и 9 вверх, скользя по их уплотнительным поверхностям 10 и 11. Рабочая среда, находившаяся в полости сквозного проходного отверстия 12 шибера 7 и не попавшая в нагнетательный трубопровод (не показан), увлекается также вверх благодаря наличию эластичных уплотнительных колец 18 и 19, также скользящих по уплотнительным поверхностям 10 и 11 направляющих пластин 8 и 9. Соотношение размеров элементов шиберного затвора таково, что обе торцевые уплотнительные поверхности 13 и 14 шибера 7 на протяжении всего хода шибера находятся в контакте с уплотнительными поверхностями 10 и 11. В верхнем рабочем положении шибера 7 остатки рабочей среды удерживаются уплотнительными элементами затвора в замкнутом пространстве, образованном уплотнительными поверхностями 10 и 11, 13 и 14, полостью сквозного проходного отверстия 12 шибера 7, а также эластичными уплотнительными кольцами 18 и 19. Благодаря этому обеспечивается уплотнение подшиберного пространства 3 в любом рабочем положении шибера 7.

Точность расположения и жесткость направляющих пластин 8 и 9 обеспечивается их поджатием с помощью регулировочных упоров 26, установленных в корпусе 1 и взаимодействующих с ребрами жесткости 24 и 25 седел 4 и 5. Регулировочные упоры 26 наряду с упругими элементами 28 обеспечивают постоянное плотное прилегание уплотнительных поверхностей 10 и 11 к уплотнительным поверхностям 13 и 14 шибера 7.

После открытия шиберной задвижки рабочая среда, находившаяся в полости проходного отверстия 12 шибера 7, вымывается рабочей средой в нагнетательный трубопровод.

В случае износа элементов затвора (уплотнительных поверхностей 10, 11, 13, 14, эластичных уплотнительных колец 18, 19, 22, 23) из корпуса 1 шиберной задвижки извлекают поочередно шибер 7 в сборе, седла 4 и 5 и производят замену изношенных деталей комплектующими деталями и узлами без снятия корпуса задвижки с трубопровода. Взаимозаменяемость элементов затвора обеспечивает ремонтопригодность шиберной задвижки в полевых условиях без загрязнения окружающей среды.